AT407938B

AT407938B - Verfahren zum steuern der energiezufuhr für die aufheizung von wasser bei einem elektrisch beheizten durchlauferhitzer

Info

Publication number: AT407938B
Application number: AT0252093A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 2001-07-25
Also published as: CH691988A5; DE4444322B4; DE4444322A1; ATA252093A

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Energiezufuhr für die   Aufhei ung   von Wasser bei einem elektrisch beheizten Durchlauferhitzer gemäss dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruches. 
 EMI1.1 
 aus einzelnen Störgrössen gesonderte kompensierende Zusatzleistungen ermittelt werden, mit denen einer der abströmseitigen Heizkörper zeitverzögert beaufschlagt wird. Die Wirkung Einer jeden Störgrösse wird dabei separat betrachtet und als Kompensationsvorschrift in einer Steuerung abgelegt. Nach dem bekannten Verfahren soll durch Überlagerung aller   Kompensationsleistungen   ein schwankungsfreier Verlauf der Auslauftemperatur erreicht werden. Allerdings ist bei die em bekannten Verfahren nicht klar, nach welchem Algorithmus diese   Kompensationsvorschrifte   errechnet werden sollen.

   Ausserdem ist unklar, wie die Kompensationsleistungen und die   Verz ge-   rungszeiten zu ändern sind, wenn sich während der Kompensationsphase eine Eingangsgrösse ändert. Dadurch ist es aber nicht möglich, die Auslauftemperatur bei sich ändernden Eingangsgrössen in ausreichendem Ausmass konstant zu halten
Aus der DE 4 211 590 B ist eine Regelung für einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer 
 EMI1.2 
 variiert wird, um die Temperatur konstant zu halten. 



   Darüber hinaus ist aus der EP 229 323 A2 ein elektrisch beheizter Durchlauferhitzer bekanntgeworden, bei dem in einer ersten Stufe der Aufheizung mit einem Aufheizwiderstand der Durchsatz an Wasser durch den Durchlauferhitzer ermittelt wird. In den übrigen Heizwiderständen   e olgt   dann die Aufheizung insgesamt. 



   Ziel der Erfindung ist es, den eingangs geschilderten Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem ein hohes Mass an Konstanthaltung der gewünschten Auslauftemperatur auch bei einer Änderung der Eingangsparameter, wie Wasserdurchfluss und Einlauftemperatur sichergestellt ist. 



   Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art d rch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches erreicht. Dem erfindu gsgemässen Verfahren liegt die Idee zugrunde, die aktuellen Temperaturen in den einzelnen Stufen des Heizblockes innerhalb der Leistungssteuerung zu berechnen. Dazu werden die wesentlichen thermischen Eigenschaften des Heizblockes rechnerisch innerhalb einer Leistungssteuerung nachgebildet, um den Verlauf der Ist-Temperaturen im gesamten Heizblock zu erhalten. 



   Während der Übergangszeit von durch Änderungen der Eingangsgrössen, wie Einlauftemp ratur und Durchfluss, bedingten Leistungsänderungen kann dann anhand eines Vergleiches der berechneten Ist-Temperaturen mit dem vorgesehenen Soll-Wert innerhalb der letzten Stufe des Heizblocks die Leistung dieser Stufe so gesteuert werden, dass die gewünschte Temperatur am Auslauf des Warmwasserbereiters möglichst schnell erreicht und konstant gehalten werden kann. 



   Dies wird durch die ständige Berechnung der Temperaturen aller Teilvolumina ermöglicht, wobei aufgrund der vorgegebenen Soll-Auslauftemperatur und der Temperatur im dem Aus auf unmittelbar vorgeordneten Teilvolumen die dem Steuerheizkörper zuzuführende Leistung err chnet werden kann Auf diese Weise kann bei Änderungen der Eingangsparameter sehr rasch die Leistung der Steuerstufe angepasst und die Auslauftemperatur auf ihren vorgesehenen Wert gebracht werden, wobei es auch zu einem Umschalten der der Steuerstufe vorgeordneten   schal ba-   ren Heizkörper kommen kann, ohne dass die Wirksamkeit der Kompensationsmassnahme dadurch vermindert wird. 



   Durch die Anwendung der Merkmale des ersten abhängigen Patentanspruches ist es mög ich, die Genauigkeit der Berechnung der Temperaturen der einzelnen Teilvolumina zu erhöhen, wodurch im Falle einer Änderung der Eingangsparameter die vorgesehene Auslauftemperatur rasch wieder erreicht werden kann
Durch die Benutzung der Merkmale des zweiten abhängigen Patentanspruches ist ein rasches Reagieren auf eine Verminderung der Durchflussgeschwindigkeit und dem dadurch bedingten erminderten Energiebedarf möglich, wodurch eine stärkere Überschreitung der vorgesehenen Auslauftemperatur vermieden wird. 



   Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen :
Fig. 1 schematisch einen elektrisch beheizten Warmwasserbereiter und
Fig. 2 schematisch die Anordnung der Teilvolumina. 

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   Der Warmwasserbereiter nach der Fig. 1 weist drei schaltbare Heizkörper H1, H2, H3 auf, die in einem von Wasser durchströmbaren Rohr 2 angeordnet sind, wobei vor dem Auslauf des Rohres 2 ein Steuerheizkörper H4 angeordnet ist. Die einzelnen Heizkörper H1, H2, H3, H4 sind über eine Leistungssteuerung 1 mit Spannung versorgbar. Dabei sind die Heizkörper H1, H2 und H3 über Ein-Aus-Schalter gesteuert, wogegen der Steuerheizkörper H4 stufenlos steuerbar ist. 



   Weiters ist die Leistungssteuerung 1 mit einem der Soll-Auslauftemperatur Tsoll entsprechenden Signal und einem dem aktuellen Volumenstrom durch das Rohr 2 entsprechenden Signal V versorgt. Die Leistungssteuerung 1 ist an ein Drehstromnetz L1, L2, L3 angeschlossen. 



   Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ist das Volumen des Rohres 2 zwischen dem Einlauf und dem Auslauf in eine Reihe von Teilvolumina V, aufgeteilt, die mit Vo, in dem die Einlauftemperatur Tein herrscht, bis VN, in dem die Auslauftemperatur herrscht, bezeichnet sind. 



   Aus der Einlauftemperatur und der den einzelnen Heizkörpern H1, H2, H3 und H4 zugeführten Leistung wird die Temperatur des Wassers in jedem der Teilvolumina berechnet, wie dies bereits erläutert wurde. 



   Aufgrund des ermittelten Volumenstromes V, der Einlauftemperatur Tein und der vorgewählten Soll-Auslauftemperatur Tsoll wird der Leistungsbedarf ermittelt, wobei über die schaltbaren Heizkörper H1, Hz und H3 eine geringere, als die errechnete Leistung zugeführt wird und die Leistung P4 des Steuerheizkörpers H4 während einer Kompensationsphase nach der Beziehung 
 EMI2.1 
 Steuerheizkörpers H4 ist, Vs das Schrittvolumen, das dem Volumen eines jeden Teilvolumens V, (Vo bis VN) entspricht, c die volumenspezifische Wärmekapazität des Wassers und tr die Restzeit bedeuten, die das Teilvolumen TN-1 noch innerhalb des Steuerheizkörpers H4 verbleibt. 



   Im Fall, dass im Teilvolumen VN-1 eine über der Soll-Auslauftemperatur Tsoll liegende Temperatur errechnet wird, wird die Leistung des Steuerheizkörpers H4 auf Null reduziert. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zum Steuern der Energiezufuhr für die Aufheizung von Wasser bei einem elek- trisch beheizten Durchlauferhitzer, der neben mehreren schaltbaren Heizkörpern einen am
Auslaufende angeordneten stufenlos steuerbaren Steuerheizkörper aufweist und bei dem zur Einhaltung einer bestimmten Auslauftemperatur in Abhangigkeit von Änderungen be- stimmter Parameter die Heizkörper geschaltet werden und der Steuerheizkörper gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromungsweg in gleich grosse Wasserteilvolumina (Vo bis VN) aufgeteilt wird, wobei das erste Teilvolumen (Vo) vor dem ersten Heizkörper (H1) vorgesehen ist und die Ein- lauftemperatur (To) aufweist und das letzte Teilvolumen (VN) nach dem Steuerheizkörper (H4) vorgesehen ist und die Auslauftemperatur (TN) aufweist, die Temperaturerhöhung (T,) eines jeden Teilvolumens (Vo bis VN)

   für die Verweilzeit (tv) innerhalb eines Teilvolumens (Vo bis VN), das heisst, für die Zeit, die bei dem aktuellen
Volumenstrom (V) des Wassers benötigt wird, um ein Teilvolumen (Vo bis VN) zu durch- strömen in Abhängigkeit von der zugeführten elektrischen Leistung berechnet wird, alle Teilvolumina (Vo bis VN) um eine Position weitergeschoben und erneut die Tempera- turerhöhung (T,) aller   Teilvolumina   (V,) für die nächste Verweilzeit (tv) berechnet wird und 
 EMI2.2

Claims

zwischen der Soll-Auslauftemperatur (Tsoll) und der Temperatur (TN-1) des letzten Teil- volumens (VN-1)der Steuerstufe errechnet wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Tem- peraturerhöhung (T,) der einzelnen Teilvolumina (Vo bis VN) der Wärmeübergang zwischen dem Wasser und dem zugehörigen Heizblock berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur aller Teilvolumina (V1 bis VN) berücksichtigt und bei Überschreiten der Soll-Auslauftemperatur EMI2.3 mindert wird. <Desc/Clms Page number 3>

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN