CH623915A5

CH623915A5 - Hot-water circulating heating system

Info

Publication number: CH623915A5
Application number: CH1306777A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Kroell
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1977-03-12
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1981-06-30
Also published as: ATA172378A; SE7802703L; DE2710871A1; FR2383401A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Warmwasser-Umlaufhei- leitung 15,16,17 führt. Das nicht dargestellte Stellglied oder zung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist eine Wärme- 35 bewegliche Ventilglied des Mischventils 20 hat zwei Endstellun-anlage mit einer Wärmepumpe und einem brennstoffgeheizten gen, zwischen denen es nach Massgabe eines Vorlauftempera-Kessel mit Radiatorkreis bekannt (DT-OS 25 16 960), bei dem turreglers 22 über einen Stellmotor 23 stufenlos verstellbar ist. der Kondensator der Wärmepumpe parallel zum Kessel in den Die Arbeitsweise des Mischventils 20 und des Reglers 22 wird Heizkreis eingeschaltet ist. Das hat den Nachteil, dass im Kes- später anhand des Schaubildes in Fig. 3 erläutert. Im Abschnitt seikreis ein zusätzliches Umschalt- bzw. Mischventil vorgesehen 40 16 der Rücklaufleitung ist eine Pumpe 24 zur Umwälzung des werden muss, wenn die beiden Heizquellen wahlweise einzeln Umlaufwassers eingebaut. The invention is based on a hot water circulation line 15, 16, 17. The actuator, not shown, or tongue according to the preamble of the main claim. It is a heat- 35 movable valve member of the mixing valve 20 has two end positions with a heat pump and a fuel-heated gene, between which it is known according to a flow temperature boiler with a radiator circuit (DT-OS 25 16 960), at the door controller 22 an actuator 23 is continuously adjustable. the condenser of the heat pump parallel to the boiler in the mode of operation of the mixing valve 20 and the controller 22 is switched on heating circuit. This has the disadvantage that the KES will be explained later with the aid of the diagram in FIG. 3. In the seikreis section, an additional switchover or mixing valve is provided 40 16 of the return line, a pump 24 is required to circulate the, if the two heating sources are optionally installed individually circulating water.

oder gemeinsam betrieben werden sollen. Bei der bekannten Anordnung sind ferner verhältnismässig aufwendige Mittel zur or to be operated together. In the known arrangement are also relatively expensive means for

Regelung der Temperatur des zu den Radiatoren fliessenden Der Abschnitt 16 der Rücklaufleitung führt ferner durch Regulation of the temperature of the flowing to the radiators Section 16 of the return line also carries out

Heisswassers bei Wärmepumpenbetrieb erforderlich, die auch 45 den Kondensator 25 einer Wärmepumpe 26, deren Kältemitteleinen den mehrstufigen Kompressor der Ladepumpe steuern- kreis 27 von einem Verdampfer 28 über einen Verdichter 29, den Pressostaten im Kältemittelkreislauf zwischen dem Ver- den Kondensator 25 und ein Expansionsventil 30 zurück zum dampfer und dem Kompressor einschliessen. Verdampfer führt. Der Verdichter 29 ist von einem Elektromo tor 31 angetrieben. Im Verdampfer 28 nimmt das Kältemittel Hot water required in heat pump operation, which also includes the condenser 25 of a heat pump 26, the refrigerants of which control the multistage compressor of the charge pump circuit 27 from an evaporator 28 via a compressor 29, the pressostat in the refrigerant circuit between the condenser 25 and an expansion valve 30 back to the steamer and the compressor. Evaporator leads. The compressor 29 is driven by an electric gate 31. The refrigerant takes in the evaporator 28

Die erfindungsgemässe Anordnung mit den kennzeichnen- 50 Wärme aus der von einem Gebläse 32 geförderten Umgebungs-den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den luft auf, die im Kondensator 25 an das von den Heizkörpern 14 Vorteil, dass ausser dem Mischventil zwischen Kesselkreis und kommende Rücklaufwasser abgegeben wird. The arrangement according to the invention with the characterizing - heat from the environment conveyed by a blower 32 - the features of the main claim, on the other hand, has the air in the condenser 25 to the advantage of the radiators 14 that in addition to the mixing valve between the boiler circuit and the coming return water becomes.

Heizkreis ein weiteres Misch- oder Umsteuerventil nicht erfor- Zwischen den Abschnitten 12 und 13 der Vorlaufleitung ist derlich ist. Ausserdem ist mit einfachen Mitteln erreicht, dass ein magnetisches Umschaltventil 35 eingebaut, welches das der Regler zur stetigen Regelung der Vor- oder Rücklauftempe- 55 Vorlaufwasser entweder zu den Heizkörpern 14 oder zu einem ratur im Heizkreis bei Kesselbetrieb auch zur Zweipunktrege- Wärmetauscher 36 leitet. Der Wärmetauscher 36 dient zur lung dieser Temperatur bei Wärmepumpenbetrieb dient. Für Erwärmung von Brauchwasser, das in einer Leitung 37 fliesst, diese Doppelfunktion des Reglers ist lediglich ein zusätzlicher welche im Inneren des Wärmetauschers eine Rohrschlange bil-elektrischer Ausschalter im Steuerstromkreis des Antriebsag- det. In die Leitung 37 ist ein hydraulischer Druckschalter 38 gregates der Wärmepumpe und ein Schaltnocken oder derglei- 60 eingebaut, der bei Brauchwasserströmung ein Signal an ein chen am Mischventil bzw. an dessen Antriebsvorrichtung erfor- elektrisches Steuergerät 40 gibt. Dieses schaltet das Umschalt-derlich. Wenn der Sollwert des stetigen Reglers von der Umge- ventil 35 auf Brauchwassererwärmung um, sobald und solange bungstemperatur geführt ist, ergibt sich ohne weitere zusätzliche Brauchwasser in der Leitung 37 fliesst. Heating circuit another mixing or reversing valve is not required. Between sections 12 and 13 of the supply line is necessary. In addition, it is achieved with simple means that a magnetic changeover valve 35 is installed, which the controller for the continuous regulation of the flow or return temperature 55 feed water either to the radiators 14 or to a temperature in the heating circuit in boiler operation also leads to the two-point heat exchanger 36. The heat exchanger 36 is used to develop this temperature when heat pump operation is used. For heating domestic water which flows in a line 37, this double function of the controller is merely an additional one, which in the interior of the heat exchanger has a coil of bil-electric cut-off switches in the control circuit of the drive. A hydraulic pressure switch 38 gregates of the heat pump and a switching cam or the like 60 are installed in the line 37, which gives a signal to an electrical control unit 40 required at the mixing valve or its drive device in the case of hot water flow. This switches the switchover. If the setpoint of the continuous controller changes from the bypass valve 35 to domestic water heating as soon as and as long as the exercise temperature is maintained, there is no additional domestic water flowing in line 37.

Massnahmen, dass auch die Zweipunktregelung bei Wärme- Die Leitungsabschnitte 11,21 und 17 bilden den sogenann- Measures to ensure that the two-point control in the case of heat. The line sections 11, 21 and 17 form the so-called

pumpenbetrieb witterungsabhängig ist. 65 ten Kesselkreis, in welchem der Kessel 10 liegt, während die pump operation is weather dependent. 65 th boiler circuit in which the boiler 10 is located, while the

Die erfindungsgemässe Anordnung ist auch bei Heizanlagen Leitungsabschnitte 12,13,15,16 und 21 den sogenannten mit Brauchwasserbereitung vorteilhaft anwendbar, weil ausser Heizkreis bilden, der über die Heizkörper 14 und den Konden-den ohnehin erforderlichen Mitteln zum Umschalten des Heiz- sator 25 der Wärmepumpe führt. Beide Kreise sind über das The arrangement according to the invention can also be used advantageously in heating systems in line sections 12, 13, 15, 16 and 21, the so-called with hot water preparation, because apart from forming the heating circuit, the means for switching the heater 25 which are required anyway via the heating elements 14 and the condensers Heat pump leads. Both circles are about that

Mischventil 20 und den gemeinsamen Leitungsabschnitt 21 miteinander gekoppelt. Mixing valve 20 and the common line section 21 coupled together.

Der Regler 22 regelt die Temperatur des Umlaufwassers in der Vorlauf leitung 12,13 des Heizkreises auf einen Sollwert, der von der Aussentemperatur geführt ist. Der Regler ist zu diesem Zweck mit einem Aussentemperaturfühler 45 und einem Vorlaufthermostaten 46 versehen. Die Regelung geht so vor sich, dass über das Mischventil 20 so viel heisses Kesselwasser im Austausch gegen abgekühltes Rücklaufwasser dem Heizkreis beigemischt wird, bis die Vorlauftemperatur im Heizkreis den Sollwert erreicht hat. Danach verbindet das Mischventil 20 die Leitungsabschnitte 21 und 12 ungedrosselt miteinander, während es die Leitungsabschnitte 11 und 12 gänzlich unterbricht. The controller 22 regulates the temperature of the circulating water in the flow line 12, 13 of the heating circuit to a setpoint which is guided by the outside temperature. For this purpose, the controller is provided with an outside temperature sensor 45 and a flow thermostat 46. The regulation is such that so much hot boiler water is added to the heating circuit in exchange for cooled return water via the mixing valve 20 until the flow temperature in the heating circuit has reached the setpoint. Thereafter, the mixing valve 20 connects the line sections 21 and 12 to one another without throttling, while it completely interrupts the line sections 11 and 12.

Im Schaubild nach Fig. 3, in welchem die Durchflussmenge Q in der Beimischleitung 21 über den Stellweg y des Stellgliedes bzw. des beweglichen Ventilgliedes des Mischvendis 20 aufgezeichnet ist, ist diese eine Endstellung mit A bezeichnet. In the diagram according to FIG. 3, in which the flow rate Q in the admixing line 21 over the travel y of the actuator or the movable valve member of the mixing valve 20 is recorded, this is designated an end position with A.

Fordert der Regler von der Heizungsanlage deren volle Wärmeleistung an, so dreht der Stellmeter 23 das Stellglied des Mischventils 20 in die Stellung B, in welcher die Beimischleitung 21 gesperrt ist und die Leitungsabschnitte 11 und 12 ungedrosselt miteinander verbunden sind. Zwischen A und B liegt ein weiter Bereich von Zwischenstellungen, der eine kontinuierliche Regelung der Vorlauftemperatur ermöglicht. Das Stellglied ist so ausgebildet, dass es im Bereich beider Endstellungen erst einen gewissen Anfangswinkel durchlaufen muss, bevor das Mischventil wirksam wird. In Figur 3 wird das durch die beiden geraden Abschnitte A' und B' der Kennlinie deutlich. If the controller requests the heating system to have its full heat output, the actuating meter 23 rotates the actuator of the mixing valve 20 into position B, in which the admixing line 21 is blocked and the line sections 11 and 12 are connected to one another without throttling. There is a wide range of intermediate positions between A and B, which enables continuous control of the flow temperature. The actuator is designed so that it must first pass through a certain starting angle in the area of both end positions before the mixing valve becomes effective. In Figure 3 this is clear from the two straight sections A 'and B' of the characteristic.

Der Regler 22 übt zusätzlich die Funktion eines Zweipunktreglers für die Wärmepumpe 26 in Zeiten geringen Wärmebedarfs aus. Zu diesem Zweck ist auf der Achse des Stellmotors 23 eine Nockenscheibe 50 befestigt, die auf einen Ausschalter 51 im Steuerstromkreis des Antriebsmotors 31 der Wärmepumpe einwirkt. The controller 22 also performs the function of a two-point controller for the heat pump 26 in times of low heat demand. For this purpose, a cam 50 is attached to the axis of the servomotor 23, which acts on an off switch 51 in the control circuit of the drive motor 31 of the heat pump.

Wenn das Mischventil 20 die Stellung A einnimmt, d.h. die Vorlaufleitung 12,13 des Heizkreises mit der Beimischleitung 21 verbindet, ist der Schalter 51 geöffnet und auch die Wärmepumpe 26 ausser Betrieb gesetzt. Sobald der Regler 22 Wärme anzufordern beginnt, setzt sich das Stellglied des Mischventils 20 von der Endstellung A aus gegen die Endstellung B hin in Bewegung. Wenn das Stellglied die Stellung C erreicht hat, schliesst der Schalter 51 und setzt die Wärmepumpe 26 in Gang. In dieser Stellung ist die Verbindung der Leitungen 11 und 12 unterbrochen und der Kessel 10 noch ausser Betrieb. Wenn die When the mixing valve 20 is in position A, i.e. the supply line 12, 13 of the heating circuit connects to the mixing line 21, the switch 51 is open and the heat pump 26 is also deactivated. As soon as the controller 22 begins to request heat, the actuator of the mixing valve 20 starts from the end position A against the end position B. When the actuator has reached position C, the switch 51 closes and starts the heat pump 26. In this position, the connection of the lines 11 and 12 is interrupted and the boiler 10 is still out of operation. If the

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Leistung der Wärmepumpe ausreicht, den Wärmebedarf zu decken, geht das Stellglied des Mischventils 20 in die Ausgangsstellung A zurück. Kurz vor deren Erreichen, in der Stellung D, wird die Wärmepumpe abgeschaltet. Auf diese Weise wird die Vorlauftemperatur auf dem aussentemperaturgeführten Sollwert des Reglers gehalten. Power of the heat pump is sufficient to cover the heat requirement, the actuator of the mixing valve 20 returns to the starting position A. The heat pump is switched off shortly before it is reached, in position D. In this way, the flow temperature is kept at the controller's outside temperature-controlled setpoint.

Wenn die Leistung der Wärmepumpe zur Deckung des Wärmebedarfs allein nicht ausreicht, wird das Stellglied des Mischventils 20 bei laufender Wärmepumpe über die Stellung C weiter gegen die Endstellung B gedreht. Dadurch wird ein zunehmend grösserer Teil des abgekühlten Rücklaufwassers über den Kessel 10 geführt und von diesem aufgeheizt über das Mischventil 20 dem Heizkreis wieder beigegeben. Bei steigendem Wärmebedarf heizen also Kessel und Wärmepumpe parallel zueinander das Vorlaufwasser auf, wobei mit zunehmendem Bedarf der Anteil der Kesselleistung an der Gesamtleistung grösser wird. If the power of the heat pump alone is not sufficient to cover the heat requirement, the actuator of the mixing valve 20 is rotated further over the position C against the end position B while the heat pump is running. As a result, an increasingly larger part of the cooled return water is passed through the boiler 10 and, heated by it, is added to the heating circuit via the mixing valve 20. If the demand for heat increases, the boiler and heat pump heat up the supply water in parallel to one another, with the demand for the boiler output in the total output increasing as the demand increases.

Beim Zapfen von Brauchwasser wird über das Steuergerät 40 dem Regler 22 ein der geforderten Brauchwassererwärmungsleistung entsprechender höherer Sollwert aufgeprägt, so dass Kessel 10 und Wärmepumpe 26 voll in Aktion treten und gemeinsam den Wärmebedarf decken. When tap water is drawn, a higher desired value corresponding to the required hot water heating output is impressed on the controller 22 via the control device 40, so that the boiler 10 and the heat pump 26 take full action and together cover the heat requirement.

Bei Vorlauftemperaturen über 60° C können die Drücke im Hochdruckteil der Wärmepumpe u.U. unerwünscht hohe Werte annehmen, wenn ein handelsübliches Kältemittel Verwendung findet. In diesem Fall kann es zweckmässig sein, den Kondensator 25 der Wärmepumpe nicht in den Leitungsabschnitt 16 der Rücklaufleitung, sondern in die Beimischleitung 21 einzufügen. At flow temperatures above 60 ° C, the pressures in the high-pressure part of the heat pump may possibly assume undesirably high values if a commercially available refrigerant is used. In this case, it may be expedient not to insert the condenser 25 of the heat pump into the line section 16 of the return line, but into the admixing line 21.

In Figur 2 ist diese abgewandelte Anordnung des Kondensators 25 dargestellt. In Reihe mit dem Kondensator 25 ist ein elektromagnetisches Absperrventil 60 vorgesehen, das über eine zweite Nockenscheibe 61 auf der Achse des Stellmotors 23 und einen zweiten Ausschalter 62 gesteuert ist. Die erste Nokkenscheibe 50' ist mit einem zweiten Umfangsnocken 64 versehen, über welchen der Ausschalter 51 geöffnet wird, wenn das Mischventil 20 die Stellung E (Fig. 3) erreicht hat. Gleichzeitig wird der Ausschalter 62 betätigt und das Absperrventil 60 stromlos gemacht, wonach die Beimischleitung 21 gesperrt ist und das gesamte Umlaufwasser über den Kessel 10 fliesst. Das Stellglied des Mischventils läuft weiter in die Stellung B, in der die volle Kesselleistung auf die Heizkörper 14 bzw. den Brauchwasserbereiter 36 übertragen wird. Bei nachlassender Wärmeanforderung bewegt sich das Stellglied des Mischventils 20 zurück gegen die Stellung A, wobei in der Stellung F die Bemischleitung 21 wieder geöffnet und die Wärmepumpe wieder zugeschaltet wird. This modified arrangement of the capacitor 25 is shown in FIG. In series with the capacitor 25, an electromagnetic shut-off valve 60 is provided, which is controlled via a second cam disk 61 on the axis of the servomotor 23 and a second switch 62. The first cam disk 50 'is provided with a second circumferential cam 64, via which the switch 51 is opened when the mixing valve 20 has reached position E (FIG. 3). At the same time, the switch 62 is actuated and the shut-off valve 60 is de-energized, after which the admixing line 21 is blocked and the entire circulating water flows through the boiler 10. The actuator of the mixing valve continues to position B, in which the full boiler output is transferred to the radiator 14 or the water heater 36. When the demand for heat decreases, the actuator of the mixing valve 20 moves back against position A, the mixing line 21 being opened again in position F and the heat pump being switched on again.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

c c

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. Hot water circulation heating with a fuel-fired increase in the setpoint of the controller for the heating water temperature-controlled boiler (10), a boiler circuit (11, 21, 17) and a door no additional measures to influence the performance - with this via a mixing valve (20 ) coupled heating circuit solution of the heating sources are necessary.

(12, 13, 15, 16, 21), furthermore with a continuous controller (22) for 5 The supply or return temperature in the heating circuit, as set out in the dependent patent claims, the measures of which are advantageous further developments of that in the link Mixing valve (20) is possible, as well as with a heat pump specified claim 1 arrangement. In systems, (26), the condenser (25) of which circulating water flows through and the flow temperature in the heating circuit does not exceed 60 ° C., characterized in that the condenser (25) is advantageous for the condenser of the heat pump in those

The heat pump is in the heating circuit (12, 13, 15, 16, 21) and that i0 section of the return line of the heating circuit is to be placed, which is controlled in its drive unit (31) by an off switch (51) in every position of the mixing valve from the entire heating circuit water through which the actuator (20) of the continuous controller (22) flows. In this case, the heat pump works with a particularly good efficiency coupled with the flow or return temperature in the heating circuit. For systems whose flow temperature in the heating circuit is 60 ° C

2. Heater according to claim 1, characterized in that it exceeds 15, it may be advantageous to use a three-way mixing valve of the condenser (25) of the heat pump in that section and the condenser of the heat pump, upstream (16) of the return line of the boiler, the shut-off valve in each case, preferably in series with a control position of the mixing valve (20) from the entire heating circuit water, in the return admixing line of the heating flow (Fig. 1). arrange circle.

2nd

PATENT CLAIMS. circuit water on the hot water heat exchanger and

3. Heating according to claim 1, characterized in that 20 The actuator of the mixing valve can if necessary with wide-the mixing valve (20) is designed as a three-way valve and the ren switching means for controlling an additional heating source capacitor (25) of the heat pump in the return flow Mixing or a heating water tank can be provided.

line (21) is arranged (Figure 2). Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

4. Heater according to claim 3, characterized in that voltage is shown and in the following description the capacitor (25) is explained in series with one of the actuator of the 25th FIG. 1 shows the first and FIG. 2 the second regulator (22) controlled shut-off valve (60) in the return example in each case in a schematic representation. Figure 3 shows the admixture (21) is arranged. Operation of the mixing valve according to Figure 1.

5. Heating according to one of the preceding claims, the heating system according to FIG. 1 has an oil-fired characterized in that the setpoint of the controller (22) boiler 10, from which a flow line 11,12,13 is guided depending on the outside temperature. 30 radiators 14 of the system leads. From the radiators 14

leads a return line 15, 16, 17 back to the boiler 10.

A mixing valve 20 is installed in the supply line 11, 12, 13, from which a return mixing line 21 to the return line