AT516704A4 - Heizungsanlage und Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage - Google Patents

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AT516704A4
AT516704A4 ATA50561/2015A AT505612015A AT516704A4 AT 516704 A4 AT516704 A4 AT 516704A4 AT 505612015 A AT505612015 A AT 505612015A AT 516704 A4 AT516704 A4 AT 516704A4
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit zumindest einem Wärmeerzeuger (1), wobei im Wärmeerzeuger (1) ein Feuerraum, zumindest ein Lufteinlass, zumindest ein Luftregelorgan und zumindest ein Abgasventilator vorgesehen sind, und wobei das Luftregelorgan mit dem Feuerraum über zumindest einen Luftkanal verbunden ist, wobei im Luftkanal ein Unterdrucksensor zur Steuerung des durch den Abgasventilator erzeugten Unterdrucks angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage und eine Regeleinheit, die zur Ausführung dieses Verfahrens angepasst ist.

Description

Heizungsanlage und Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage sowie ein Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage und eine Regelung, eingerichtet zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind Heizungsanlagen bekannt, die über einen oder mehrere Wärmeerzeuger, einen Vorlauf und einen Rücklauf des Heizmediums sowie eine Rücklaufhochhaltung mit einem Rücklaufventil und einer Ladepumpe verfügen. Als Wärmeerzeuger sind aus den Stand der Technik insbesondere Biomasseheizkessel und Solarkollektoren, aber auch konventionelle Stückholzkessel oder Ölkessel bekannt. Das erhitzte Heizmedium wird in einen Pufferspeicher oder direkt an thermische Verbraucher geleitet.
Bei derartigen Heizungsanlagen ist es weiters bekannt, im Abgabekreislauf, also zwischen der Rücklaufhochhaltung und dem Verbraucher, einen Durchflusssensor vorzusehen. Durch Messung der Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur sowie des Durchlaufs des Heizmediums durch den Abgabekreislauf kann die an den Verbraucher oder den Pufferspeicher abgegebene Leistung berechnet werden.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass zusätzlich zu dem ohnehin stets erforderlichen Rücklauftemperaturfühler ein weiterer Temperaturfühler im Abgabekreislauf erforderlich ist, um die Temperatur des Heizmediums nach Durchlaufen der thermischen Verbraucher zu messen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht unter anderem darin, diesen und andere Nachteile herkömmlicher Heizungsanlagen zu beheben. Es soll eine Heizungsanlage sowie Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage geschaffen werden, welche günstig in der Herstellung, einfach im Aufbau und in der Bedienung, sowie energiesparend und umweltfreundlich betrieben werden können.
Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rücklauftemperaturfühler in den Durchflusssensor integriert und im Rücklauf zwischen dem Rücklaufventil und dem Wärmeerzeuger vorgesehen ist. Dadurch kann der Rücklauftemperaturfühler gleichzeitig zur Regelung der Rücklaufhochhaltung, als auch zur Leistungsmessung verwendet werden. Ein weiterer Temperaturfühler im Rücklauf des Abgabekreises erübrigt sich somit.
Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass die Leistungsregelung des Wärmeerzeugers nicht, wie üblich, nach Abgastemperaturvorgabe, sondern zusätzlich in bestimmten Betriebsphasen durch Leistungsvorgabe, also Durchfluss mal Temperaturdifferenz, berechnet wird. Dieses Berechnungsverfahren schließt Fehler durch Verschmutzung des Wärmetauschers aus. Außerdem kann durch dieses Verfahren ein zu starker Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers erkannt werden, wenn eine zu hohe Differenz zwischen den berechneten Leistungswerten besteht.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf Heizungsanlagen wobei im Wärmeerzeuger ein Feuerraum, zumindest ein Lufteinlass, zumindest ein Luftregelorgan und zumindest ein Abgasventilator vorgesehen sind, und wobei das Luftregelorgan in bekannter Weise mit dem Feuerraum über zumindest einen Luftkanal verbunden ist. Durch den Luftkanal wird dem Feuerraum Sauerstoff zugeführt, wobei die Zugabe durch das Luftregelorgan gesteuert wird. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass im Luftkanal ein Unterdrucksensor zur Steuerung des durch den Abgasventilator erzeugten Unterdrucks angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Unterdrucksensor, der bei herkömmlichen Heizungsanlagen im Feuerraum angeordnet ist, um den Unterdrück im Feuerraum zu detektieren, keinen so hohen Temperatur- und Schmutzbelastungen ausgeliefert ist. Dennoch kann durch eine erfindungsgemäße Anordnung des Unterdrucksensors im Luftkanal die Schwankung des Unterdrucks im Feuerraum erfasst werden und durch eine Drehzahlkorrektur des Saugzugs kompensiert werden.
Durch unterschiedliche Unterdruck-Sollwertvorgaben für die verschiedenen Betriebszustände wie Zünden, Anbrand, stationäre Phase, Ausbrand, oder Türöffnung kann die Betriebssicherheit und der Verbrennungsablauf deutlich verbessert werden.
Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Feuerraum, zwei Lufteinlässe, zwei Luftregelorgane und ein Abgasventilator vorgesehen sind, wobei die Luftregelorgane mit dem Feuerraum über einen Primärluftkanal und einen Sekundärluftkanal verbunden sind, und wobei im Primärluftkanal ein Unterdrucksensor zur Steuerung des durch den Abgasventilator erzeugten Unterdrucks angeordnet ist.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf eine Heizungsanlage mit einem Pufferspeicher, wobei zur Messung des Temperaturverlaufs und Ermittlung der Gesamtwärmemenge des Pufferspeichers eine Vielzahl an Temperaturfühlern vorgesehen sind. Die Temperaturfühler können im Inneren des Pufferspeichers oder an der Außenhaut des Pufferspeichers, zwischen dem Gefäß und der Dämmung, angeordnet sein. Dies ermöglicht eine exakte Bestimmung des Energieinhalts des Pufferspeichers auch dann, wenn der Pufferspeicher keinen linearen Temperaturverlauf aufweist, sodass eine Bestimmung des Energieinhalts auf Basis der Durchschnittstemperatur zweier oder mehrerer Temperaturfühler im Pufferspeicher fehlerhafte Ergebnisse liefern würde.
Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Temperaturfühler versetzt entlang der Höhe des Pufferspeichers angeordnet sind. Dies ermöglicht insbesondere die exakte Berechnung des Energieinhalts des Pufferspeichers, wenn der Pufferspeicher entlang seiner Höhe keinen homogenen Querschnitt aufweist. Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Temperaturfühler neben der Ermittlung des Energieinhalts des Pufferspeichers für weitere Regelaufgaben herangezogen werden, beispielsweise als Solarkreisfühler, als Pufferfühler bei mehreren Puffern für Umladefunktionen, oder zur Bestimmung der Einleitung der Verbraucherrückläufe.
Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass im Pufferspeicher zumindest ein Heizeinsatz oder zumindest ein Wärmetauscher angeordnet ist, wobei einer der Temperaturfühler auf Höhe zumindest eines der Heizeinsätze oder Wärmetauscher angeordnet und diesem zur Regelung zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass im Pufferspeicher ein elektrischer Heizeinsatz, ein erster Wärmetauscher und ein zweiter Wärmetauscher angeordnet sind, wobei ein erster Temperaturfühler dem elektrischen Heizeinsatz, ein zweiter Temperaturfühler dem ersten Wärmetauscher und ein dritter Temperaturfühler dem zweiten Wärmetauscher zugeordnet ist. Neben dieser Zuordnung werden die Temperaturwerte der Temperaturfühler separat erfasst und zur Ermittlung des Energieeinhalts des Pufferspeichers verwendet.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass ein Solarkollektor vorgesehen ist, der einen ersten Solarkreis mit einer ersten Solarladepumpe und dem ersten Wärmetauscher sowie einen zweiten Solarkreis mit einer zweiten Solarladepumpe und dem zweiten Wärmetauscher umfasst.
Der Wärmeerzeuger kann erfindungsgemäß als Biomasseheizkessel ausgeführt sein, wobei ein Kesseltemperaturfühler und ein Sicherheitstemperaturbegrenzer, sowie am Solarkollektor ein Solartemperaturfühler vorgesehen sind.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf ein Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage mit zumindest einem Wärmeerzeuger, einem Vorlauf, einem Rücklauf und einer Rücklaufhochhaltung mit einem Rücklaufventil und einer Ladepumpe, wobei zur Leistungsmessung ein Durchflusssensor sowie ein Rücklauftemperaturfühler vorgesehen sind, und wobei der Durchfluss durch den Durchflusssensor im Rücklauf zwischen dem Rücklaufventil und dem Wärmeerzeuger gemessen wird, wobei die vom Rücklauftemperaturfühler gemessene Temperatur sowohl für die Einstellung des Rücklaufventils zur Regelung der Rücklaufhochhaltung, als auch zur Berechnung der aktuellen Leistung der Heizungsanlage verwendet wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der ermittelte Leistungsmesswert als Istwert einer Leistungsregelung oder als Kontrollwert eines auf andere Art ermittelten Leistungswerts, insbesondere eines auf Basis der Abgastemperatur des Wärmeerzeugers ermittelten Leistungswertes, verwendet wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der auf Basis der Durchflussmessung ermittelte Leistungsmesswert zur Feststellung von Verschmutzungen mit dem auf Basis der Abgastemperatur des Wärmeerzeugers ermittelten Leistungsmesswerts verglichen wird. Dieses Verfahren schließt Fehler durch den Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers aus und es kann somit ein zu hoher Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers detektiert werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung des aktuell und zukünftig erforderlichen Brennstoffbedarfs eines ersten Wärmeerzeugers, insbesondere eines Biomassekessels, der aktuelle und zu erwartende Ertrag eines zweiten Wärmeerzeugers, insbesondere eines Solarkollektors, aus aktuellen und prognostizierten meteorologischen Daten berechnet wird.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf eine Regeleinheit, eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels, den Figuren und den Patentansprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage. Die Heizungsanlage umfasst einen Wärmeerzeuger 1, beispielsweise einen Stückholzkessel oder einen Ölkessel. In diesem ist ein Kesseltemperaturfühler 9 und ein Sicherheitstemperaturbegrenzer 10 angeordnet, wobei beide Fühler über eine Datenleitung 23 mit einer Regeleinheit 22 verbunden sind.
Der Wärmeerzeuger 1 verfügt über einen Vorlauf 2 und einen Rücklauf 3 mit einem Heizmedium, das durch den Wärmeerzeuger 1 erwärmt wird. An einer Verzweigung 24 teilt sich der Vorlauf auf und führt in einen Kreis zur Rücklaufhochhaltung 4, der durch das Rücklaufventil 5 gesteuert wird. Dadurch wird erreicht, dass das Heizmedium im Rücklauf 3 stets eine Temperatur aufweist, bei der der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers 1 möglichst hoch ist, und sich nicht zu stark abkühlt
Im Rücklauf 3 sind zwischen dem Rücklaufventil 5 und dem Wärmeerzeuger 1 eine Ladepumpe 6 sowie ein Durchflusssensor 7 und ein Rücklauftemperaturfühler 8 angeordnet. Der Rücklauftemperaturfühler 8 ist in den Durchflusssensor 7 integriert und, ebenso wie das Rücklaufventil 5, über die Datenleitung 23 mit der Regeleinheit 22 verbunden.
Vorlauf 2 und Rücklauf 3 führen in bekannter Weise in einen Pufferspeicher 13, wo die Wärme des Heizmediums an das Medium im Pufferspeicher 13 abgegeben werden kann.
Im Inneren des Pufferspeichers 13 bzw. an der Außenhaut zwischen Gefäß und Dämmung befinden sich eine Vielzahl von Temperaturfühlern in Form von Temperaturfühlern 14, 14‘, 14“, 14‘“. Diese können an unterschiedlichen Höhen des Pufferspeichers 13 angeordnet sein. An der Spitze des Pufferspeichers 13 ist ein Pufferspeichertemperaturfühler 15 angeordnet. Im Pufferspeicher 13 bildet sich ein Temperaturverlauf, wobei im unteren Bereich niedrigere Temperaturen vorherrschen als im oberen Bereich. Der genaue Temperaturverlauf kann durch die Temperaturfühler 14, 14‘, 14“, 14‘“ separat aufgenommen werden, sodass der Energieinhalt des Pufferspeichers 13 genau berechnet werden kann.
Im oberen Bereich des Pufferspeichers 13 ist ein elektrischer Heizeinsatz 16 angeordnet. Dieser ist etwa im Bereich des oberen Temperaturfühlers 14 angeordnet, und die von diesem Temperaturfühler gemessene Temperatur wird zur Regelung des elektrischen Heizeinsatzes 16 herangezogen. Sämtliche Temperaturfühler 14, 14‘, 14“, 14‘“, 15 und der Heizeinsatz 16 sind über die Datenleitung 23 mit der Regeleinheit 22 verbunden.
Weiters befinden sich etwa im Bereich des zweiten Temperaturfühlers 14‘ und des dritten Temperaturfühlers 14“ erste und zweite Wärmetauscher 17, 17‘, die ersten und zweiten Solarkreisen 18, 18‘ mit Solarladepumpen 19, 19‘ zugeordnet sind. Der erste Solarkreis 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel über dem zweiten Solarkreis 18‘, also im Bereich höherer Temperaturen, angeordnet.
Wiederum wir die von den Temperaturfühlern gemessene Temperatur, neben der Berechnung des Energieinhalts des Pufferspeichers 13, zur Regelung der Solarkreise 18, 18‘ herangezogen. Zur Regelung der Solarladekreise 18, 18‘ sind die Solarladepumpen 19, 19‘ über die Datenleitung 23 mit der Regeleinheit 22 verbunden.
Schließlich ist zur Betreibung der ersten und zweiten Solarkreise 18, 18‘ ein Solarkollektor 20 mit einem Vorlauf und einem Rücklauf vorgesehen. Vorlauf und Rücklauf des Solarkollektors 20 sind mit den beiden Solarkreisen 18, 18‘ verbunden und durch die separat steuerbaren Solarladepumpen 19, 19‘ betrieben. Am Vorlauf des Solarkollektors 20 ist ein Solartemperaturfühler 21 vorgesehen, der über die Datenleitung 23 mit der Regeleinheit 22 verbunden ist.
Die Steuerung und/oder Regelung aller Systemkomponenten sowie die Verarbeitung der Messdaten der Temperaturfühler und des Durchflusssensors erfolgt in der zentralen Regeleinheit 22.
In einer erfindungsgemäßen, nicht dargestellten Ausführungsform der Regeleinheit 22 ist diese zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren eingerichtet und umfasst ein Motherboard, eine Bedieneinheit und Erweiterungen. Das Motherboard ist über eine Schnittstelle, beispielsweise eine UART- oder Ethernet-Schnittstelle, mit der Bedieneinheit, und über Ethernet mit dem Internet sowie allfälligen Erweiterungen verbunden. Weiters verfügt das Motherboard über Schnittstellen zur Abfrage von Sensoren, Schnittstellen zur Betätigung von Aktoren und Aggregaten, sowie über eine Stromversorgung. Außerdem kann eine CAN-Schnittstelle vorgesehen sein.
Am Motherboard ist eine CPU für die Berechnung der Verbrennungsregelung, ein Leistungsteil für die angesteuerten Aktoren und Aggregate, eine Stromversorgung sowie Steckverbinder für Sensoren und Aggregate vorgesehen.
Als Eingänge sind insbesondere, aber nicht ausschließlich, Steckverbindungen für mehrere Temperaturfühler vorgesehen, nämlich für einen Universaltemperaturfühler 11, einen Kesseltemperaturfühler 9, einen Abgastemperaturfühler, einen Rücklauftemperaturfühler 8, eine Pufferspeichertemperaturfühler 15 und mehrere Temperaturfühler 14, 14‘, 14“, 14‘“.
Der Universaltemperaturfühler 11 kann als Außentemperaturfühler, Warmwasserspeicherfühler, Kesseltemperaturfühler, Solarkollektortemperaturfühler oder dergleichen eingesetzt werden, wobei dies Verwendung eines PT1000 Widerstandsthermometers mit einem Messbereich von -40°C bis 325°C und einer Genauigkeit von +/-1 °C vorgesehen ist. Für den Kesseltemperaturfühler 9, den Rücklauftemperaturfühler 8 und den Pufferspeichertemperaturfühler 15 ist in der Regel ein PT1000
Widerstandsthermometer im Bereich von -10°C bis 150°C mit einer Genauigkeit von +/-1 °C vorgesehen. Der Brennstoffberechnungsfühler ist als Fühlerpaket mit vier Temperaturfühlern 14, 14‘, 14“, 14‘“ ausgeführt, welche als PT1000 im Bereich von -10°C bis 150°C mit einer Genauigkeit von +/-1 °C ausgeführt sind. Wenn keine Brennstoffberechnung erfolgen soll, dann wird lediglich der Pufferspeichertemperaturfühler 15 an die Regeleinheit 22 angeschlossen.
Als Abgastemperaturfühler wird ein PT100 Widerstandsthermometer eingesetzt, welches einen Messbereich von -10°C bis 450°C mit einer Genauigkeit von +/- 2 °C aufweist.
Weiters ist am Motherboard der Regeleinheit 22 ein Eingang für eine 02-Sonde vorgesehen. Die 02-Sonde kann als Sprungsonde oder als Breitbandsonde ausgeführt sein.
Weiters umfasst die Regeleinheit 22 einen Eingang für einen Türkontaktschalter. Der Türkontaktschalter ermöglicht eine einfachste Bedienungsabfolge des Fleizkessels.
Zum Beispiel könnte die Auswertung des Signals folgendermaßen interpretiert werden: Die Tür wird geöffnet, der Betreiber möchte Brennstoff einlegen, die Regelung startet den Nachlegevorgang. Die Tür wird geschlossen, der Betreiber hat genug Brennstoff eingelegt, die Regelung zündet den eingelegten Brennstoff. Zusätzlich dient der Türkontaktschalter als Sicherheitseinrichtung in Bezug auf die automatische Zündung: Sind die Türen nicht geschlossen, startet die Zündung nicht.
Weiters umfasst die Regeleinheit 22 einen Eingang für einen Unterdrucksensor. Wenn kein Türkontaktschalter verwendet wird, kann auch mit dem Unterdrucksensor sichergestellt werden, dass die Türen im Falle einer elektrischen Zündung geschlossen sind.
Weiters umfasst die Regeleinheit 22 einen Eingang für einen Sicherheitstemperaturbegrenzer 10 , der an einer beliebigen Stelle in der Kesselverkleidung integriert werden kann, sowie einen Tachometer eines Saugzugventilators und eine Luftklappenrückmeldung.
Die Ausgänge der Regeleinheit 22 sind zur Steuerung von Aktuatoren oder Aggregaten vorgesehen, insbesondere zur Steuerung eines Primär- und Sekundärluftregelorgans, vorzugsweise einer Primär- und einer Sekundärluftklappe, eines Saugzugventilators, eines Zündgebläses, einer Ladepumpe, und eines Stellantriebs zur Rücklaufanhebung.
Das Primär- und Sekundärluftregelorgan wird mittels analogem 0...10V Signal angesteuert, wobei ein Eingang für das Rückführsignal zur Ermittlung der aktuellen Stellungsposition vorgesehen ist. Die Stromversorgung für den Stellantrieb wird ebenfalls vom Motherboard bereitgestellt.
Das Motherboard der Regeleinheit 22 verfügt über einen drehzahlgeregelten Ausgang für den Saugzugventilator. Für die Drehzahlregelung gibt es zwei Ansätze: Einerseits ist der Einsatz eines herkömmlichen einphasigen Wechselstrommotors mit Betriebskondensator vorgesehen . Die Drehzahl wird hierbei über die Ankerspannung eingestellt. Als Steuerung der Ankerspannung wird dieser Ausgang mit einer sogenannten Wellenpaketsteuerung ausgestattet. Andererseits ist der Einsatz eines einphasigen Wechselstrommotors, der eine interne Drehzahlregelung besitzt und über ein externes Signal angesteuert werden kann, vorgesehen.
Um beide Möglichkeiten zu unterstützen, sind sowohl ein 230 Volt AC Ausgang, als auch ein 0 bis 10V DC Ausgang bzw. 0 bis 100% PWM für den Saugzugventilator vorgesehen. Damit können beide Ansätze der Drehzahlregelung realisiert werden. Für den ersten Ansatz bleibt der 0 bis 10VDC bzw. 0 bis 100% PWM Ausgang frei und die Drehzahlregelung erfolgt über die Wellenpaketsteuerung am 230VAC Ausgang. Für den zweiten Ansatz wird der 0 bis 10VDC bzw. 0 bis 100% PWM Ausgang für die Drehzahlregelung verwendet und die Versorgung für den Saugzugventilator erfolgt über den 230VAC Ausgang. Außerdem ist ein Eingang für einen Tachogenerator vorgesehen um die tatsächliche Drehzahl ermitteln zu können.
Weiters ist am Motherboard ein Ausgang für ein Zündgebläse vorgesehen. Dazu sind am Motherboard zwei 230VAC Ausgänge vorhanden, wobei ein Ausgang für das Heizelement verwendet wird und der zweite Ausgang für das Gebläse verwendet wird. Damit können Heizelement und Gebläse unabhängig voneinander angesteuert werden.
Zur Ansteuerung der Ladepumpe wird ein Triac verwendet. Dadurch ist es möglich, den Ausgang im sog. Nulldurchgang zu schalten, was bedeutet, dass der Einschaltstrom gegen Null geht. Außerdem wird durch den Einsatz des Triacs ermöglicht, die Ladepumpe in der Drehzahl zu regeln. Die Drehzahlregelung erfolgt auf gleiche Weise wie beim Saugzugventilator (Wellenpaketsteuerung oder 0 bis 10VDB bzw. 0 bis 100% PWM).
Der Stellantrieb für die Rücklaufanhebung wird über zwei Relais (auf / zu) angesteuert
Weiters sind in der Regeleinheit 22 zwei Wahlausgänge vorgesehen, die beispielsweise zur Ansteuerung eines zweiten Pufferspeichers oder eines weiteren Solarkreises vorgesehen sind.
Es sind weiters Ausgänge vorgesehen zur Aktivierung einer Wärmetauscher-Reinigung, eines Türöffners, sowie eine Stromversorgung der 02-Sonde. Das Heizelement der eingesetzten 02 - Sonde wird über ein regelbares Schaltnetzteil versorgt. Dies hat den Vorteil, dass die Heizspannung individuell an die eingesetzte Sonde angepasst werden kann. Dadurch ist es möglich die verschiedenen Sonden (BOSCH, NGK oder DENSO) betreiben zu können
Weiters ist am Motherboard der Regeleinheit eine Stromversorgung der Bedieneinheit und ein weiterer potentialfreier Umschaltkontakt als dritter Wahleingang für die Einbindung eines alternativen Wärmeerzeugers (Pellet, Öl, Gas, Elektroeinsatz,...), oder als Nachlegesignal vorgesehen.
Um die gesammelten Messwerte und Informationen weiterleiten zu können und um die Geräte updaten zu können, wird das Motherboard mit folgenden Schnittstellen ausgestattet: Ethernet, USB, UART (nur für das im Kessel integrierte Anzeigemodul), CAN. Außerdem ist ein Steckplatz für eine weitere beliebig definierbare serielle Schnittstelle (Modbus, RS-232, RS-485) vorgesehen. Eine Einbindung der Heizungsanlage in ein (eventuell bereits vorhandenes) Heimnetzwerk ist daher auf einfachste Weise möglich.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst sämtliche Heizungsanlagen und Verfahren zur Heizungsregelung im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche.
Bezugszeichenliste 1 Wärmeerzeuger 2 Vorlauf 3 Rücklauf 4 Rücklaufhochhaltung 5 Rücklaufventil 6 Ladepumpe 7 Durchflusssensor 8 Rücklauftemperaturfühler 9 Kesseltemperaturfühler 10 Sicherheitstemperaturbegrenzer 11 Universaltemperaturfühler 12 Pufferspeichertemperaturfühler 13 Pufferspeicher 14, 14‘, 14“, 14‘“ Temperaturfühler 15 Pufferspeichertemperaturfühler 16 Elektrischer Heizeinsatz 17, 17‘ Wärmetauscher 18, 18‘ Solarkreis 19, 19‘ Solarladepumpe 20 Solarkollektor 21 Solartemperaturfühler 22 Regeleinheit 23 Datenleitung 24 Verzweigung

Claims (14)

  1. Patentansprüche
    1. Heizungsanlage mit zumindest einem Wärmeerzeuger (1), einem Vorlauf (2), einem Rücklauf (3) und einer Rücklaufhochhaltung (4) mit einem Rücklaufventil (5) und einer Ladepumpe (6), wobei zur Leistungsmessung ein Durchflusssensor (7) sowie ein Rücklauftemperaturfühler (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauftemperaturfühler (8) in den Durchflusssensor (7) integriert und im Rücklauf (3) zwischen dem Rücklaufventil (5) und dem Wärmeerzeuger (1) vorgesehen ist.
  2. 2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmeerzeuger (1) ein Feuerraum, zumindest ein Lufteinlass, zumindest ein Luftregelorgan und zumindest ein Abgasventilator vorgesehen sind, wobei das Luftregelorgan mit dem Feuerraum über zumindest einen Luftkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Luftkanal ein Unterdrucksensor zur Steuerung des durch den Abgasventilator erzeugten Unterdrucks angeordnet ist.
  3. 3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuerraum, zwei Lufteinlässe, zwei Luftregelorgane und ein Abgasventilator vorgesehen sind, wobei die Luftregelorgane mit dem Feuerraum über einen Primärluftkanal und einen Sekundärluftkanal verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Primärluftkanal ein Unterdrucksensor zur Steuerung des durch den Abgasventilator erzeugten Unterdrucks angeordnet ist.
  4. 4. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferspeicher (13) vorgesehen ist, wobei zur Messung des Temperaturverlaufs und Ermittlung der Gesamtwärmemenge des Pufferspeichers (13) eine Vielzahl an Temperaturfühlern (14, 14‘, 14“, 14‘“, 15) vorgesehen sind.
  5. 5. Heizungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturfühler (14, 14‘, 14“, 14‘“, 15) versetzt entlang der Höhe des Pufferspeichers (13) angeordnet sind.
  6. 6. Heizungsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Pufferspeicher (13) zumindest ein Heizeinsatz (16) oder zumindest ein Wärmetauscher (17, 17‘) angeordnet ist, wobei einer der Temperaturfühler (14, 14‘, 14“, 14‘“, 15) auf Höhe zumindest eines der Heizeinsätze (16) oder Wärmetauscher (17, 17‘) angeordnet und diesem zur Regelung zugeordnet ist.
  7. 7. Heizungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Pufferspeicher (13) ein elektrischer Heizeinsatz (16), ein erster Wärmetauscher (17) und ein zweiter Wärmetauscher (17‘) angeordnet sind, wobei ein erster Temperaturfühler (14) dem elektrischen Heizeinsatz (16), ein zweiter Temperaturfühler (14‘) dem ersten Wärmetauscher (17) und ein dritter Temperaturfühler (14“) dem zweiten Wärmetauscher (17‘) zugeordnet ist.
  8. 8. Heizungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Solarkollektor (20) vorgesehen ist, der einen ersten Solarkreis (18) mit einer ersten Solarladepumpe (19) und dem ersten Wärmetauscher (17) sowie einen zweiten Solarkreis (18‘) mit einer zweiten Solarladepumpe (19‘) und dem zweiten Wärmetauscher (17‘) aufweist.
  9. 9. Heizungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeerzeuger (1) als Biomasseheizkessel ausgeführt ist, wobei ein Kesseltemperaturfühler (8) und ein Sicherheitstemperaturbegrenzer (10), sowie am Solarkollektor (20) ein Solartemperaturfühler (21) vorgesehen sind.
  10. 10. Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage mit zumindest einem Wärmeerzeuger (1), einem Vorlauf (2), einem Rücklauf (3) und einer Rücklaufhochhaltung (4) mit einem Rücklaufventil (5) und einer Ladepumpe (6), wobei zur Leistungsmessung ein Durchflusssensor (7) sowie ein Rücklauftemperaturfühler (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch den Durchflusssensor (7) im Rücklauf (3) zwischen dem Rücklaufventil (5) und dem Wärmeerzeuger (1) gemessen wird, wobei die vom Rücklauftemperaturfühler (8) gemessene Temperatur sowohl für die Einstellung des Rücklaufventils (5) zur Regelung der Rücklaufhochhaltung (4), als auch zur Berechnung der aktuellen Leistung der Heizungsanlage verwendet wird.
  11. 11 .Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Leistungsmesswert als Istwert einer Leistungsregelung oder als Kontrollwert eines auf andere Art ermittelten Leistungswerts, insbesondere eines auf Basis der Abgastemperatur des Wärmeerzeugers (1) ermittelten Leistungswertes, verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Leistungsmesswert zur Feststellung von Verschmutzungen mit dem auf Basis der Abgastemperatur des Wärmeerzeugers (1) ermittelten Leistungsmesswerts verglichen wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des aktuell und zukünftig erforderlichen Brennstoffbedarfs eines ersten Wärmeerzeugers, insbesondere eines Biomassekessels, der aktuelle und zu erwartende Ertrag eines zweiten Wärmeerzeugers, insbesondere eines Solarkollektors, aus aktuellen und prognostizierten meteorologischen Daten berechnet wird.
  14. 14. Regeleinheit (22), eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
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