AT410834B - Verfahren zum betrieb eines umlaufwasserheizers - Google Patents

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Description

AT 410 834 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Umlaufwasserheizers, insbesondere für eine Fußbodenheizung, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches.
Beim Betrieb eines Umlaufwasserheizers der eingangs erwähnten Art erfolgt die Regelung im wesentlichen nach einer Funktion der Vorlauftemperatur. Da im Vergleich zu Kesseln bei Umlaufwasserheizern nur relativ kleine Massen zu erwärmen sind, steigt die Vorlauftemperatur sehr rasch an. Bei einer dem tatsächlichen Wärmebedarf angepaßten Geräteleistung wirkt sich dieses Verhalten bei Radiatoren-Raumheizanlagen, die meist eine entsprechend große zu erwärmende Masse aufweisen, nicht weiter negativ aus. Im Gegensatz zu Kesseln wird durch die relativ geringe Masse des Umlaufwasserheizers eine schnelle Aufheizung der Radiatoren und somit des Aufstellraumes erreicht.
Fußbodenheizungen arbeiten bauartbedingt mit sehr niedrigen Vorlauftemperaturen und weisen eine große zu erwärmende Masse auf. Ein Umlaufwasserheizer der eingangs erwähnten Art erreicht bei diesen niedrigen Vorlauftemperaturen in Verbindung mit seiner im Vergleich zur Fußbodenanlage kleinen zu erwärmenden Masse sehr schnell die Solltemperatur. Folglich wird zur Verhinderung von zu häufigen Brennereinschaltungen eine Brenner-Sperrzeit vorgesehen, um eine definierte Mindestpause zwischen zwei Brennereinschaltungen zu sichern. Dadurch bleibt aber der Fußboden der Anlage lange kalt, da bei jedem Brennerstart nur ein relativ kleiner Energieeintrag in die Anlage erfolgt.
Aus der US 4 034 911 und FR 2 563 912 sind zwar Temperaturfühler in der Rücklaufleitung bekannt, doch dienen diese nur zum Ein- beziehungsweise Ausschalten.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Umlaufwasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der einen Betrieb ermöglicht, bei dem die üblicherweise große Masse einer Fußbodenheizanlage berücksichtigt und mit dem ein hoher Komfort erreicht werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren für den Betrieb eines erfindungsgemäßen Umlaufwasserheizers vorzuschlagen, das einen sehr günstigen Betrieb des Umlaufwasserheizers mit langen Brennerlaufzeiten und einer weitgehenden Ausnutzung des Brennwertes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art zum Betrieb eines Umlaufwasserheizers durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
Durch den vorgeschlagenen Temperaturfühler zur Erfassung der Rücklauftemperatur kann die geräteinterne Steuerung den Brenner gemäß den Erfordernissen der angeschlossenen Fußbodenheizung steuern. Durch den vorgesehenen modulierenden Betrieb des Brenners ist es auch sehr einfach möglich, lange Brennerlaufzeiten und damit eine geringe Schadstoffemission zu erreichen.
Dabei ist es möglich, den Brenner nach der Einschaltbedingung: Rücklauf-Isttemperatur (TRUst) < Rücklauf-Solltemperatur (TRLisoii) - Hysterese und der Ausschaltbedingung: Rücklauf-Isttemperatur (TRL,ist) > Rücklauf-Solltemperatur (TRL,soii) + Hysterese zu steuern. Hierbei ist die Rücklauf-Solltemperatur u.a. von der Außentemperatur abhängig.
Der Modulationssollwert MSWRL bei Rücklauftemperatur-Regelung ist ein Maß für die erforderliche Heizleistung und gibt einen entsprechenden Sollwert vor. Das Maximum entspricht der Nennlast, das Minimum der Minimallast. Der Modulationssollwert MSWRL errechnet sich wie folgt: MSWRL = C1 · (tRLjsoN ~ TRL,ist)++ C3 (1) l,2
Hierbei sind C1t C2, und C3 Konstanten, die zumeist im Laborbetrieb für den vorteilhaften Betrieb ermittelt werden müssen. TRLiSon ist die Solltemperatur des Rücklaufs, TRLiis, die momentane Temperatur des Rücklaufs. ΙΣ ist die Summe der Regelabweichungen des PI-Reglers. 2 (2)
AT 410 834 B
i=0
Eine Veränderung der Taktrate beim Ermitteln der Regelabweichung bedingt eine entsprechende Veränderung der Konstanten.
Die Solltemperatur des Rücklaufs errechnet sich aus der Vorlaufsolltemperatur, einem Multiplikator C4 und einem Offset C5.
Hieraus ergibt sich: (3) VL.Soll MSWrl - C1 · (c4 TVL So|| - TRLJSt + C5)++ C3 o2
Dabei hat die Vorlaufsolltemperatur keinen Einfluß auf die Ein- und Ausschaltbedingung des Brenners. Dadurch kann sich der Umlaufwasserheizer dem Wärmebedarf auch einer Fußbodenheizung optimal anpassen. Es sind zwar schon Lösungen bekannt, bei denen ein Umlaufwasserheizer der eingangs erwähnten Art in eine Anlage integriert ist, in der ein die Rücklauftemperatur erfassender Fühler außerhalb des Umlaufwasserheizers angeordnet und mit einer externen Steuerung verbunden ist, die ihrerseits mit der geräteinternen Steuerung des Umlaufwasserheizers verbunden ist. Dabei nimmt die geräteinteme Steuerung lediglich eine reine Vorlauftemperaturregelung vor, während die externe Steuerung lediglich für das Ein- und Ausschalten des Brenners zuständig ist.
Dabei muß zur Erzeugung einer Wärmeanforderung durch die externe Steuerung die Bedingung: Rücklauf-Isttemperatur (TRL,ist) < Rücklauf-Solltemperatur (Trl,S0ii) - Hysterese erfüllt sein, wobei die Rücklauf-Solltemperatur eine Funktion der Außentemperatur und der Heizkurve sein kann.
Die zweite Einschaltbedingung der geräteinternen Steuerung für den Brenner lautet dabei:
Vorlauf-Isttemperatur (T^s,) < Vorlauf-Solltemperatur (Tvl.soii) - Hysterese.
Dies führt zu einem taktenden Betrieb des Umlaufwasserheizers. Insbesondere wenn dieser mit einem Brennwertgerät betrieben wird, geht dabei der Vorteil des Brennwertnutzens in Verbindung mit niedrigen Rücklauftemperaturen und langen Brennerlaufzeiten verloren.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen ist dagegen eine sehr weitgehende Nutzung des Brennwertbetriebs in Verbindung mit langen Brennerlaufzeiten möglich.
Besonders günstige Verhältnisse für den Betrieb eines erfindungsgemäßen Umlaufwasserheizers ergeben sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2.
Durch diese Maßnahmen ist insbesondere nach jedem Start des Brenners eine optimale Nutzung des Brennwertes möglich.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Umlaufwasserheizer und
Fig. 2 Diagramme des zeitlichen Verlaufs der Temperatur und der Leistung als Funktion der Soll- und Ist-Rücklauftemperatur.
Ein Umlaufwasserheizer 1 nach der Fig. 1 weist einen von einem nicht dargestellten Brenner beaufschlagten Primär-Wärmetauscher 2 auf, an den eine Vorlauf leitu ng 3 und eine Rücklaufleitung 4 angeschlossen sind.
In der Vorlaufleitung 3 ist ein Vorlauf-Temperaturfühler 5 und in der Rücklaufleitung 4 ein Rücklauf-Temperaturfühler 6 angeordnet, wobei diese Temperaturfühler 5, 6 nahe den Anschlußstellen 3

Claims (2)

  1. AT 410 834 B der Vorlauf- bzw. Rücklaufleitung 3, 4 an den Primär-Wärmetauscher 2 angeordnet sind. In der Rücklaufleitung 4 ist eine Umwälzpumpe 7 angeordnet, wobei an die Rücklaufleitung 4 noch ein Ausdehnungsgefäß 8 angeschlossen ist. Weiters ist die Rücklauf leitu ng 4 an ein Drei-Wegeventil 9 angeschlossen, das über eine Steuerleitung 10 an eine geräteinterne Steuerung 11 angeschlossen ist, die über eine Steuerleitung 13 die Umwälzpumpe 7, sowie den nicht dargestellten Brenner steuert sowie über nicht dargestellte Signalleitungen die Temperaturen der Temperaturfühler 5 und 6 erfaßt. An dem Drei-Wegeventil 9 ist eine von einem nicht dargestellten Sekundär-Wärmetauscher zur Erwärmung von Brauchwasser kommende Wärmetauscher-Rücklaufleitung 12 und eine Heizungs-Rücklaufleitung 14 angeschlossen, die von einer Fußbodenheizung 15 kommt. Diese ist über eine an die Vorlaufleitung 3 angeschlossene Heizungs-Vorlaufleitung 16, in der auch ein Ventil 17 angeordnet ist, mit Heizungswasser versorgbar. Weiters ist an die Vorlaufleitung 3 noch eine Wärmetauscher-Vorlaufleitung 18 angeschlossen, die zu dem nicht dargestellten Wärmetauscher zur Erwärmung von Brauchwasser führt. An die Heizungs-Vorlaufleitung 16 ist eine Bypaßleitung 19 angeschlossen, die zur Heizungs-Rücklaufleitung 14 führt und in der ein Rückschlagventil 20 angeordnet ist. Ober diese Bypaßleitung 19 kann Wasser in einem kurzen Kreis von der Vorlaufleitung 3 zur Rücklaufleitung 4 geführt werden, um z.B. nach dem Abschalten der Fußbodenheizung 15 durch das thermostatisch gesteuerte Ventil 17 nach dem Abschalten des Brenners Wärme aus dem Primär-Wärmetauscher 2 abführen und so ein Sieden in diesem vermieden werden, wobei die Umwälzpumpe 7 in Betrieb bleibt. Wie aus den Diagrammen der Fig. 2 zu ersehen ist, werden bei Vorliegen einer Wärmeanforderung der Brenner und die Umwälzpumpe 7 eingeschaltet. Dadurch kommt es zu einem Anstieg der Rücklauftemperatur TRL,ist und damit zu einer Annäherung an den vorgegebenen Sollwert der Rücklauftemperatur TRL,soii· Die Differenz zwischen der Rücklauftemperatur TRL,ist und der Rücklauf-Solltemperatur Trl.soii wird kontinuierlich auf absolute und dynamische Abweichung durch die Steuerung 11 überwacht. Wird die Differenz relativ klein oder nimmt sie relativ schnell ab, so wird der Brenner modulierend betrieben und seine Leistung stetig abgesenkt, bis seine Mindestleistung erreicht ist. Diese wird solange gehalten, bis die Rücklauftemperatur TRüst den vorgegebenen Sollwert TRL,S0|| um eine vorbestimmte Hysterese überschritten hat. Danach wird der Brenner abgeschaltet und die Umwälzpumpe 7 nach einer vorgegebenen Zeit abgeschaltet. Die während des Betriebes erreichte Vorlauftemperatur TVLiist wird dabei nicht berücksichtigt und hat keinen Einfluß auf den Betrieb des Umlaufwasserheizers. Diese ist nur für den Betrieb des nicht dargestellten Sekundär-Wärmetauschers zur Bereitung von Brauchwasser von Bedeutung. Ähnlich wie bei dem aus den Diagrammen der Fig. 2 ersichtlichen Betriebsverfahrens kann auch vorgesehen sein, dass unmittelbar nach dem Einschalten des Brenners dieser für eine vorgegebene Zeit mit seiner minimalen Leistung und erst nach Ablauf dieser Zeit mit seiner vollen Leistung betrieben wird. Wenn die Differenz zwischen dem Sollwert TRL,eoii und dem Rücklauftem-peratur-lstwert TRLiist relativ klein wird oder relativ schnell abnimmt, wird der Brenner modulierend betrieben. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Betrieb eines Umlaufwasserheizers, insbesondere zur Versorgung einer Fußbodenheizanlage (15), mit einem von einem Brenner beaufschlagten Primär-Wärmetauscher (2), einer mit einer Steuerung (11) verbundenen Umwälzpumpe (7), ein mit der Steuerung (11) verbundener Rücklauf-Fühler (6) zur Erfassung der Rücklaufisttemperatur (TRL.ist)· ein mit der Steuerung (11) verbundener Vorlauf-Fühler (5) zur Erfassung der Vor-laufisttemperatur (TVL,ist), bei der die Steuerung (11) den Brenner modulierend regelt, der Brenner eingeschaltet wird, sobald der Istwert der Temperatur des Rücklaufs (TRL,ist) kleiner als der vorgegebene Sollwert (TRL,Soii) minus einer vorgegebenen Temperaturdifferenz ist, der Brenner abgeschaltet wird, sobald der Istwert (TRUst) der Rücklauftemperatur den Sollwert (TRUi|St) plus einer vorgegebenen Temperaturdifferenz überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Brenners in Abhängigkeit einer Differenz des 4 AT 410 834 B Sollwertes (TRL,soii) und des Istwertes (TRUst) der Rücklauftemperatur (Gleichung (1)) oder des Sollwertes (TVl,soii) der Vorlauftemperatur und des Istwertes (TRUst) der Rücklauftemperatur (Gleichung (4)) angepaßt wird, wobei das Gerät maximal mit Nennlast und minimal mit Minimallast betrieben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Start des Brenners dieser unabhängig von der Vorlauf- und Rücklauftemperatur mit kleinster Teillast und erst nach Ablauf einer vorgegeben Modulationssperrzeit modulierend mit einer Leistung in Abhängigkeit der Ist-Rücklauftemperatur (TRL.ist) (Gleichung (1) oder (4)) betrieben wird. 10 HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 15 20 25 30 35 40 45 50 5 55
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4034911A (en) * 1975-12-04 1977-07-12 Emerson Electric Co. Burner control system
FR2563912A1 (fr) * 1984-05-02 1985-11-08 Vaillant Sarl Dispositif pour mesurer la charge d'une source calorifique chauffee par un combustible et munie d'un echangeur de chaleur, et regulation a l'aide de ce dispositif

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