AT394899B - Vorrichtung zum erwaermen eines waermetraegers fuer einen heizkoerperkreislauf und von brauchwasser mit hilfe eines heizmediums - Google Patents

Description

AT 394 899 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem einerseits vom Heizmedium und anderseits vom Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf durchströmten Wärmetauscher, einem von einem Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf beheizten Wärmetauscher für das 5 Brauchwasser, einem an diesem Wärmetauscher angeschlossenen Brauchwasserspeicher, je einer Pumpe für den Wärmeträgerteilstrom zwischen den beiden Wärmetauschern und für den Brauchwasserstrom zwischen dem Brauchwasserspeicher und dem vorgeordneten Wärmespeicher sowie aus ein» Steuereinrichtung für die Vorlauf-temperatur des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes.

Mit Hilfe von Vorrichtungen dieser Art kann die fühlbare Wärme des Heizmediums einer Femheizanlage für 10 die Erwärmung sowohl des Wärmeträgers eines Heizkörperkreislaufes als auch des Brauchwassers ohne Verschmutzungsgefahr für das Brauchwasser durch Leckmängel des Heizmediums ausgenützt werden, weil vom Heizmedium die Wärme auf den Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes übertragen und das Brauchwasser erst über den erwärmten Wärmeträger im Wärmeaustausch erwärmt wird. Um dabei das Brauchwasser auf eine vorgegebene Solltemperatur zu erwärmen, wird zunächst der zum Aufheizen des Brauchwassers vorgesehene Teilstrom des IS Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf auf eine vorbestimmte Vorlauftemperatur gebracht, und zwar mit Hilfe einer Steuereinrichtung, die z. B. aus einer über einen Thermostat betätigbaren Steuerklappe im Vorlauf des Wärmeträgerteilstromes besteht, so daß bei einer Vorlauftemperatur unterhalb der durch den Thermostat bestimmten Solltemperatur der Wärmeträgerteilstrom mittels der Steuerklappe entsprechend gedrosselt wird, was eine stärkere Aufwärmung des Wärmeträgerteilstromes im Wärmetauscher zwischen dem Heizmedium der 20 Femheizanlage und dem Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf zur Folge hat. Da in gleicher Weise die Vorlauftemperatur des Brauchwasserstromes in den Brauchwasserspeicher gesteuert wird und der beste Wirkungsgrad für die Brauchwassererwärmung bei einer gegebenen Differenz zwischen der Vorlauftemperatur des Heizmediums und des Brauchwassers nur bei einer bestimmten Zwischentemperatur für den Vorlauf des Wärmeträgerteilstromes »zielt werden kann, wird bei der eingestellt») Vorlauftemperatur des Brauchwassers und 25 des Wärmeträgerteilstromes dies» günstigste Wirkungsgrad nur bei einer bestimmten Vorlauf temperatur des Heizmediums erreicht Die Temperaturschwankung im Bereich des Vorlaufes des Heizmediums müssen somit hinsichtlich der jeweils vorteilhaftesten Wärmeausnützung unberücksichtigt bleiben, was zu einem vergleichsweise ungünstigen durchschnittlichen Wirkungsgrad führt

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung zum 30 Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und vom Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß der durchschnittliche Wirkungsgrad der Vorrichtung und damit die Wirtschaftlichkeit der Brauchwassererwärmung mit einfachen Mitteln gesteigert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die mit je einem Temperaturfühler für die Vorlauftemperatur des Heizmediums, des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes verbundene Steuer-35 einrichtung einen Sollwertbildner für eine von der Differenz zwischen dem Istwert der Vorlauftemperatur des Heizmediums und dem Sollwert der Brauchwassertemperatur abhängige Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes zwischen den beiden Wärmetauschern aufweist und die Drehzahl der Pumpen im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes steuert 40 Auf Grund der über einen Temperaturfühler »faßten Vorlauftemperatur des Heizmediums und der vorgegebenen Solltemperatur des Brauchwassers kann der Steuerung für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes zwischen den beiden Wärmetauschern ein Sollwert vorgegeben werden, der bei der festgestellten Differenz zwischen dem Istwert der Vorlauftemp»atur des Heizmediums und dem Sollwert der Brauchwasser-temperatur einen jeweils günstigen Wirkungsgrad für die Brauchwassererwärmung ergibt so daß vorteilhafte 45 Wärmeübergangsbedingungen in beiden Wärmetauschern auch bei ein» sich ändernden Vorlauftemperatur des Heizmediums der Femheizanlage sichergestellt werden können. Diese Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperabir des Wärmeträgerteilstromes in Abhängigkeit von der jeweiligen Differenz zwischen dem Istwert der Vorlauftemperatur des Heizmediums und dem Sollwert der Brauchwassertemperatur wirkt sich nicht nur bei üblichen Schwankungen der Vorlauftemperatur des Heizmediums von Femheizanlagen auf die Wirtschaftlichkeit solcher 50 Vorrichtungen aus, sondern auch beim Anfahren dieser Vorrichtungen, weil sich das Heizmedium im Bereich des Wärmetauschers für den Heizkörperkreislanf nach dem Anschluß der Vorrichtung an die F»nheizanlage erst auf die von der Femheizanlage angebotene Vorlauftemperatur erwärmen muß. Übersteigt die Vorlauftemperatur des Heizmediums im Eintrittsbereich des Wärmetauschers für den Wärmeträger des Heizkörperkreislaufes die gewünschte Brauchwassertemperatur, so kann bereits mit der wirtschaftlichen Brauchwassererwärmung begonnen 55 werden, weil ja die Vorlauf temperatur des Wärmeträgerteilstromes zwischen den beiden Wärmetauschern nicht erst auf einen vorgegebenen, an eine durchschnittliche Vorlauftemperatur des Heizmediums angepaßten Temperaturbereich erwärmt sein muß, bevor die Brauchwasserwärmung einsetzen kann.

Voraussetzung für eine wirtschaftliche Wärmeausnützung der fühlbaren Wärme des Heizmediums für die Brauchwasseraufbereitung ist allerdings, daß ein' wirkungsvoller Soll-Istwertabgleich d» Sollwerttemperatur des 60 Wärmeträgerteilstromes zwischen den beiden Wärmetauschern und des Brauchwasserstromes zum Brauchwasser speich» gewährleistet werden kann. Aus diesem Grunde wird die Vorlauftemperatnr des Wärmeträgerteilstiomes und des Brauchwasserstromes üb» die Förderleistung d» Pumpen für den Wärmeträgerteilstrom und den Brauch- -2-

AT 394 899 B wasserstrom geregelt, indem die Drehzahl der Pumpen entsprechend gesteuert wird, was eine trägheitsarme Temperaturänderung im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches erlaubt.

Um die jeweils günstigsten Arbeitsbedingungen für die einzelnen Wärmetauscher im Hinblick auf die wirtschaftlichste Brauchwassererwärmung sicherzustellen, ist nicht nur die Vorlauf·, sondern auch die Rücklauftemperatur zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Steuereinrichtung zur Bestimmung des Sollwertes der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes zusätzlich an je einen Temperaturfühler für die Rücklauftemperatur des Heizmediums, des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes angeschlossen werden, so daß aufgrund der bekannten Konstruktionsparameter der einzelnen Wärmetauscher der Sollwert der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes für den jeweils besten Wirkungsgrad der Brauchwassererwärmung genau berechnet und vorgegeben werden kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums in einem schematischen Blockschaltbild gezeigt.

Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem an den Vorlauf (1) und den Rücklauf (2) eines Heizmediums einer Femheizanlage angeschlossenen Wärmetauscher (3) für einen Heizkörperkreislauf, dessen Vorlauf mit (4) und dessen Rücklauf mit (5) bezeichnet sind. Ein Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers für den Heizköipeikreislauf wird mittels einer Pumpe (6) in einem Nebenkreislauf (7) über einen Wärmetauscher (8) geführt, der an einen Brauchwasserspeicher (9) angeschlossen ist, wobei das zu erwärmende Brauchwasser in einem Zwischenkreis (10) mittels einer Pumpe (11) vom Brauchwasserspeicher (9) zum Wärmetauscher (8) und wieder zurück zum Brauchwasserspeicher (9) gepumpt wird. Die Brauchwasserentnahme aus dem Brauchwasserspeicher erfolgt über eine Warmwasserleitung (12). Das entnommene Warmwasser wird durch über die Leitung (13) zugeführtes Kaltwasser in üblicher Weise ergänzt.

Im Vorlauf (1) des Heizmediums, im Vorlauf (14) des Nebenkieises (7) für den Wärmeträgerteilstrom des Heizkörperkreislaufes und für den Vorlauf (15) des Zwischenkreises (10) für den Brauchwasserstrom sind jeweils Temperaturfühler (16) vorgesehen, die an eine Steuereinrichtung (17) für die Vorlauftemperatur im Nebenkreis (7) und im Zwischenkreis (10) angeschlossen sind. Diese Steuereinrichtung (17) ist mit einer Eingabe (18) für eine gewünschte Brauchwassertemperatur versehen und weist einen Sollwertbildner für eine Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes im Nebenkreis (7) auf, wobei dieser Sollwert in Abhängigkeit von der Differenz der gemessenen Temperatur des Vorlaufes (1) für das Heizmedium und der eingegebenen Brauchwassertemperatur ermittelt wird, beispielsweise als logarithmischer Mittelwert zwischen dem Istwert der Vorlauftemperatur des Heizmediums und dem Sollwat der Brauchwassertemperatur. Die Vorlauftemperatur des Heizmediums stellt somit eine Führungsgröße für den Sollwert da Vorlauftemperatur des Nebenkreislaufes (7) dar, was die jeweils wirtschaftlichste Erwärmung des Brauchwassers ermöglicht.

Voraussetzung für eine solche wirtschaftliche Brauchwassererwärmung ist allerdings, daß der Istwert der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes im Nebenkreis (7) und der Istwert der Vorlauftemperatur des Brauchwasserstiomes im Zwischenkreis (10) trägheitsarm an den jeweiligen Sollwat angeglichen werden kann. Diese Bedingung wird vorteilhaft durch eine Drehzahlsteuerung der Pumpen (6) und (11) erfüllt, indem die Drehzahl-Stelleinrichtungen (19) der Pumpen (6) und (11) über die Steuereinrichtung (17) entsprechend beaufschlagt werden. Über die Pumpen (6) und (11) kann somit eine einfache Regelung der Vorlauftemperatur für den Wärmeträgerteilstrom im Nebenkreis (14) und den Brauchwasserstrom im Zwischenkreis (10) erreicht werden, und zwar im Hinblick auf einen bei der gegebenen Vorlauftemperatur des Heizmediums jeweils günstigen Wirkungsgrad für die Brauchwassererwärmung. Für die Ermittlung des Sollwertes für den Vorlauf (14) des Nebenkieises (14) aus der Vorlauftemperatur des Heizmediums und da vorgegebenen Brauchwassertemperatur sowie für den jeweiligen Soll-Istwotabgleich bietet sich eine einen Rechner umfassende Steuaeinrichtung (17) an, die piogrammbedingt den jeweiligen Sollwert für die Vorlauftemperatur des Wäimeträgoteilstiomes im Nebenkreis (7) aus der gemessenen Vorlauftemperatur des Heizmediums und der eingegebenen Brauchwassertemperatur ermittelt, wobei dieser Sollwert aus diesen Größen jeweils errechnet oder aus abgespeicherten Kennwerten bestimmt werden kann.

Der Einsatz eines Rechners macht außerdem eine Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes unter Berücksichtigung der Rücklauftemperaturen des Heizmediums, des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes möglich, was erst die genaue Berechnung der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes für den jeweils besten Wirkungsgrad der Brauchwassoerwärmung anhand der gemessenen Betriebs-parameter und der vorgegebenen Konstruktionsparameter der einzelnen Wärmetauscher erlaubt. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung (17) zusätzlich an Temperaturfühler (20) im Rücklauf (2) des Heizmediums, im Rücklauf (21) des Nebenkreislaufes (7) für den Wärmeträgerteilstrom und im Rücklauf (22) des Zwischenkreises (10) für den Brauchwasserstrom angeschlossen, so daß alle für die genaue Sollwertvorgabe notwendigen und hinreichenden Betriebsparameter zur Verfügung stehen.

Die Brauchwassertemperatur im Brauchwasserspeicher (9) wird in üblicher Weise über einen Meßfühler (23) erfaßt und der Steuereinrichtung (17) zugeleitet, wodurch die Brauchwassererwärmung erst eingeschaltet wird, wenn die Temperatur einer bestimmten Brauchwassaschicht des Brauchwasserspeichers (9) einen vorgegebenen Wert unterschreitet. In ähnlicher Weise kann eine Begrenzung in Abhängigkeit von der Anzeige des Temperaturfühlers (20) im Rücklauf (2) des Heizmediums erreicht werden. -3-

Claims (2)

1. AT 394 899 B PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers für einen Heizkörperkreislauf und von Brauchwasser mit Hilfe eines Heizmediums, bestehend aus einem einerseits vom Heizmedium und anderseits vom Wärmeträger für den Heizkörperkreislauf durchströmten Wärmetauscher, einem von einem Teilstrom des erwärmten Wärmeträgers für den Heizkörperkreislauf beheizten Wärmetauscher für das Brauchwasser, einem an diesen Wärmetauscher angeschlossenen Brauchwasserspeicher, je einer Pumpe für den Wärmeträgerteilstrom zwischen den beiden Wärmetauschern und für den Brauchwasserstrom zwischen dem Brauchwasserspeicher und dem vorgeordneten Wärmespeicher sowie aus einer Steuereinrichtung für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die mit je einem Temperaturfühler (16) für die Vorlauftemperatur des Heizmediums, des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes verbundene Steuereinrichtung (17) einen Sollwertbildner für eine von der Differenz zwischen dem Istwert der Vorlauftemperatur des Heizmediums und dem Sollwert der Brauchwassertemperatur abhängige Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes zwischen den beiden Wärmetauschern (3,8) aufweist und die Drehzahl der Pumpen (6,11) im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes steuert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) zur Bestimmung des Sollwertes der Vorlauftemperatur des Wärmeträgerteilstromes zusätzlich an je einem Temperaturfühler (20) für die Rücklauftemperatur des Heizmediums, des Wärmeträgerteilstromes und des Brauchwasserstromes angeschlossen ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-