AT396851B

AT396851B - Verfahren zur steuerung eines durchlaufwasserheizers

Info

Publication number: AT396851B
Application number: AT0007491A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1993-12-27
Also published as: DE4201020A1; DE4201020C2; ATA7491A; CH685358A5

Description

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 396 851B Die Eifindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Durchlaufwasserheizers, insbesondere eines elektrischen Durchlaufwasserheizers, bei dem die zugeführte Leistung in Abhängigkeit von dem ermittelten Durchsatz pro Zeiteinheit gesteuert und die zugeführte Leistung in Abhängigkeit von der erfaßten Auslauftemperatur des erwärmten Wassers korrigiert wird. Bei einem bekannten derartigen Verfahren wird dieTemperatur des einlaufenden Wassers gemessen und aus dem Durchfluß und der Einlauftemperatur die zur Erreichung der vorgegebenen Soll-Auslauftemperatur erforderliche Leistung errechnet und diese dem Durchlauferhitzer zugeführt. Dabei kann der Durchfluß mit einem hydraulisch elektrischen Wandler erfaßt werden. Bei der Berechnung der erforderlichen Leistung wird vorausgesetzt, daß die Netzspannung einen bestimmten Wert aufweist. Wird der vorgesehene Sollwert der Auslauftemperatnr nicht erreicht, so wird die zugeführte Leistung entsprechend erhöht oder vermindert. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine entsprechend große Zahl von Sensoren erforderlich ist, die einen hohen Aufwand erfordern und deren Einbau mit einem entsprechenden Platzbedarf verbunden ist. Außerdem ist mit dem Einbau der Sensoren auch die Notwendigkeit einer entsprechenden Verdrahtung verbunden, deren Verlegung mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art voizuschlagen, das sich einfach durchführen läßt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Temperatur des einlaufenden Wassers angenommen und mit dieser die zur Erwärmung des Wassers auf einebestimmte Auslauf-Solltemperatur bei dem ermittelten Durchsatz benötigte Energie berechnet und zugeführt wird, wobei bei einer Differenz zwischen der tatsächlichen Auslauf* temperatur und der Soll-Auslauftemperatur nach dem Erreichen eines stabilen Zustandes die Berechnung der erforderlichen Energie mit einer um die erfaßte Differenz zwischen der erfaßten Auslauftemperatur und der Soll-Auslauftemperatur korrigierten Einlauftemperatur wiederholt und die errechnete Energie zugeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich die Auslauftemperatur mit nur geringem Aufwand zu regeln, wobei durch das Verfahren auf die Erfassung der Temperatur des einlaufenden Wassers verzichtet werden kann, sodaß auf einen entsprechenden Sensor verzichtet werden und das Verfahren mit sehr einfachen Einrichtungen durchgeführt werden kann. Außerdem ergibt sich durch dieses Verfahren der Vorteil, daß es kaum zu einem Pendeln der Auslauftemperatur um den Sollwert derselben kommt Nach dem vorgeschlagenen Verfahren kommt es bereits nach einer ersten oder einer zweiten Korrektur zu einer hinreichend weiten Annäherung an den vorgegebenen Sollwert der Auslauftemperatur. Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders für elektrisch betriebene Durchlaufwasserheiz»’ geeignet, doch kann es auch für gasbeheizte Durchlauf wasserheizer angewandt werden. Dabei kann auch der sich mit der Belastung des Gerätes ändernde Wirkungsgrad berücksichtigt weiden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zur Berücksichtigung allfälliger Änderungen der Netzspannung unter Annahme einer gleichbleibenden Einlauftemperatur aus der Differenz der Auslauftemperaturen bei unterschiedlichem Durchsatz und der Differenz der diesen Auslauftemperaturen entsprechenden und auf die zugehörigen Volumenströme bezogenen Leistungswerte ein Konekturwert errechnet wird, mit dem die in die Berechnung der Leistung einzusetzende korrigierte Einlauf temperatur korrigiert wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Einfluß ein» sich ändernden Netzspannung zu berücksichtigen und dadurch ein rascheres Erreichen d» gewünschten Auslauftemperatnr zu »möglichen. Die Berechnung des Korrekturwertes kann dabei nach der folgenden Beziehung erfolgen: k

c

Pr, )

(D

Daher bedeutet (k) den Korrekturwert, (υ^ι) und (υ^) die Auslauftemperaturen bei zwei verschiedenen Volumenströmen pro Zeiteinheit, die mit (Vj), bzw. (V2) bezeichnet sind, (Pri), (ΡΓ2) die bei verschiedenen Volumenströmen pro Zeiteinheit eingebrachten Leistungen und (C) die spezifische Wärme des zu erwärmenden Mediums. Der Korrekturwert ergibt sich dabei aus der folgenden Beziehung: k

ün“~7”bI (Π) wobei (Uj) die Ist-Spannung, (Uj^) die Nennspannung, (Rj) den Ist-Widerstand und (Rj^) den Nennwiderstand bedeuten. -2- 55

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Die Berechnung der zur Erzielung der Auslauf-Solltemperatur erforderlichen Leistung erfolgt dabei nach der folgenden Beziehung:

Pr. m wobei (Pr) die Leistung, (c) die spezifische Wärme des zu erwärmenden Mediums, (υ^β) die Auslauf-Solltemperatur und (U£q) die angenommene Einlauftemperatur des zu erwärmenden Mediums bedeuten.

Weicht die sich nach dem Erreichen des Beharrungszustandes nach z. B. 10 bis 15 sek erreichte Auslauftemperatur von der vorgesehenen Auslauf-Solltemperatur ab, so wird zuerst die in die obige Beziehung eingesetzte Einlauftemperatur um die ermittelte Abweichung zwischen der Auslauf-Solltemperatur und der Auslauf-Ist-temperatur korrigiert und die erforderliche Leistung abermals nach der folgenden Beziehung «rechnet. p-i = c . V . (-frAe -η^Α GV) wobei O’ri) die korrigierte Leistungund (Δυ^) die Differenz zwischen der Auslauf-Solltemperatur und der Auslauf-Isttemperatur bedeuten.

Bei weiteren Korrekturen kann statt (Δυ^) der nach der folgenden Beziehung korrigierte Wert (Pr) eingesetzt werden, um allfällige Änderungen der Netzspannung zu berücksichtigen:

Pr = c . V . k . (lLB ’^eo) W wobei (k) den Korrekturwert nach der obigen Beziehung (Π) bedeutet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 schematisch einen Durchlaufwasserheizer und Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Durchlaufwasserheiz« ist über einen Durchflußmesser (1) mit einem Wassereinlauf verbunden, wobei im Auslauf (3) des Heizblockes (2) ein Temperaturfühler (4) angeordnet ist Der Heizblock (2) ist üb« eine Leistungssteuerung (5) mit dem Netz verbindbar, wobei die Leistungssteuerung (5) über eine Steuerung (7), die mit den Signalansgängen des Durchflußmessers (1) und des Temperaturfühlers (4), sowie einem Sollwertgeb« zur Einstellung der Auslauf temperatur verbunden ist.

Wie aus d« Fig. 2 zu ersehen ist, wird eine bestimmte Einlauftemperatur (b£o) angenommen und unter B«ücksichtigung des Durchsatzes die zur Erreichung d« Auslauf-Solltemperatur erforderliche Leistung berechnet, wobei sich ein linearer Zusammenhang ergibt.

Weicht die angenommene Einlauftemperaturz. B. wegen einer erhöhten Netzspannung von der tatsächlichen ab, so ergibt sich eine vom Sollwert abweichende Auslauftemperatur, wie dies aus der Kurve (2) in d« Fig. 2 zu «sehen ist. Nach Neuberechnung d« erforderlichen Leistung (Pr) mit ein« um die ermittelte Differenz zwischen der Auslauf-Solltemperatur und der Auslauf-Isttemperatur korrigierten Einlauftemperatur wird die zugeführteLeistung korrigiert Kurve (3')· Dabei wird eine weitgehende Annäherung an den Sollwert erreicht, vorausgesetzt, daß die Spannung den vorgesehenen Wert beibehält.

Weicht die Spannung vom Nennwert ab, so ergibt sich eine abweichende Neigung d« den Zusammenhang zwischen d« Auslauftemperatur (υ^) und der zugeführten Leistung (Pr) bei einem bestimmten Volumenstrom pro Zeiteinheit des zu erwärmenden Mediums darstellenden Kurve, wie dies aus einem V«gleich der Kurven (Γ) und (2') in der Fig. 2 zu ersehen ist.

Auch diese Abweichung kann durch Korrektur des in die Leistungsberechnung nach der Beziehung (V) eingesetzten Faktors (k) weitgehend ausgeglichen w«den.

Eine B«ücksichtigung d« veränderten Neigung d« Kurve ist dabei in d« Weise möglich, daß bei der -3-

Claims

AT 396 851B Neuberechnung der zur Erreichung der Soll-Auslauftemperatur erforderlichen Leistung (Prj) nach der Beziehung (V) zusätzlich zur Differenz zwischen der Auslauf-Solltemperatur und der erfaßten Auslauf-Isttemperatur, der korrigierte Faktor (k) eingesetzt wird, wobei der Korrekturwert (k) nach der Beziehung (I) ermittelt wird. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Steuerung eines Durchlaufwasserheizers, insbesondere eines elektrischen Durchlaufwasserheizers, bei dem die zugeführte Leistung in Abhängigkeit von dem ermittelten Durchsatz gesteuert und die zugeführte Leistung in Abhängigkeit von der erfaßten Auslauftemperatur des erwärmten Wassers korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur des einlaufenden Wassers angenommen und dieser die zur Erwärmung des Wassers auf eine bestimmte Auslauf-Soll-Temperatur bei dem ermittelten Durchsatz benötigte Energie berechnet und zugeführt wird, wobei bei einer Differenz zwischen der tatsächlichen Auslauftemperatur und der Soll-Auslauftemperatur nach dem Erreichen eines stabilen Zustandes dieBerechnung der erforderlichen Energie miteiner um die erfaßte Differenz zwischen der erfaßten Auslauftemperatur und mit der Soll-Auslauftempeiatur korrigierten Einlauftemperatur wiederholt und die errechnete Energie zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung allfälliger Änderungen der Netzspannungunter Annahmeeiner gleichbleibenden Einlauftemperaturaus der Differenz der Auslauftemperaturen bei unterschiedlichen Durchsätzen und der Differenz der diesen Auslauftemperaturen entsprechenden und auf die zugehörigen Durchsätze bezogenen Leistungswerte ein Korrekturwert errechnet wird, mit dem die Berechnung der Leistung korrigiert wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-