AT398127B

AT398127B - Wasserheizungsanlage

Info

Publication number: AT398127B
Application number: AT0293989A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1994-09-26
Also published as: ATA293989A

Description

AT 398 127 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserheizungsanlage mit einem Wasserheizer, vorzugsweise einem Heizkessel, sowie einem ersten unmittelbar von dessen Vorlauf gespeisten Heizkreis und einem zweiten Heizkreis, der an den Vorlauf des Wasserheizers zwecks Temperaturregelung unmittelbar über ein Mischventil angeschlossen ist, wobei für eine gemeinsame Steuerung dieser Heizkreise für beide Heizkreise Wärmefühler sowie zu diesen Wärmefühlern, zu den Umlaufpumpen der Heizkreise und zum Mischventil führende Steuerleitungen vorgesehen sind und ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Wasserheizungsanlage.

Solche Anlagen werden meist in der Art betrieben, daß die einzelnen Heizkreise zu bestimmten Zeiten in einem Absenkbetrieb arbeiten, bei dem der jeweilige Heizkreis mit einer verminderten Vorlauftemperatur beaufschlagt wird. Es kann daher Vorkommen, daß in einem Heizkreis eine höhere Vorlauftemperatur als im anderen eingehaiten werden muß, insbesondere kann in dem unmittelbar vom Heizkessel abgezweigten ersten Heizkreis eine höhere Vorlauftemperatur erforderlich sein, als in dem über das Mischventil mittelbar an den Heizkessel angeschlossenen zweiten Heizkreis.

Bei bekannten derartigen Anlagen werden die Umlaufpumpen in jedem der Heizkreise alternativ entweder kontinuierlich oder gar nicht angesteuert. Dies führt im erwähnten Falle dazu, daß einer der Heizkreise mit einer zu hohen Vorlauftemperatur beaufschlagt werden muß, was zu einem entsprechenden Verlust an Energie führt, sowie mittelbar zu einer höheren als der gewünschten Raumtemperatur.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Wasserheizungsanlage vorzuschlagen, bei der eine Verschwendung von Energie vermieden wird und bei der jeder Heizkreis bei allen Betriebsbedingungen mit der optimalen Vorlauftemperatur betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Steuerung bei unterschiedlichen Wärmeanforderungen in den beiden Heizkreisen in jenem Heizkreis, in dem die geringere Wärmeanforderung vorliegt, die diesem Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe zeitweise abschaltet.

Durch diese Merkmale ist es möglich, jeden, auch den nicht über ein Mischventil regelbaren Heizkreis mit einer unter der Vorlauftemperatur des regelbaren Heizkreises liegenden Vorlauftemperatur zu betreiben. Dadurch wird eine Verschwendung von Energie durch ein Beschicken dieses Kreises mit einer zu hohen Vorlauftemperatur verhindert.

Eine Wasserheizungsanlage mit einem Wasserheizer, vorzugsweise einem Heizkessel sowie einem ersten unmittelbar von dessen Vorlauf gespeisten Heizkreis und einem zweiten Heizkreis, der an den Vorlauf des Wasserheizers zwecks Temperaturregelung mittelbar über ein Mischventil angeschlossen ist, wobei für eine gemeinsame Steuerung dieser Heizkreise Wärmefühler im oder kurz hinter dem Wasserheizer und in der Vorlaufleitung des zweiten Heizkreises sowie zu diesen Wärmefühlern, zu den Umlaufpumpen der Heizkreise und zum Mischventil führende Steuerleitungen vorgesehen sind, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung bei einer Wärmeanforderung des zweiten Heizkreises, welche höher ist als die des ersten Heizkreises, die dem ersten Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe zeitweise abschaltet. Auch bei einer solchen Ausgestaltung einer Wasserheizungsanlage ergeben sich weitgehend die oben erwähnten Vorteile, wobei dazu nur ein einfacher Aufbau der Steuerung erforderlich ist.

Ein weiteres Problem bei solchen Wasserheizungsanlagen betrifft den Frostschutz. Bei bekannten Wasserheizungsanlagen wird der Frostschutz in der Absenkphase oder bei abgeschaltetem Wasserheizer dadurch realisiert, daß bei Unterschreitung einer vorgegebenen Außentemperatur die Umlaufpumpen dauernd eingeschaltet werden.

Wird der am Mischventil angeschlossene zweite Heizkreis beheizt, während sich gleichzeitig der dem Wasserheizer unmittelbar angeschlossene erste Heizkreis in der Absenkphase befindet, so wird bei den bekannten Anlagen bei Unterschreiten einer vorgegebenen Außentemperatur der erste Heizkreis durch die Einschaltung der Umwälzpumpe unnötig beheizt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es daher, eine Wasserheizungsanlage, bei der der Steuerung auch noch ein Außentemperaturfühler zugeordnet ist, so zu gestalten, daß eine unnötige starke Beheizung zwecks Frostschutzes unterbleibt und damit eine Energieverschwendung vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Steuerung bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes der Außentemperatur in jenem Heizkreis, in dem keine Wärmeanforderung vorliegt, die diesem Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe zeitweise abschaltet. Dabei sind die Zeitintervalle einer solchen Beheizung derart bemeßbar, daß zwar ein Einfrieren des Heizwassers mit Sicherheit verhindert wird, die Beheizung dieses Kreises jedoch vemachlässigbar gering ist.

Um auch beim Unterschreiten einer vorgegebenen Außentemperatur in der Absenkphase aller Heizkreise ein Einfrieren der Heizkreise sicher zu vermeiden, ohne ein Übermaß an Energie einsetzen zu müssen, kann die erfindungsgemäße Wasserheizungsanlage eine Steuerung aufweisen, welcher bei Fehlen jeglicher Wärmeanforderung und Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes der Außentemperatur in den 2

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Heizkreisen die Umlaufpumpen beider Heizkreise kontinuierlich ansteuert.

Durch diese Maßnahme wird eine Temperatur eingestellt, die zur Verhinderung des Einfrierens der Heizkreise ausreicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es. ein Verfahren zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Wasserheizungsanlage vorzuschlagen, durch das eine weitgehende Energieeinsparung möglich ist.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß bei unterschiedlichen Wärmeanforderungen in den beiden Heizkreisen das Heizmedium, in dem die geringere Wärmeanforderung aufweisenden Heizkreis intermittierend umgewälzt wird, wobei die Umwälzung vorzugsweise mit einer konstanten Periodendauer und einem von der Vorlauftemperatur des mit höherer Vorlauftemperatur zu betreibenden Heizkreises zur Vorlauftemperatur des mit niedrigerer Vorlauftemperatur zu betreibenden Heizkreises abhängigen Tastverhältnis erfolgt oder daß bei einer niedrigeren Wärmeanforderung im ersten Heizkreis und einer höheren Wärmeanforderung im zweiten Heizkreis das Heizmedium im ersten Heizkreis intermittierend umgewälzt wird, wobei die Umwälzung vorzugsweise mit einer konstanten Periodendauer und einem Tastverhältnis, welches von der Vorlauftemperatur des mit höherer Temperatur zu betreibenden zweiten Heizkreises und der Vorlauftemperatur des mit niedrigerer Vorlauftemperatur zu betreibenden ersten Heizkreises abhängig ist, erfolgt.

Auf diese Weise ist es möglich, alle Heizkreise mit der für diese vorgesehene Vorlauftemperatur zu betreiben, auch wenn die einzustellenden Temperaturen unterschiedlich sind oder wenn in dem direkt an den Wasserheizer angeschlossenen ersten Heizkreis eine niedrigere Voriauftemperatur eingehalten werden soll. Damit ist ein äußerst sparsamer Umgang mit Energie verbunden.

Durch Umwälzung mit konstanter Periodendauer und an die entsprechenden Vorlauftemperaturen angepaßtem Tastverhältnis ergibt sich eine einfache Einstellung der erforderlichen Vorlauftemperatur.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Wasserheizungsanlage samt Steuerung,

Fig. 2 bis 4 Diagramme verschiedener Betriebsphasen der Wasserheizungsanlage gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Wasserheizungsanlage umfaßt einen als Heizkessel 1 ausgebiideten Wasserheizer einer grundsätzlich beliebigen Bauart mit einer Kesselsteuerung 2, die über eine Steuerleitung 3 mit einer allgemeinen, die Anlage steuernden Steuerung 4 verknüpft ist.

Hydraulisch ist der Heizkessel 1 über eine Vorlaufieitung 5 mit einem Vorlaufverteiler 6 verbunden, dem zwei Heizkreise angeschlossen sind, nämlich über die Vorlaufleitung 7 ein erster Heizkreis mit der Umlaufpumpe 8 und dem/n Heizkörper/n, dessen/deren Rücklaufleitung 10 in den gemeinsamen Rücklaufsammler 11 und die Rücklaufleitung 12 in den Heizkessel 1 führt, und über die Vorlaufleitung 13 ein zweiter Heizkreis mit der Umlaufpumpe 14, dem/n Heizkörper/n 15 sowie der zum gemeinsamen Rücklaufsammler 11 führenden Rücklaufleitung 16. Sowohl in der Vorlaufleitung 7 des ersten Heizkreises 7 bis 10 als auch in der Vorlaufleitung 13 des zweiten Heizkreises 13 bis 16 befindet sich je ein Temperaturfühler 17 bzw. 18, der über zugeordnete Steuerleitungen 19 bzw. 20 mit der allgemeinen Steuerung der Anlage verbunden ist.

Mit dieser allgemeinen Steuerung 4 ist auch der Motor 21 eines als Magnetventil ausgebildeten Dreiwege-Mischventiles 22 über eine Steuerleitung 23 verbunden.

Dieses Mischventil 22 befindet sich zwischen einer Verbindungsleitung 24, der Vorlaufleitung 35 des zweiten Heizkreises 13-16 und der vom Vorlaufverteiler 6 ausgehenden Leitung 13.

Die allgemeine Steuerung 4 ist schließlich auch noch über eine Steuerleitung 25 mit einem Außentemperaturfühler 26 verbunden. Ferner führen von dieser allgemeinen Steuerung 4 eine Steuerleitung 27 zur Umlaufpumpe 8 des ersten Heizkreises 7 - 10 und eine Steuerleitung 28 zur Umlaufpumpe 14 des zweiten Heizkreises 13-16.

In den Diagrammen der Hg. 2 und 3 zeigt die Abszisse jeweils den Zeitablauf.

Im jeweils obersten Diagramm charakterisiert die Ordinate die vom Fühler 26 zu messende Außentemperatur, wobei die Kurve 29 deren Zeitwert kennzeichnet und die gestrichelte Linie 30 jenen Temperaturgrenzwert anzeigt, unterhalb dessen die Gefahr eines Einfrierens des Heizwassers besteht.

Das zweite und dritte Diagramm zeigen die Wärmeanforderungen beider Heizkreise, und zwar bezeichnet die Linie 31 die Wärmeanforderung des ersten Heizkreises 7-10 und die Linie 32 die Wärmeanforderung des zweiten Heizkreises 13 -16.

Verlaufen diese Linien 31 bzw. 32 in einem Abstand von der Abszisse zu ihr parallel, bedeutet dies eine Wärmeanforderung, verläuft sie in der Abszisse, besteht keine Wärmeanforderung.

Die Diagramme IV und V stellen die Ein- und Ausschaltphasen der beiden Umlaufpumpen 8 bzw. 14 dar. Verlaufen die Kennlinien in einem Abstand von der Abszisse, bedeutet dies eine Einschaltung der Pumpe, verlaufen sie in der Abszisse bedeutet dies eine Abschaltung. Das Diagramm VI schließlich bezeichnet die vom Temperaturfühler 17 gemessene Heizwassertemperatur in dem dem Heizkessel 1 unmittelbar angeschlossenen Heizkreis 7-10. 3

Claims

AT 398 127 B Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Diagramme I bis VI ist nun vorgesehen, daß bei Anforderung von Wärme in dem dem Mischventil 22 angeschlossenen Heizkreis 13-16 (Diagramm III) und Unterschreitung des vorgegebenen Temperaturgrenzwertes 30 (Diagramm I) die Umlaufpumpe 8 in dem unmittelbar vom Wasserheizer 1 beheizten Heizkreis 7 - 10 nur periodisch eingeschaltet wird, nämlich innerhalb von 5 Intervallen a lediglich über Zeitspannen b, und in den Zeitspannen c abgeschaltet bleibt. Daraus ergibt sich gemäß Diagramm VI ein Temperaturverlauf, der dem einer Absenkphase entspricht, jedoch einem Einfrieren des Heizwassers in diesem Heizkreis zuverlässig vorbeugt. Fig. 3 zeigt die Diagramme I bis VI für den Fall, daß in keinem der beiden Heizkreise 7-10 und 13-16 eine Wärmeanforderung besteht. Bei einem Absinken der Außentemperatur 29 bleiben oder werden die io Umlaufpumpen (8 und 14) (Diagramme IV und V) eingeschaltet, so daß sich die vom Wärmefühler 17 gemessene Temperatur des Heizwassers senkt, jedoch auch wieder ausreicht, um einem Einfrieren vorzubeugen. Es kann Vorkommen, daß der Vorlauftemperatur-Soll-Wert des an dem Mischerventil 22 angeschlossenen Heizkreises 13-16 tiefer sein soll als jene des direkt an den Kessel 1 angeschlossenen Heizkreises 7 -75 10. Dies tritt zum Beispiel auf, wenn der Mischerkreis 13 - 16 auf dem Tages-Soll-Wert geregelt werden soll, der Kreislauf 7-10 aber noch auf den Nacht-Soll-Wert eingestellt ist. Um die nötige Energie bereitzustellen, muß der Heizkreis 13 - 16 auf eine entsprechend hohe Temperatur geregelt werden. Dies würde dazu führen, daß mehr als die benötigte Energie in den Heizkreis 7-10 eingebracht wird. Um dies zu vermeiden, wird die Umwälzpumpe 8 von der Steuerung 4 intermittierend angesteuert. 20 Dabei wird die Pumpe mit einer konstanten Periodendauer angesteuert, wobei jedoch das Tastverhältnis d.h. das Verhältnis der Pumpegeinschalt- zur -ausschalt Zeit in Abhängigkeit vom Verhältnis der Voriauftemperaturen dieser beiden Heizkreise gewählt wird. Fig. 4 zeigt verschiedene Diagramme, wobei das Diagramm VII den Verlauf der Vorlauf-Soll-Temperatur darstellt, wie er sich zum Beispiel ergeben könnte, wenn der Mischerkreis 13 bis 16 ab dem Zeitpunkt to 25 auf eine erhöhte Vorlauf-Soll-Temperatur geregelt werden soll, der Kesselkreis jedoch seine niedrigere Vorlauf-Soll-Temperatur beibehalten soll. Im Diagramm VIII ist die daraus berechnete Kessel-Soll-Temperatur mit einer ensprechenden Hysterese und die sich daraus ergebende Kesseltemperatur dargestellt. Diagramm IX zeigt die Einschaltung der Brennerkreis-Pumpe 8, wie sie nötig ist, um die Temperatur im 30 Brennerkreis, die im Diagramm X dargestellt ist, zu erreichen. Patentansprüche 1. Wasserheizungsanlage mit einem Wasserheizer, vorzugsweise einem Heizkessel, sowie einem ersten 35 unmittelbar von dessen Vorlauf gespeisten Heizkreis und einem zweiten Heizkreis, der an den Vorlauf des Wasserheizers zwecks Temperaturregelung mittelbar über ein Mischventil angeschlossen ist, wobei für eine gemeinsame Steuerung dieser Heizkreise für beide Heizkreise Wärmefühler sowie zu diesen Wärmefühlern, zu den Umlaufpumpen der Heizkreise und zum Mischventil führende Steuerieitungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) bei unterschiedlichen Wärmeanfor-40 derungen in den beiden Heizkreisen in jenem Heizkreis, in dem die geringere Wärmeanforderung vorliegt, die diesem Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe (8 oder 14) zeitweise abschaltet.
2. Wasserheizungsanlage mit einem Wasserheizer, vorzugsweise einem Heizkessel sowie einem ersten unmittelbar von dessen Vorlauf gespeisten Heizkreis und einem zweiten Heizkreis, der an den Vorlauf .45 des Wasserheizers zwecks Temperaturregelung mittelbar über ein Mischventil angeschlossen ist, wobei für eine gemeinsame Steuerung dieser Heizkreise Wärmefühler im oder kurz hinter dem Wasserheizer und in der Vorlaufleitung des zweiten Heizkreises sowie zu diesen Wärmefühlern, zu den Umlaufpumpen der Heizkreise und zum Mischventil führende Steuerleitungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) bei einer Wärmeanforderung des zweiten Heizkreises, welche höher so ist als die des ersten Heizkreises, die dem ersten Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe (8) zeitweise abschaltet.
3. Wasserheizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Steuerung auch noch ein Außentemperaturfühler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) bei Unterschreitung eines 55 vorgegebenen Grenzwertes der Außentemperatur in jenem Heizkreis, in dem keine Wärmeanforderung voriiegt, die diesem Heizkreis zugeordnete Umlaufpumpe (8 oder 14) zeitweise abschaltet. 4 AT 398 127 B
4. Wasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anforderung von Wärme in dem zweiten Heizkreis (13 bis 16) und Unterschreitung eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes die Steuerung (4) die im ersten Heizkreis angeordnete Umwälzpumpe (8) zeitweise abschaltet.
5. Wasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anforderung von Wärme in dem ersten Heizkreis und Unterschreitung eines vorgesehenen Temperaturgrenzwertes die Steuerung (4) die Umwälzpumpe (14) in dem zweiten Heizkreis (13 bis 16) zeitweise abschaltet.
6. Wasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) bei Fehlen jeglicher Wärmeanforderung und Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes der Außentemperatur in den Heizkreisen die Umlaufpumpen (8 und 14) beider Heizkreise kontinuierlich ansteuert.
7. Verfahren zur Steuerung einer Wasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Wärmeanforderungen in den beiden Heizkreisen das Heizmedium im dem die geringere Wärmeanforderung aufweisenden Heizkreis intermittierend umgewälzt wird, wobei die Umwälzung vorzugsweise mit einer konstanten Periodendauer und einem von der Vorlauftemperatur des mit höherer Vorlauftemperatur zu betreibenden Heizkreises zur Vorlauftemperatur des mit niedrigerer Vorlauftemperatur zu betreibenden Heizkreises abhängigen Tastverhäit-nis erfolgt.
8. Verfahren zur Steuerung einer Wasserheizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß bei einer niedrigeren Wasseranforderung im ersten Heizkreis und einer höheren Wärmeanforderung im zweiten Heizkreis das Heizmedium im ersten Heizkreis intermittierend umgewälzt wird, wobei die Umwälzung vorzugsweise mit einer konstanten Periodendauer und einem Tastverhältnis, welches von der Vorlauftemperatur des mit höherer Temperatur zu betreibenden zweiten Heizkreises und der Vorlauftemperatur des mit niedrigerer Vorlauftemperatur zu betreibenden ersten Heizkreises abhängig ist, erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anforderung von Wärme im zweiten Heizkreis und Unterschreitung eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes der Außentemperatur die Umwälzpumpe (8) im ersten Heizkreis periodisch eingeschaltet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anforderung von Wärme im ersten Heizkreis die Umwälzpumpe (14) im zweiten Heizkreis periodisch eingeschaltet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fehlen jeglicher Wärmeanforderung und Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes der Außentemperatur in beiden Heizkreisen das Heizmedium umgewälzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß mittels der in den beiden Heizkreisen angeordneten Temperaturfühler (17 und 18) die Vorlauftemperaturen in diesen Heizkreisen erfaßt, mit einem Temperaturgrenzwert verglichen werden und bei Unterschreitung dieses Grenzwertes der Wasserheizer eingeschaltet und die Heizkreistemperatur in den Heizkreisen wie im Absenkbetrieb geregelt wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 5