AT4804U1 - Elektronischer regler für heizungs- bzw. solaranlagen - Google Patents

Abstract

Ein elektronischer Regler für Heizungs- bzw. Solaranlagen, die wenigstens einen Brauchwasserspeicher mit einer Fremdstromanode aufweisen, besitzt einen Mikroprozessor (2) und Eingänge (4) für die Signale von Bedienungselementen, Eingänge (5) für den Anschluß von Überwachungseinrichtungen und Ausgänge (6) zur Beaufschlagung von Steuer- und Regeleinrichtungen. Der Regler ist zu wenigstens einem zusätzlichen Regelkreis für die bzw. jede Fremdstromanode (7) geschaltet oder programmiert, über den er - abhängig von an einem Eingang (5) anliegenden Überwachungssignalen - die Stromversorgung der Fremdstromanode (7) aus dem Eigenversorgungsanschluß (1) des Reglers selbst regelt. Dabei kann auch über einen Stromsensor (11) der Anodenstrom erfaßt und bei der Auswertung bzw. Regelung berücksichtigt werden.

Description

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  Die Erfindung betrifft einen elektronischen Regler für Heizungs- bzw. Solaranlagen, die wenigstens einen Brauchwassespeicher mit einer Fremdstromanode aufwei- sen. 



  Bei den Brauchwasserspeichern kann es sich beispielsweise um sogenannte Pufferspeicher mit eingebautem Brauchwasserspeicher, die von der Solar- oder Heizungsanlage bzw. elektrisch aufgeheizt werden, oder auch um einfache Warmwasserboiler handeln, die von der entsprechenden Anlage beheizt werden, wobei bei beiden Brauchwasserspeichern meist innerhalb des Speicherbehälters Wärmetauscher vorgesehen sind, über deren z. B. durch die Heizungsanlage aufgeheizten Primärkreis das Brauchwasser erwärmt wird. Wegen des möglichen hohen Druckes werden Brauchwasserspeicher meist aus Eisen hergestellt und erhalten zumindest innenseitig eine Schutzschicht aus Email oder verschiedenen Kunststoffen.

   Praktisch sind herkömmliche Schutzschichten nie fehlerfrei, so dass, wenn auch oft nur punktweise, Durchlässe zum Eisenmantel vorhanden sind bzw. entstehen, an denen das Eisen der Korrosion ausgesetzt ist. Diese Korrosion wird besonders begünstigt, wenn im Hydrauliksystem relativ zum Eisen edlere Metalle, z. B. Kupfer, enthalten sind, da sich dann aufgrund der Spannungsreihe der Ele- mente zwischen dem edleren und unedleren Material elektrische Spannungen aufbauen und ein Strom fliesst, der das Eisen angreift.

   Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, in den Speicher ein gegenüber dem Eisen unedleres Metall einzubauen, wobei bevorzugt ein unter der Bezeichnung "Opferanode" bekannter Magnesiumstab verwendet wird, der durch eine Verschraubung mit dem Eisenmantel auch elektrisch leitend verbunden wird, so dass diese beiden Metalle elektrisch kurzgeschlossen sind und der die Korrosion bedingende Strom über die Opferanode fliesst, die dabei im Lauf der Zeit abgebaut wird. Nachteilig ist, dass durch den Abbau dieser Anode Magnesiumschlamm entsteht, der hygienisch 

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 bedenklich ist, und dass die Opferanode periodisch wegen ihres Verbrauches aus- gewechselt werden muss, da im Normalfall nach höchstens fünf Jahren kein Schutz mehr gegeben ist. Es wird daher immer häufiger versucht, solche Opferanoden durch sogenannte Fremdstromanoden zu ersetzen.

   Diese Fremdstromanoden werden über eine eigene, auch als Potentiostat bekannte Regelelektronik an eine externe Stromquelle, meist einen Transformator mit nachgeordneter Gleichrichter- schaltung angeschlossen. Dabei ist eine genaue Regelung der Stromstärke bzw. der Strommenge in der Zeiteinheit erforderlich, wobei diese Stromstärke abhängig von den Verhältnissen in jedem Brauchwasserspeicher variieren kann, wobei diese Verhältnisse nicht nur durch die Menge und Anordnung relativ edlerer Metalle im Hydrauliksystem und die Grösse und Anordnung der Fehlerstellen der Speicherbe- schichtung, sondern auch durch die Leitfähigkeit des Brauchwassers selbst be- stimmt werden. Würde die Strommenge zu klein gewählt, so bedingt sie nur einen ungenügenden Korrosionsschutz.

   Eine zu grosse Strommenge in der Zeiteinheit könnte zur Elektrolyse des Wassers und damit zu einer gefährlichen Wasserstoff- bildung führen. Bekannte Kriterien, nach denen eine Regelung vorgenommen werden kann, sind die in einer Abschaltphase an der Elektrode messbaren elektri- schen Spannungen, wobei nach einem bekannten Verfahren die Spannung wäh- rend einer vorgegebenen Abschaltzeit integriert und dieser Summenwert für die Einstellung der Stromstärke bzw. Strommenge benützt wird. Der Nachteil der bekannten Anordnungen mit Fremdstromanode besteht darin, dass eine eigene Stromversorgung mit bei dieser Grössenordnung stark verlustbehaftetem Transfor- mator und ein eigener Regler notwendig werden, wobei sich Installationsprobleme ergeben.

   Der verwendete, nur diesem einen Zweck dienende Regler benötigt ein eigenes Gehäuse und soll auch die Möglichkeit einer Fehlerauswertung oder zu- mindest -anzeige bieten. Dabei ist festzuhalten, dass übliche Potentiostaten über keine eigene Anzeige verfügen. Es wäre nun zwar möglich, über   Solarreglerdis-   plays auch den Ausgleichsstrom anzuzeigen, doch wäre dazu wieder ein zusätzli- cher Stromsensor und ein zusätzlicher Eingang erforderlich. 



  Aufgabe der Erfindung ist demnach die Schaffung einer Einrichtung, die eine allen Anforderungen entsprechende Regelung von Fremdstromanoden einschliesslich 

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 einer erwünschten Möglichkeit der Fehleranzeige ohne wesentlichen zusätzlichen Kostenaufwand gewährleistet. 



  Die Erfindung besteht darin, dass der in bekannter Weise einen Mikroprozessor und Eingänge für die Signale von Bedienungselementen, Eingänge für den Anschluss von Überwachungseinrichtungen und Ausgänge zur Beaufschlagung von Steuer- und Regeleinrichtungen aufweisende Regler zu wenigstens einem zusätzlichen Regelkreis für die bzw. jede Fremdstromanode geschaltet oder programmiert ist, über den er - abhängig von an einem Eingang anliegenden Überwachungssigna- len - die Stromversorgung der Fremdstromanode aus dem Eigenversorgungsan- schluss des Reglers selbst regelt. 



  Bei den verwendeten, an sich bekannten Reglern für Heizungs- und Solaranlagen dienen die verschiedenen Regelkreise, die über Bedienungselemente auch akti- vierbar bzw. einstellbar sind, u. a. der Regelung verschiedener Heiz- und Versor- gungskreise, der Heizungstemperaturregelung in Einzelräumen vom zentralen Regler aus, der Ein- und Ausschaltung bzw. Regelung von Brennern bzw. Feue- rungsanlagen usw. Dabei werden von Fühlern oder anderen Überwachungsein- richtungen   lnformtionssignale   über Istzustände in den Regler geleitet, der dann aufgrund seiner Programmierung und der über die Eingaben einstellbaren Kriterien die notwendigen Regelungen, z. B. durch Ansteuerung von Relais, Magnetventilen usw., durchführt. Die verwendeten Mikroprozessoren haben deshalb Messeingän- ge, z. B.   A/D-Wandier,   Regelausgänge, z. B.

   D/A-Wandler und bzw. oder Puls- breitenmodulatoren, integriert, wobei die verwendeten Bausteine in der Praxis nie voll ausgelastet sind, so dass für die Zwecke der Erfindung zusätzliche Regelkreise initiiert werden können, ohne dass dadurch eine Vergrösserung des Hardware- Aufwandes mit Ausnahme der Anschalteinrichtung für die Fremdstromanode not- wendig werden. Für die Fremdstromanode entfällt daher der bisher zwingend notwendige eigene Regler und die eigene Stromversorgung, so dass sowohl der Bauaufwand als auch die Installationskosten entscheidend verringert werden. 



  Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass die Fremdstromanode an sich nur einen sehr geringen Strombedarf hat. Die Regelung des Betriebes der Fremdstromanode kann sowohl als Spannungsregelung als auch als Impulsregelung mit veränderli- 

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 cher Pulsbreite bzw. veränderlichem Puls/Pausenzeitverhältnis mit nachgeschal- teter Mittelwerbildung vorgenommen werden. 



   Eine besonders hohe Regelgenauigkeit wird erzielt, wenn der Mikroprozessor über einen zusätzlichen Messeingang den an einem Stromsensor gemessenen Istwert des über die Fremdstromanode fliessenden Stromes erfasst und auswertet. Der Stromsensor kann ein im Versorgungsstromkreis liegender Shuntwiderstand sein. 



  Vorteilhaft ist hier auch, dass auch ein auftretender Kurz- oder Nebenschluss sofort erfasst und zur Abschaltung bzw. Alarmabgabe ausgenützt werden kann. 



  Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist schliesslich der zusätzliche Regel- kreis eine auf ein Display des Reglers abfragbares oder mit einem Alarmgeber verbundene Fehlerauswertungsstufe auf, so dass auch die Überwachung ohne wesentlichen zusätzlichen Hardware-Aufwand gewährleistet wird. 



  In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel das Prinzipschema eines elektroni- schen Reglers für Heizungs- oder Solaranlagen dargestellt, wobei die zum erfin- dungsgemässen Regelkreis gehörigen Elemente herausgezeichnet wurden, aber selbstverständlich in den Regler selbst integriert bleiben. 



  Der vorgesehene Regler besitzt einen Netzteil 1 mit Transformator und Gleich- richter, einen mit den übrigen Elementen ausgestatteten programmierbaren Mikro- prozessor 2 und eine z. B. als Display ausgeführte Anzeigeeinheit. Für den Mikro- prozessor sind mehrere Eingänge 4 für Bedienungselemente, Eingänge 5 für Sensoren von Überwachungseinrichtungen und Regelausgänge 6 vorhanden, über die Relais, elektrisch betriebene Absperrorgane, Heizungsregler usw. betätigt werden können. Zusätzlich zu diesen für den normalen Betrieb der Heizungs- bzw. 



  Solaranlage notwendigen Einrichtungen wird für die Versorgung einer Fremdstrom- anode 7 ein eigener Regelkreis initiiert, wobei die Spannung der Elektrode 7 ge- genüber der durch die Wandung eines Speichers gegebenen Masse 8 über eine Leitung 9 an einen der Sensoreingänge 5 gelegt wird und der erwähnte Regelkreis insbesondere in Form einer Impulssteuerung bei gegebener bzw. einstellbarer 

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 Spannung über einen als Transistor 10 dargestellten kontaktlosen Schalter die Stromversorgung der Anode 7 aus dem Netzteil 1 regelt. 



  Beim Ausführungsbeispiel ist zusätzlich im Versorgungskreis ein Stromsensor 11, z. B. ein Shunt, angeordnet, dessen beim Shunt z. B. als abfallende Spannung definierter Messwert über eine Leitung 12 ebenfalls einem Sensoreingang zugeführt wird, so dass die Regelung auch nach dem momentan auftretenden Istwert erfolgen kann, eine Anzeige möglich wird und auch eine Überwachung von Kurz- oder Nebenschlüssen mit entsprechender Anzeige und Alarmabgabe bzw. Alarmabschaltung vorgenommen werden kann.

Claims (3)

1. Ansprüche : 1. Elektronischer Regler für Heizungs- bzw. Solaranlagen, die wenigstens einen Brauchwasserspeicher aufweisen, welcher Regler einen Mikroprozessor und Eingänge für die Signale von Bedienungselementen, Eingänge für den Anschluss von Überwachungseinrichtungen und Ausgänge zur Beaufschlagung von Steuer- und Regeleinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler bei Anordnung einer oder mehrerer Fremdstromanoden (7) in dem bzw. den Brauch- wasserspeichern zu wenigstens einem zusätzlichen Regelkreis für die bzw. jede Fremdstromanode (7) geschaltet oder programmiert ist, über den er - abhängig von an einem zugeordneten Eingang (5) anliegenden Überwachungssignalen - die Stromversorgung der Fremdstromanode (7) aus dem Eigenversorgungsanschluss (1) des Reglers selbst regelt.
2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (2) über einen zusätzlichen Messeingang den an einem Stromsensor (4) gemesse- nen Istwert des über die Fremdstromanode (7) fliessenden Stromes erfasst und auswertet.
3. 3. Regler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Regelkreis, wie an sich bekannt, eine Fehlerauswertungsstufe auf- weist, die mit einem Display (3) des Reglers (3) oder mit einem Alarmgeber ver- bunden ist.