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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
Wärmequellen geringer thermischer Trägheit erfordern zur Begrenzung der Schaltspielzahl ein Zeitglied, das vorgegebene Betriebspausen für den Brenner erzwingt. Bekannt sind Geräte - bei- spielsweise gemäss der DE 37 18 653 A 1 -, die ein Zeitglied aufweisen, das werkseitig mit einer festen Wiedereinschaltsperrzeit von ca. 5 Minuten eingestellt sind Bei einem in der EP-8 461 A beschriebenen derartigen Gerät ist dazu eine Regeleinrichtung mit einem Zeitglied vorgesehen, dessen fest eingestellte Sperrzeit wiederholt hintereinander abläuft, solange keine Wärmeanforderung auftritt. Nachteilig wirkt sich diese Mindestsperrzeit insbesondere bei Anlagen mit geringem Wasserinhalt, beispielsweise bel der Verwendung von Plattenheizkörpern, aus, da die Sperrzeit dann unter Umständen zu lang ist.
Nach dem Einschalten des Brenners steigt die Temperatur sehr schnell an und überschreitet den Soll-Wert der Vorlauftemperatur. Der Brenner schaltet nach kurzer Zeit wieder ab, so dass in der nachfolgenden Sperrzeit eine starke Auskühlung des Systems zu erwarten ist. Die Folgen sind sehr starke Temperaturschwankungen, die häufig Reklamationen auslösen. Deshalb ist das Zeitglied bei einem bekannten Umlaufwasserheizer mit einem Potentiometer zur Nachstellung der Sperrzeit versehen. Allerdings ist eine Nachstellung auf eine kürzere Sperrzeit nur von Kundendienst-Fachleuten durchführbar, wobei eine schaltspielzahlbedingte Lebensdauerverkürzung des Gerätes in Kauf genommen werden muss.
Die Erhöhung der Schaltspielzahl, das heisst der Ein- und Ausschalt-Frequenz des Brenners, hat darüber hinaus eine Erhöhung der Anfahremission in der Startphase des Brenners zur Folge.
Aus der DE-OS 39 08 136 und der DE-PS 34 26 937 sind Vorrichtungen bekanntgeworden, mit Hilfe derer die Sperrzeit in Abhängigkeit von der Länge der vorangegangenen Einschaltperiode beziehungsweise der Anzahl der eingeschalteten Wärmeabnehmer bestimmbar ist. Geeignet sind diese Vorrichtungen nur für Heizungsanlagen mit zweipunktgeregeltem Brenner, da die Einschaltzeit stufig oder stetig regelbarer Brenner kein Mass für die Leistungsabgabe und damit für den Wärmebedarf ist. Ausserdem sind aufwendige Schaltungen mit empfindlichen Messfühlern erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage der oben angegebenen Art anzugeben, durch welche auf einfache Weise der Benutzungskomfort, die Schaltspielzahl und die Anfahremission der Heizungsanlage verbessert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Durch die Verwendung eines vorlauftemperaturabhängigen Parameters ergibt sich eine variable, sich automatisch optimierende Wiedereinschaltsperrzeit und eine sehr genaue Anpassung der Schaltspielzahl an die jeweilige Wärmebedarfssituation. Allgemein gilt, dass sich bei hohem Wärmebedarf, insbesondere bei sehr niedriger Aussentemperatur, kurze Sperrzeiten und bei niedrigem Wärmebedarf lange Sperrzeiten ergeben. Besonders vorteilhaft Ist die universelle Anwendbarkeit beider Verfahren für jegliche Art der Wärmeerzeugung. Insbesondere sind die Verfahren auch für stufig oder stetig regelbare Brenner uneingeschränkt verwendbar.
Bei der erfindungsgemässen Lösung wird der Reziprokwert der Anstiegsgeschwindigkeit als Parameter zugrunde gelegt, da bei hoher Temperatur-Anstiegsgeschwindigkeit ein geringer Wärmebedarf besteht und damit eine relativ lange Sperrzeit möglich ist. Die Anstiegsgeschwindigkeit wird dabei nach Ablauf einer Startphase des Brenners ermittelt. Die Länge der Startphase ist dabei entweder vorgegeben (zum Beispiel 1 oder 2 Minuten) und konstant gemäss Anspruch 4 oder mit dem Temperaturdifferenzverlauf zwischen der Vorlauftemperatur VT'st und der Temperatur Twr im Bereich eines Wärmetauschers variabel gemäss Anspruch 5, wobei die Startphase dann bei Twr-VTfst = const. beendet ist.
Durch die Ermittlung der tatsächlichen Länge der Startphase werden einerseits Fehler bei der Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit des Vorlauftemperatur-IstWertes VTIT vermieden, weiche bei zu kurz vorgegebener Startphase auftreten, und andererseits wird der Ermittlungszeitraum für die Anstiegsgeschwindigkeit nicht unnötig reduziert, was bel sicherheitshalber sehr lang vorgegebener Startphase zu erwarten ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet beziehungsweise werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh- rung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen :
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung anhand eines Fliessschemas und
Fig. 2 ein Vorlauftemperatur-Zeit-Diagramm zu dieser Ausführungsform.
Fig. 1 veranschaulicht die Verwendung der Anstiegsgeschwindigkeit des Vorlauftemperatur-IstWertes VT1st während der dem Abschalten vorangegangenen Einschaltphase des Brenners als Führungsgrösse zur Variation der Wiedereinschaltsperrzeit. Die dazu erforderlichen Funktionsabläufe werden durch Software realisiert. Das Software-Programm beginnt bei Wärmeanforderung 32 mit dem Einschalten 33 des Brenners. Ein erstes Zeitglied 34, das auf die Dauer einer Startphase des Brenners eingestellt ist, wird aktiviert. Nach dieser Startphase kann die Aufheizzeit bereits beendet sein, das heisst, die Modulation 35 des Brenners beginnt. Erkennbar ist dieser Zustand dadurch, dass die abgegebene Heizleistung unter der maximal möglichen liegt.
In diesem Fall wird ein Signal erzeugt, das nach der nächsten Abschaltung des Brenners die maximale Wiedereinschaltsperrzeit 44 aktiviert Eine geringere Sperrzeit ist möglich, wenn nach der Brennerstartphase noch weiter mit maximaler Leistungsabgabe aufgeheizt wird. Nur wenn die Modulation 35 nicht unmittelbar im Anschluss an die Startphase beziehungsweise während der Startphase begonnen hat, sind geringere Wiedereinschaltsperrzeiten erforderlich. Dazu wird zunächst ein erster Wert VT, der Vorlauftemperatur gemessen und gespeichert 36. Im gleichen Zeitpunkt wird ein zweites Zeitglied 37 gestartet. Die nachfolgende Modulationsabfrage 38 wird so lange wiederholt, bis der Modulationsbetrieb einsetzt. Gleichzeitig wird der Brennerbetriebszustand 39 überprüft.
Sobald die Modulation beginnt und die Vorlauftemperatur VT1st langsamer ansteigt - wie Fig. 2 zeigt -, wird ein zweiter Wert VT2 der Vorlauftemperatur gemessen und gespeichert 40. Der zum zweiten Zeitglied 37 gehörende Zeitzähler wird gestoppt 41. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Vorlauftemperatur lässt sich nunmehr ermitteln aus der Differenz zwischen dem zweiten Wert VT2, der Vorlauftemperatur und dem ersten Wert VT, und dem durch den Zeitzähler des zweiten Zeitgliedes gemessenen dafür nötigen Zeitraum. Nach der Berechnung der Anstiegsgeschwindigkeit 42 erfolgt die von diesem Parameter abhängige Kalkulation der Wiedereinschaltsperrzeit 43. Bei erneuter Brennereinschaltung wiederholt sich dieser Programmablauf.
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. Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage mit einer brennerbetriebenen Wärmequelle und einer Regelvorrichtung, mit welcher eine Wiedereinschaltsperrzeit des Brenners nach dessen wärmeanforderungsbedingtem Abschalten vorgegeben werden kann, wobei die
Wiedereinschaltsperrzeit von einem den Wärmebedarf repräsentierenden Parameter derart variierbar ist, dass die Wiedereinschaltsperrzeit des Brenners mit steigendem Para- meterwert sinkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ein Reziprokwert der An- stiegsgeschwindigkeit des Vorlauftemperatur-Ist-Wertes VTIs1 während der dem Abschalten vorangegangenen Einschaltphase des Brenners ist, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit nach Ablauf einer Startphase des Brenners ermittelt wird.