AT398832B - Zentralheizungsanlage - Google Patents

Description

AT 398 832 B

Die Erfindung betrifft eine Zentralheizungsanlage mit einem brennstoffbeheizten Wärmeerzeuger mit modulierendem Brenner mit einer Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung, wobei ein Vorlauftemperatur-Soll-Wert einen gerätespezifischen Vorlauftemperatur-Maximal-Wert nicht überschreitet.

Bei einer derartigen, beispielsweisen aus der DE-OS 3907955 bekannten Heizungsanlage sorgt die Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung dafür, daß die abgegebene Heizleistung mit zunehmender Annäherung des Vorlauftemperatur-Ist-Wertes an den Soll-Wert abnimmt. Liegt die Ist-Temperatur nur wenig unter dem Soll-Wert, so wird nur eine geringe Heizleistung, respektive geringe Gasmenge, freigegeben. Erst bei größerer Temperaturdifferenz wird die volle Leistung abgegeben.

Dadurch wird erreicht, daß die Annäherung des Vorlauftemperatur-Ist-Wertes an den Vorlauftemperatur-Soll-Wert bei abnehmender Differenz geringer wird. Ein Überschwingen des Ist-Wertes über den Soll-Wert wird damit weitgehend vermieden. Nachteilig bei einer derartigen Vorlauftemperatur-Regelung ist jedoch, daß bei sehr hohem Vorlauftemperatur-Soll-Wert, was insbesondere bei Spitzenlast (- 20 0 C) erforderlich ist, unter Umständen nicht die benötigte Wärme abgegeben wird, obwohl die Geräteieistung eigentlich ausreicht. Dieser Effekt tritt insbesondere bei knapp dimensionierten Zentralheizungsanlagen auf, da diese besonders hohe, der maximal möglichen Vorlauftemperatur nahekommende, soll-Vorlauftemperaturen benötigen.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Zentralheizungsanlage dahin gehend zu verbessern, daß insbesondere bei einem hohen Vorlauftemperatur-Soll-Wert die Verringerung der Heizleistung mit zunehmender Annäherung der Ist-Temperatur an diesen Soll-Wert reduziert oder gänzlich gestoppt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zentralheizungsanlage einen Komparator zur Differenzbildung zwischen Vorlauftemperatur-Maximal-Wert und Vorlauftemperatur-Soll-Wert aufweist sowie einen Regler, welcher über eine Eingangssignalleitung mit dem Komparator und über eine Ausgangssignalleitung mit der Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung verbunden ist und der ein Ausgangssignal erzeugt, das bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert den Modulationsbereich (p-Bereich) der Heizleistung, ausgehend von der Maximalleistung, verkleinert. Dadurch wird erreicht, daß auch bei sehr niedriger Außentemperatur (- 20 · C) die automatisch oder von Hand vorgewählte Vorlauftemperatur, die dann naturgemäß dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert sehr nahekommt, erreicht werden kann. Bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Ist-Wert und dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert, das heißt bei Annäherung des Ist-Wertes an den Soll-Wert, wird im Gegensatz zum bekannten Regelalgorithmus die abgegebene Heizleistung wenig oder gar nicht gedrosselt, wenn der eingestellte Vorlauftemperatur-Soll-Wert dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert nahekommt oder entspricht.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Regler mit mindestens einem Schwellwertschalter ausgestattet, der mindestens zwei verschiedene Ausgangssignale zur stufenweisen Einschränkung des Modulationsbereiches bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert erzeugt. Damit wird eine stufenweise Änderung des Regelalgorithmus bewirkt. Liegt die Differenz zwischen dem Soll-Wert und dem Maximalwert der Vorlauftemperatur oberhalb eines bestimmten Betrages, so nimmt der Schwellwertschalter einen höheren Schaltzustand an. Infolgedessen wird der Modulationsbereich stufenweise verändert. Auf diese Weise wird zwischen zumindest zwei verschiedenen Modulationsbereichen ausgewählt. Die Regelalgorithmen unterscheiden sich dabei durch die Größe des Modulationsbereiches oder p-Bereiches voneinander. Je näher der eingestellte Vorlauftemperatur-Soll-Wert an den gerätespezifischen Maximalwert heranreicht, desto kleiner wird der Modulationsbereich, das heißt, desto geringer wird der Spielraum der Heizleistungsabgabe, ausgehend von der maximalen Heizleistung. Die Abgabe einer sehr geringen Heizleistung - bei Gasheizungskesseln die Freigabe einer geringen Gasmenge - ist folglich bei derart hoch eingestelltem Vorlauftemperatur-Soll-Wert gar nicht mehr möglich. Das ist auch insofern sinnvoll, als eine hohe Vorlauftemperatur im wesentlichen nur bei sehr niedriger Außentemperatur voreingestellt wird. Um bei derart extremen Temperaturverhältnissen überhaupt noch eine Steigerung der Ist-Vorlauftemperatur in Richtung auf den Soll-Wert zu bewirken, darf die Heizleistung nicht unter ein Minimum absinken. Die Überschwinggefahr steigt damit nicht notwendigerweise an, da auch eine relativ große abgegebene Wärmeleistung bei sehr geringer Außentemperatur durch Wärmeverluste und dergleichen nur eine langsame Zunahme der Vorlauftemperatur bewirkt. Überschreitet der Ist-Wert den Soll-Wert, so schaltet der Vorlauftemperatur-Regler die Heizungsanlage respektive das Gasventii aus. Der Vorlauftemperatur-Soll-Wert stellt mithin die im Betrieb maximal mögliche Vorlauftemperatur dar.

Bei einer anderen Ausführungsform erzeugt der Regler ein kontinuierliches Ausgangssignal zur stetigen Einschränkung des Modulationsbereiches bei abnehmender Differenz zwischen den Vorlauftemperatur-Soll-Wert und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert. Der Regler kann somit nicht nur zwei oder mehrere 2

AT 398 832 B stufenförmig voneinander abweichende Ausgangssignale, sondern auch ein kontinuierlich veränderliches Ausgangssignal erzeugen, wodurch eine permanente Anpassung des Modulationsbereiches an die verbleibende Differenz zwischen Soll- und Maximal-Wert der Vorlauftemperatur möglich ist.

Dabei wird immer der optimale der jeweiligen Temperaturdifferenz zugeordnete Modulationsbereich s eingestellt.

Vorzugsweise sind das Ausgangssignal des Reglers und der Modulationsbereich der Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung linear proportional zueinander.Denkbar ist aber auch eine nicht lineare, insbesondere quadratische Abhängigkeit. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, die Charakteristik des Regelalgorithmus mit gleichmäßig zunehmender Annäherung des Ist-Wertes an den Soll-Wert zunehmend stärker dahin 10 gehend zu ändern, daß der Modulationsbereich zunehmend schneller abnimmt. Diese Abnahme kann so weit gehen, daß der Modulationsbereich bis zu einem einzigen Punkt verringert wird. Dieser Punkt ist dann gekennzeichnet durch maximale Leistungsabgabe. Das bedeutet, daß der Regler bei Übereinstimmung zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert und Vorlauftemperatur-Maximal-Wert ein Ausgangssignal erzeugt, welches den Modulationsbereich bis zur Zwei-Punkt-Charakteristik einschränkt. 15 Vorzugsweise ist ein Mikroprozessor vorgesehen, der mindestens funktionswesentliche Bauteile des Komparators und des Reglers umfaßt. Auch Bestandteile der Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung können in den Mikroprozessor integriert sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet beziehungsweise werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung 20 anhand der Figuren näher dargestellt.

Es zeigen:

Figur 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer stufenweisen Veränderung des Modulationsbereiches,

Figur 2 ein ebensolches Diagramm zur Veranschaulichung einer stetigen Änderung des Modulationsbe-25 reiches und

Figur 3 ein Baugruppenschema zur Regelung der Vorlauftemperatur.

Die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Diagramme zeigen den Verlauf der abgegebenen Heizleistung bei verschiedenen einzustellenden Soll-Vorlauftemperaturen VTSOin, VTsoiß und so weiter. Es ist ersichtlich, daß bei einem wesentlich unterhalb der maximal möglichen Vorlauftemperatur VTmax eingestell-30 ten Vorlauftemperatur-Soll-Wert VTSOin der zur Verfügung stehende Modulationsbereich Pi der Heizleistung wesentlich größer ist als bei einem dem Maximalwert nahekommenden Soll-Wert VTSOii3.Dieser zweite Modulationsbereich P2 wird gemäß Figur 1 bei Überschreitung eines bestimmten Schwellwertes der Soll-Vorlauftemperatur zum Kriterium für die Größe des Modulationsbereiches Pi beziehungsweise P2. Die momentan abgegebene Heizleistung hängt auch vom Ist-Wert VT0 gegenüber dem Vorlauftemperatur-Soll-35 Wert VTS0|M ab. Die Leistungsabgabe steigt einerseits mit zunehmendem Abstand der Ist-Vorlauftemperatur VTo von der Soll-Vorlauftemperatur VTSOin und andererseits mit geringer werdendem Abstand des Vorlauf-temperatur-Soll-Wertes VTson vommaximal möglichen Vorlauftemperatur-Wert VTmax.

Figur 2 zeigt ein ebensolches Diagramm, wobei eine stetige Abnahme des Moduiationsbereiches Pi, P2, P3 und P4 von der Höhe des jeweiligen Vorlauftemperatur-Soll-Wertes VT80H1, VT*,,^ VTson3 und VTmax 40 vorgesehen ist. Wird der höchstmögliche Vorlauftemperatur-Soll-Wert VTmax eingestellt, so ist in diesem Ausführungsbeispiel der Modulationsbereich Pi zu einem einzigen Punkt zusammengeschrumpft. Ein derart beaufschlagter Modulationsbereich Pi besitzt folglich nur noch Zwei-Punkt-Charakteristik. Die Heizungsanlage gibt entweder die maximal mögliche Heizleistung Pi oder gar keine Leistung ab.

Der Verlauf der Heizleistung P mit der Vorlauftemperatur VT ist in den Diagrammen der Figuren 1 und 45 2 der Einfachheit halber als linearer Zusammenhang dargestellt. Vorteilhaft ist aber beispielsweise auch eine zunächst langsame und dann exponentiell zunehmenden Verringerungsgeschwindigkeit der abgegebenen Leistung. Damit wird zunächst eine schnelle Annäherung des Vorlauftemperatur-Ist-Wertes an den Soll-Wert und erst in der Endphase eine verlangsamte Annäherung erreicht.

Ein in Figur 3 dargestelltes Baugruppenschema zeigt die wesentlichen Bestandteile einer erfindungsge-50 mäß geregelten Zentralheizungsanlage. Eingangsgrößen sind der automatisch gebildete oder von Hand vorgewählte Vorlauftemperatur-Soll-Wert VTson und der für die jeweilige Heizanlage charakteristische Vorlauftemperatur-Maximal-Wert VTma;<. Diese werden einem Komperator 1 zugeführt, der die Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert VTson und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert VTmax ermittelt und ein dieser Differenz proportionales Ausgangssignal S erzeugt. Dieses Ausgangssignal S wird einem 55 Regler 2 zugeführt. Der Regler 2 enthält entweder einen SchwelIwertschalter, dessen Schaltzustand einen angeschlossenen Vorlauftemperatur-Regler 3 beaufschlagt, oder Mittel zur Beaufschlagung des Vorlauftem-peratur-Reglers 3 mit einer stetigen und vorzugsweise auch linearen Führungsgröße. Die Charakteristik des Vorlauftemperatur-Reglers wird dadurch derart geändert, daß der Modulationsbereich oder p-Bereich bei 3

Claims (5)

1. ΑΤ 398 832 Β abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert VTson und dem Vorlauftemperatur-Maximalwert VTmax ebenfalls sinkt. Der Vorlauftemperatur-Regier 3 wiederum wirkt beispielsweise auf den Öffnungsgrad eines Gasventils zur Speisung eines Gasbrenners, so daß die Vorlauftemperatur VT in gewünschter Weise an den Soll-Wert VTson angenähert wird. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesondere beschränkt sich die Ausführung nicht auf die Realisierung mit diskreten logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors - realisieren. Patentansprüche 1. Zentralheizungsanlage mit einem brennstoffbeheizten Wärmeerzeuger mit modulierendem Brenner mit einer Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung, wobei ein Vorlauftemperatur-Soll-Wert einen gerätespezifischen Vorlauftemperatur-Maximal-Wert nicht überschreitet, gekennzeichnet durch einen Komparator (1) zur Differenzbildung zwischen dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert und dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert sowie einen Regler (2), welcher über eine Eingangssignalleitung mit dem Komparator (1) und über eine Ausgangssignalleitung mit der Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung (3) verbunden ist und der ein Ausgangssignal erzeugt, das bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert (ντΜιι) und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert (VTmax) den Modulationsbereich (p-Bereich) der Heizleistung (P), ausgehend von der Maximalleistung (P*), verkleinert.
2. 2. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (2) mindestens einen Schwellwertschalter aufweist, der mindestens zwei verschiedene Ausgangssignale zur stufenweisen Einschränkung des Modulationsbereiches bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert (VTggii) und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert (VTmax) erzeugt.
3. 3. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (2) ein kontinuierliches Ausgangssignal zur stetigen Einschränkung des Modulationsbereiches bei abnehmender Differenz zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert (VT^h) und Vorlauftemperatur-Maximal-Wert (VTmax) erzeugt.
4. 4. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignai des Reglers (2) und der Modulationsbereich der Vorlauftemperatur-Regeleinrichtung (3) linear proportional zueinander sind.
5. 5. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (2) bei Übereinstimmung zwischen dem Vorlauftemperatur-Soll-Wert (VTson) und dem Vorlauftemperatur-Maximal-Wert (VTmax) ein Ausgangssignal erzeugt, welches den Modulationsbereich der Vorlauftempe-ratur-Regeleinrichtung (3) bis zur zwei-Punkt-Charakteristik einschränkt. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4