AT395776B - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen des heizwasserumlaufs bei einem gaswasserheizer - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Heizwasserumlaufes bei einem einen von einem Brenner beheizten Wärmetauscher aufweisenden Gaswasserheizer, mit einem in der Heizwasser-Vorlaufleitung angeordneten Temperaturfühler für die Vorlauftemperaturregelung, wobei die Vorlauftemperatur laufend überwacht, mit einer in einer Regeleinrichtung, welche mit einem Feuerungsautomaten leistungsmäßig verbunden ist, gespeicherten maximalen Vorlauftemperatur verglichen und bei Überschreiten dieser Temperatur der Brenner abgeschaltet wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Kombi-Gaswasserheizem sowie Durchlauf-Gaswasserheizem sind Wassermangelsicherungen bekannt. Solche Wassermangelsicherungen weisen eine in der Kaltwasserleitung zum Brauchwasser-Wärmetauscher liegende Venturidüse auf, von deren Engstelle eine Druckmeßleitung zu einem Membranschalter führt, dessen andere Druckmeßkammer gleichfalls über eine Rohrleitung mit der Wasserleitung vor der Venturidüse verbunden ist. Durch die an der Membran abfallende Druckdifferenz kann auf den Durchsatz von Wasser zum Wärmetauscher geschlossen werden, so daß nach Überschreiten eines Mindestdurchsatzes die Gaszuführung zum Brenner freigegeben wird.

Bei Umlauf-Gaswasserheizem für Etagenheizungen werden für den Heizwasserkreislauf ähnliche Wassermangelsicherungen angewendet. Bei Unterschreitung der am Thermostaten oder am witterungsgeführten Regler eingestellten Temperatur läuft die Umwälzpumpe an. Durch den Differenzdruck der Umwälzpumpe wird über den Strömungsschalter - einem Membranschalter, dessen Druckmeßkammem mit Leitungen zur Pumpensaug- und -druckseite verbunden sind - das Wassermangelventil im Gaseingang zum Brenner geöffnet und der Brennerstart freigegeben.

Diese Wassermangelsicherungen auf der Basis von Membranschaltem sind zum Teil sehr kompliziert aufgebaut und sehr aufwendig bei der Installation.

Weiter sind für den Heizwasserkreislauf noch Durchsatzmesser für das Wasser, sogenannte "Paddelschalter" bekannt. Diese erwiesen sich jedoch als relativ störungsanfällig, so daß es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine einfache und sichere Überwachung der Wasserströmung beziehungsweise eine Wassermangelsicherung, vorzugsweise für den Heizwasserkreislauf, zu entwickeln.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Verfahren gemäß dem einleitenden Teil durch die Schritte, daß die Heizwassertemperatur an einer weiteren Stelle an oder im Wärmetauscher ungefähr in der Mitte zwischen Vor-und Rücklaufleitung gemessen wird und daß die Temperaturdifferenz Δ T zwischen der Vorlauftemperatur T2 und dieser Heizwassertemperatur Tj bei Δ T > Δ Tmax beziehungsweise bei Δ T < Δ Tmjn als Abschaltkriterium verwendet wird, wobei Δ Tmjn beziehungsweise Δ Tmax die in einer Regeleinrichtung gespeicherte minimale beziehungsweise maximale Temperaturdifferenz ist.

Durch die Messung der Heizwassertemperatur ungefähr in der Mitte zwischen Vor- und Rücklaufleitung, durch die Bildung der Temperaturdifferenz Δ T und den anschließenden Vergleich mit den vorgegebenen Temperaturdifferenzen ist es möglich, festzustellen, ob noch eine ausreichende Wasserströmung vorhanden ist. Selbstverständlich sollen beide Abschaltkrilerien nur wirksam werden, wenn der Brenner in Betrieb ist.

Da nach Stillstandszeiten des Brenners durch Abkühlvorgänge im Gerät die Anfangswerte der Temperaturen nicht definiert sind, wird nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung die Auswirkung des Abschaltkriteriums Δ T < Δ TjhJj, während der Anlaufphase nach dem Brennerstart für kurze Zeit unterdrückt

Da die Abschaltkriterien aus verschiedenen Gründen eintreten können und daher auch unterschiedliche Maßnahmen erfordern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei Δ T > Δ Tmax der Brenner durch die Regeleinrichtung für eine Sperrdauer von beispielsweise 5 Minuten abgeschaltet wird, während deren bei Wärmeanforderung ein erneuter Brennerstart verhindert wird.

Ein derartiger Abschaltfall könnte beispielsweise auftrcten, wenn aufgrund von Thermostatventilen an den Heizkörpern der Heizwasser-Umlauf schwächer wird.

Nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung wird jedoch bei Δ T < Δ Tmjn der Brenner durch die Regeleinrichtung verriegelnd nur von Handeingriff zu lösen abgeschaltet und eine optische Wassermangelwamung, beispielsweise über Display, eingeschaltet

Sinkt die Temperaturdifferenz Δ T unter die Mindestdifferenz Δ Tmin* so heißt dies, daß ein Heizwasser-Umlauf praktisch nicht mehr vorhanden ist Das im Wärmetauscher erwärmte Wasser wird nicht mehr abgeführt und das Gerät muß wegen Überititzungsgefahr verriegelnd abgeschaltet werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Überwachen des Heizwasserumlaufes bei einem Gaswasserheizer, bestehend aus mindestens einem von einem Brenner beheizten Wärmetauscher, an den eine Heizwasser-Vorlaufleitung mit einem Temperaturfühler für die Vorlauftemperaturregelung sowie eine Heizwasser-Rücklaufleitung, in der sich eine Heizwasser-Umwälzpumpe befindet, angeschlossen sind, mit einer Regeleinrichtung, in die Soll-Werte, wie beispielsweise die maximale Vorlauftemperatur oder dergleichen, eingebbar und speicherbar sind und welche mit einem Feuerungsautomaten leitungsgemäß verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr in der Mitte des vom Brenner beheizten Wärmetauschers zwischen Vor- und Rücklaufleitung ein an sich bekannter Temperaturfühler, insbesondere ein NTC-Fühler mit kleiner Zeitkonstante, vorgesehen ist, daß in der Regeleinrichtung ein Subtrahierglied angeordnet ist, das die Temperaturdifferenz Δ T zwischen dem Vorlauf-Temperaturfühler und diesem Heizwasser-Temperaturfühler ermittelt und daß in der -2-

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Regeleinrichtung eine an sich bekannte Komperatorschaltung vorgesehen ist, welche bei Δ T > Δ Tmax beziehungsweise Δ T < Δ Tm|n ein Signal erzeugt, wodurch ein Abschalten des Brenners erfolgt

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine einfache und sichere Überwachung der Wasserzirkulation in der Heizwasserleitung möglich. Die Installation eines zweiten Temperaturfühlers sowie das Vorsehen der elektronischen Bauteile in der Regeleinrichtung erfordern keinen besonderen Aufwand.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugsnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch einen teilweise dargestellten Umlauf-Gaswasserheizer.

Der in der Figur teilweise gezeichnete Umlaufwasserheizer weist einen von einem Brenner (1) beheizten zweigeteilten Heizwasser-Wärmetauscher (2), (3) auf. Zwischen dem Wärmetauscherteil (2) und dem Wärmetauscherteil (3) ist in einer Verbindungsleitung (4), die auch eine Wasserkappe oder sonstige Verbindung eines bzw. innerhalb eines einteiligen Wärmetauschers sein kann, ein Temperaturfühler (5) zur Erfassung der Temperatur Tj, z. B. ein NTC-Fühler, installiert. Bei einem aus mehreren Rohrbündeln gebildeten, sich über wenigstens zwei Etagen erstreckenden Wärmetauscher kommt als Anordnungsstelle für den Temperaturfühler (5) jede Etagenverbindung in Frage. In den Wärmetauscherteil (2) ist eine mit einer Umwälzpumpe (6) versehene Heizwasser-Rücklaufleitung (7), an den Wärmetauscherteil (3) eine Heizwasser-Vorlaufleitung (8) angeschlossen. In der Heizwasser-Vorlaufleitung (8) ist in einem gewissen Abstand vom Wärmetauscher (3) ein zweiter Temperaturfühler (9) angeordnet, der ebenfalls ein NTC-Fühler sein kann und der die Vorlauftemperatur T2 überwacht.

Der Brenner (1) wird über eine Gasleitung (10), in der ein Gasventil (11), welches durch einen Magnetschalter (12) gesteuert wird, mit Gas versorgt. Weiters sind eine Zündeinrichtung (13) und eine Hammenmeldeeinrichtung dem Brenner (1) zugeordnet und über Leitungen mit einem Feuerungsautomaten (14) verbunden. Der Magnetschalter (12) für das Gasventil (11) ist ebenfalls über eine Stelleitung (16) mit dem Feuerungsautomaten (14) verbunden, der wiederum über Steuerleitungen (21) und Rückmeldeleitungen (22) mit einer Regeleinrichtung (15) in Verbindung steht. Von der Regeleinrichtung (15) führt eine Stelleitung (17) zum Elektromotor (18) der Heizwasser-Umwälzpumpe (6). Weiters ist die Regeleinrichtung (15) über eine Leitung (19) mit dem Heizwasser-Temperaturfühler (5) und über eine Leitung (20) mit dem Vorlauf-Temperaturfühler (9) verbunden. Die Regeleinrichtung (15), welche eine Schaltung mit einem Subtrahierglied zur Bestimmung der Temperaturdifferenz Δ T = T2 - Tj sowie eine Komperatorschaltung zum Vergleichen dieser Temperaturdifferenz mit einer Mindesttemperaturdifferenz Δ Tmjn und einer Maximaltemperaturdifferenz Δ Tmax aufweist, ist auch mit einer Eingabetastatur für die Sollwerteinstellung der Maximaltemperaturdifferenz und der Mindesttemperaturdifferenz sowie mit einem Display zur Meldung von besonderen Betriebszuständen ausgestattet.

Das vorliegende Verfahren bzw. die Vorrichtung ist hier an einem Umlauf-Gaswasserheizer mit geteiltem Wärmetauscher dargelegt worden. Wird ein einteiliger Wärmetauscher verwendet, so müßte der Heizwasser-Temperaturfühler (5) gemäß der Erfindung ungefähr in der Mitte zwischen Vor- und Rücklaufleitung, also ungefähr in der Mitte des Wärmetauschers angeordnet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert an einem Umlaufwasserheizer, wie er oben beschrieben worden ist, wie folgt:

Es wird davon ausgegangen, daß sich der Umlauf-Gaswasserheizer in kaltem Zustand befindet, das heißt, die Heizwassertemperatur T] beim Heizwasscr-Temperaturfühler (5) und die Vorlauftemperatur T2 beim Vorlauf-Temperaturfühler (9) sind annähernd gleich. Es könnte also der Zustand für das zweite Abschaltkriterium Δ T < Δ Tmjn gegeben sein. Da jedoch erfindungsgemäß das zweite Abschaltkriterium während der Anlaufphase nach einem Brennerstart durch ein Zeitglied unterdrückt wird, läuft der Heizbetrieb an. Bei vorhandenem Heizwasserumlauf durch die Heizwasser-Umwälzpumpe (6) wird der Vorlauf-Temperaturfühler (9) nach einigen Sekunden eine höhere Temperatur als der Heizwasser-Fühler (5) anzeigen, so daß sich eine Temperaturdifferenz Δ T = T2 - Tj ergibt. Die erforderliche Maximaltemperaturdifferenz Δ Tmax ist je nach Art und Größe der Anlage verschieden und kann mit Hilfe einer Tastatur in die Regeleinrichtung (15) eingegeben werden. Bei ungestörtem Betrieb wird nach Erreichen einer gewünschten Vorlauftemperatur (T2) der Brenner (1) über die Regeleinrichtung (15) und den Feuerungsautomat (14) abgeschaltet. Da die Pumpe (6) noch kurze Zeit weiterläuft, wird auch die Restwärme abgeführt.

Tritt jedoch der Fall ein, daß sich bei laufender Pumpe der Umlauf nach und nach verringert, so wird die Temperatuidifferenz zwischen der Vorlauftemperatur T2 und der Heizwassertemperatur T j immer größer, bis bei einer gegen Null gehenden Wasserumlaufgeschwindigkeit die durch den Brenner (1) erzeugte Wärmemenge zu einer Temperaturdifferenz > Δ Tmax führt. Das Eintreten dieses unzulässigen Zustandes wird jedoch durch die vorliegende Erfindung verhindert.

Reicht der Umlauf noch aus um die Wärme abführen zu können, so wird das erste Abschal tkritenum, nämlich ^2 ‘ T] > Δ Tmax zum Tragen kommen und der Brenner (1) wird abgeschaltet. In der Folge kann durch den zuvor geringen Umlauf und die Brennerrestwärme auch das zweite Abschaltkriterium noch erreicht werden, welches aber bei der bereits durch das erste Abschaltkriterium stillgclegien Anlage nicht mehr wirksam wird. Das Gerät wird bei einer solchen Abschallfolgc durch die Regeleinrichtung für die Dauer von beispielsweise 5 min -3-

Claims (5)

1. AT 395 776 B gesperrt, während der bei Wärmeanforderung ein Brennerstart verhindert wird. Nimmt hingegen der Wasserumlauf so schnell ab, daß das erste Abschaltkriterium nicht mehr erreicht wird oder besteht bei Brennerstart gar kein Wasserumlauf, so erfolgt bei Unterschreiten der Mindesttemperaturdifferenz ein verriegelndes Abschalten des Brenners durch die Regeleinrichtung (15). Gleichzeitig wird eine optische 5 Wassermangelwamung, beispielsweise über Display, ausgegeben. Durch das vorliegende Verfahren bzw. die Vorrichtung kann ein Überhitzen des Gerätes wirksam verhindert werden. Zur Restwärmeabführung laufen nach dem Schließen des Magnetventiles (11) die Pumpe (5) und ein gegebenenfalls vorhandener Lüfter solange weiter, wie die Bedingungen Tj < Tmax und T2 < Tmax nicht erfüllt sind, wobei Tmax etwa um 100 °C gewählt wird. 10 PATENTANSPRÜCHE 15 1. Verfahren zur Überwachung des Heizwasserumlaufes bei einem einen von einem Brenner beheizten Wärmetauscher aufweisenden Gaswasserheizer, mit einem in der Heizwasser-Vorlaufleitung angeordneten Temperaturfühler für die Vorlauftemperaturregelung, wobei die Vorlauftemperatur laufend überwacht, mit einer in einer Regelein- 20 richtung, welche mit einem Feuerungsautomaten leitungsmäßig verbunden ist, gespeicherten maximalen Vorlauftemperatur verglichen und bei Überschreiten dieser Temperatur der Brenner abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwassertemperatur an einer weiteren Stelle am oder im Wärmetauscher ungefähr in der Mitte zwischen Vor- und Rücklaufleitung gemessen wird und daß die Temperaturdifferenz Δ T zwischen der Vorlauftemperatur T2 und dieser Heizwassertemperatur Tj bei Δ T > Δ Tmax und bei Δ T < Δ Tmjn als 25 Abschaltkriterium verwendet wird, wobei Δ Tmjn beziehungsweise Δ Tmax die in einer Regeleinrichtung gespeicherte minimale beziehungsweise maximale Temperaturdifferenz ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des Abschaltkriteriums Δ T < Δ Tmjn während der Anlaufphase nach dem Brennerstart unterdrückt wird. 30
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Δ T > Δ Tmax der Brenner durch die Regeleinrichtung für eine Sperrdauer von beispielsweise 5 Minuten abgeschaltet wird, während deren bei Wärmeanforderung ein erneuter Brennerstart verhindert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Δ T < Δ Tmjn der Brenner durch die Regeleinrichtung verriegelnd nur von Handeingriff zu lösen abgeschaltet und eine optische Wassermangel-wamung, beispielsweise über Display, eingeschaltet wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei einem Gaswasserheizer, 40 bestehend aus mindestens einem von einem Brenner beheizten Wärmetauscher, an den eine Heizwasser-Vorlaufleitung mit einem Temperaturfühler für die Vorlauftemperaturregelung sowie eine Heizwasser-Rücklaufleitung, in der sich eine Heizwasser-Umwälzpumpe befindet, angeschlossen sind mit einer Regeleinrichtung in die Soll-Werte, wie beispielsweise die maximale Vorlauftemperatur oder dergleichen, eingebbar und speicherbar sind und welche mit einem Feuerungsautomaten leitungsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 45 in der Mitte des vom Brenner beheizten Wärmetauschers zwischen Vor- und Rücklaufleitung (7,8) ein an sich bekannter Temperaturfühler (5), insbesondere ein NTC-Fühler mit kleiner Zeitkonstante, vorgesehen ist, daß in der Regeleinrichtung (15) ein Subtrahierglied angeordnet ist, das die Temperaturdifferenz Δ T zwischen dem Vorlauf-Temperaturfühler (9) und diesem Heizwasser-Temperaturfühler (5) ermittelt und daß in der Regeleinrichtung (15) eine an sich bekannte Kompcratorschallung vorgesehen ist, welche bei Δ T < Δ Tmi„ bezie-50 hungsweise Δ T > Δ Tmax ein Signal erzeugt, wodurch ein Abschalten des Brenners (1) erfolgt. Hiezu 1 Blatt Zeichnung 55 -4-