CH665706A5 - Regelgeraet for a heating system. - Google Patents

Regelgeraet for a heating system. Download PDF

Info

Publication number
CH665706A5
CH665706A5 CH5588/84A CH558884A CH665706A5 CH 665706 A5 CH665706 A5 CH 665706A5 CH 5588/84 A CH5588/84 A CH 5588/84A CH 558884 A CH558884 A CH 558884A CH 665706 A5 CH665706 A5 CH 665706A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
temperature
boiler
mixing valve
flow
setpoint
Prior art date
Application number
CH5588/84A
Other languages
German (de)
Inventor
Olivier Sterchi
Werner Maag
Original Assignee
Landis & Gyr Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Landis & Gyr Ag filed Critical Landis & Gyr Ag
Priority to CH5588/84A priority Critical patent/CH665706A5/en
Priority to DE19843446167 priority patent/DE3446167A1/en
Priority to SE8505497A priority patent/SE458399B/en
Publication of CH665706A5 publication Critical patent/CH665706A5/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
    • F24D19/1024Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves a multiple way valve
    • F24D19/1033Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves a multiple way valve motor operated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212Temperature of the water
    • F24H15/219Temperature of the water after heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/25Temperature of the heat-generating means in the heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/258Outdoor temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/32Control of valves of switching valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36Control of heat-generating means in heaters of burners
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/01Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/13Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures
    • G05D23/1393Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures characterised by the use of electric means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1927Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
    • G05D23/193Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
    • G05D23/1931Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of one space
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

       

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.



   Im Hinblick auf möglichst sparsamen Umgang mit Energie und möglichst niedrige Fertigungskosten sind ölgefeuerte Stahlkessel für Heizungsanlagen entwickelt worden, die sich durch einen kleinen Kesselinhalt auszeichnen. Solche Kessel dürfen bauartbedingt nicht unterhalb einer bestimmten Temperatur betrieben werden, weil sonst die Gefahr der Kondensatbildung im Feuerungsraum besteht, was zur Zerstörung des Kessels durch Korrosion führen würde.



   Bei solchen Kesseln ist es deshalb erforderlich, auch bei nur geringem Wärmebedarf, etwa zur Zeit der Nachtabsenkung, die Kesseltemperatur auf einem bestimmten Wert zu halten, beispielsweise 45 Grad.



   Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass der Brenner eingeschaltet wird, sobald die Kesseltemperatur unter diesen Wert sinkt. Liegt die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Raumtemperatur erforderliche Vorlauftemperatur tiefer als die Kesseltemperatur, so wird die Vorlauftemperatur mittels eines dem Heizkessel nachgeschalteten Mischventils geregelt. Wird der Sollwert für die Vorlauftemperatur erhöht, beispielsweise durch die Umschaltung von Nachtabsenk- auf Normalbetrieb, so wird vom Regler das Öffnen des Mischventils veranlasst. Dabei kann es aber vorkommen, dass so grosse Mengen abgekühlten Rücklaufwassers in den Kessel einströmen, dass die Kesseltemperatur unter die geforderte Mindesttemperatur absinkt.



   Gelöst wird dieses Problem dadurch, dass im Kesselrücklauf ein besonderer Thermostat montiert wird, der beim Absinken der Temperatur im Kesselrücklauf das Mischventil schliesst, so dass die Menge des vom Heizungsrücklauf dem Kessel zufliessenden Wassers beschränkt wird. Diese Lösung setzt voraus, dass eine zwangsweise Umwälzung des Wassers vom Kesselvorlauf zum Kesselrücklauf stattfindet, und bedingt damit normalerweise eine zusätzliche Umwälzpumpe.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler zu entwickeln, der die Einhaltung einer Mindest-Kesseltemperatur ohne einen zusätzlichen Kesselrücklauf-Thermostat oder ähnliche zusätzliche Einrichtung gewährleistet.



   Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der   Zeich-    nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.



  Es zeigen:
Fig. 1 ein   Funktionsschema    einer zu steuernden Heizungsanlage und
Fig. 2 ein elektrisches Prinzipschema eines Regelgerätes.



   Eine in der Figur 1 schematisch dargestellte Heizungsanlage hat den folgenden Aufbau:
Von einem Heizkessel 1 mit einem Brenner 2 führt ein Kesselvorlauf 3 zu einem Mischventil 4. Vom Mischventil 4 führt ein Heizungsvorlauf 5 zu Heizkörpern 6. Geschlossen wird der Heizungskreislauf durch einen an die Heizkörper 6 angeschlossenen Heizungsrücklauf 7 mit einer Umwälzpumpe 8, welcher sich vor dem Heizkessel 1 verzweigt in einen zum Heizkessel 1 führenden Kesselrücklauf 9 und einen zum Mischventil 4 führenden Beipass 10. Im Heizkessel 1 befindet sich ein die Kesseltemperatur messender Kesselfühler 11, am Heizungsvorlauf ein die Vorlauftemperatur messender Vorlauffühler 12. Ein weiterer Temperaturfühler, der Aussenfühler 13, misst die Aussentemperatur.



  Das Mischventil 4 wird betätigt durch einen Antrieb 14.



   Bei der in der Figur 1 dargestellten Heizungsanlage ist als Mischventil 4 ein Dreiwegmischer eingebaut. Bei einem etwas modifizierten Aufbau einer Heizungsanlage wird ein Vierwegmischer verwendet, wobei dann Heizungsrücklauf 7 und Kesselrücklauf 9 direkt an den Vierwegmischer angeschlossen werden und der Beipass 10 entfällt.



   An ein in der Figur 2 dargestelltes Regelgerät 15 sind eingangsseitig drei Temperaturfühler angeschlossen, nämlich der Kesselfühler 11, der Vorlauffühler 12 und der Aussen  fühler 13. Ausgänge des Regelgerätes 15 führen zum Brenner 2 und zum Antrieb 14.



   In einer Steuerschaltung 16 werden aus der vom Aussenfühler 13 gemessenen Temperatur einerseits und dem von einem eine Schaltuhr 17 enthaltenden Sollwertgeber 18 abgegebenen Signal andererseits die Führungsgrössen für die Heizungsanlage gebildet, nämlich die an einer Leitung 19 anliegende normierte Spannung entsprechend der Solltemperatur für den Heizkessel 1 und die an einer Leitung 20 anliegende normierte Spannung entsprechend der Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5. In der von der Steuerschaltung 16 zu einem ersten Differenzverstärker 21 führenden Leitung 20 befindet sich ein Widerstand 22, dessen Wirkung später beschrieben wird.

  Der Differenzverstärker 21 vergleicht die an der Leitung 20 anliegende Spannung für die Solltemperatur des Heizungsvorlaufs 5 mit der vom Vorlauffühler 12 abgegebenen, die am Heizungsvorlauf 5 gemessene Temperatur repräsentierende Spannung und steuert über eine Schalteinrichtung 23 den Antrieb 14 des Mischventils 4.



  Dieser Steuervorgang bewirkt das Öffnen des Mischventils 4, wenn die gemessene Temperatur des Heizungsvorlaufs 5 kleiner ist als die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5, und das Schliessen des Mischventils 4, wenn die am Heizungsvorlauf 5 gemessene Temperatur grösser ist als die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5. Öffnen des Mischventils 4 bedeutet dabei, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Kesselvorlauf 3 und dem Heizungsvorlauf 5 vergrössert und der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Beipass 10 und dem Heizungsvorlauf 5 verkleinert wird, so dass mehr heisses Wasser aus dem Kesselvorlauf in den Heizungskreis   lauf (4, 5, 6, 8, 7,    10) eingespeist wird.

  Entsprechend bedeutet Schliessen des Mischventils 4, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Kesselvorlauf 3 und dem Heizungsvorlauf 5 verringert und der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Beipass 10 und dem Heizungsvorlauf 5 vergrössert wird, so dass weniger heisses Wasser aus dem Kesselvorlauf 3 in den Heizungskreislauf eingespeist wird.



   Die vom Kesselfühler 11 abgegebene, die Temperatur im Heizkessel 1 repräsentierende Spannung wird mittels eines weiteren Differenzverstärkers 24 mit der an der Leitung 19 anliegenden, die Solltemperatur des Heizkessels 1 repräsentierende Spannung verglichen, ausserdem mittels eines weiteren Differenzverstärkers 25 mit der von einem Sollwertgeber 26 abgegebenen Spannung, welche - einstellbar - die Begrenzungstemperatur für den Heizkessel 1 repräsentiert.



  Am Ausgang des Differenzverstärkers 24 liegt dann eine Spannung an, die der Differenz zwischen Ist- und Solltemperatur des Heizkessels 1 entspricht, und am Ausgang des Differenzverstärkers 25 eine Spannung, die der Differenz zwischen der Ist-Temperatur des Heizkessels 1 und der Begrenzungstemperatur entspricht.



   Aus diesen beiden Spannungen wird mit Hilfe eines Verknüpfungsgliedes 27 der der grösseren Temperatur entsprechende Wert ausgewählt, der dann eine Kippstufe 28 beeinflusst. Die Kippstufe 28 steuert über einen Transistor 29 ein Brennerrelais 30, das den Brenner 2 ein- und ausschaltet. Die Kippstufe 28 ist dabei so bemessen, dass Ein- und Ausschaltpunkt für das Brennerrelais um eine bestimmte Schaltdifferenz von zum Beispiel 6 Grad auseinander liegen. Die tiefste mögliche Einschalttemperatur für den Heizkessel 1, die Mindest-Kesseltemperatur, ergibt sich damit als Differenz von Begrenzungstemperatur und halber Schaltdifferenz.



   Um die erfindungsgemässe Wirkung zu erzielen, bedarf es noch der Schaltungsglieder für die Erzeugung eines Signals zum Schliessen des die Vorlauftemperatur beeinflussenden Mischventils 4 bei einem einen Einschaltvorgang für den Brenner 2 auslösenden Abfall der Temperatur im Heizkessel 1 unter die mittels des Sollwertgebers 26 beeinflusste Heizkessel-Mindesttemperatur. Diese Schaltungsglieder können beispielsweise sein: Ein Transistor 31, der mit seiner Basis über einen Widerstand 32 an den Ausgang der Kippstufe 28, mit seinem Emitter über einen Widerstand 33 an den Ausgang des Differenzverstärkers 25, und mit seinem Kollektor über eine Diode 34 an den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 angeschlossen ist.



   Ein unerwünschter, weil den Heizkessel 1 durch Korrosion gefährdender Betriebszustand stellt sich beispielsweise dann ein, wenn am Ende einer Zeitperiode mit abgesenkter Raumtemperatur, zum Beispiel am frühen Morgen, der folgende Ausgangszustand vorliegt: Der Heizkessel 1 befindet sich auf einer Temperatur von 46 Grad, die Temperatur im Heizungsvorlauf 5 beträgt 25 Grad, der Sollwert für die Vorlauftemperatur beträgt 25 Grad, die eingestellte Begrenzungstemperatur beträgt 45 Grad bei einer Schaltdifferenz von 6 Grad.



   Wird nun, gesteuert von der Schaltuhr 17, der Sollwert für die Vorlauftemperatur auf den der herrschenden Witterung entsprechenden Tages-Normalwert von beispielsweise 40 Grad erhöht, so veranlasst das Regelgerät 15 über den Differenzverstärker 21, die Schalteinrichtung 23 und den Antrieb 14 das Öffnen des Mischventils 4. Dadurch gelangt einerseits heisses Wasser aus dem Heizkessel 1 durch den Kesselvorlauf 3 und das Mischventil 4 in den Heizungsvorlauf 5, andererseits abgekühltes Wasser aus dem Heizungsrücklauf 7 durch den Kesselrücklauf 9 in den Heizkessel 1. Bei einem Heizkessel 1 mit kleinem Kesselinhalt würde das dazu führen, dass die Kesseltemperatur absinkt. Das zu verhindern, ist die Aufgabe des Transistors 31 und der Widerstände 32 und 33.



  Sobald durch das in den Heizkessel 1 einfliessende abgekühlte Wasser der Einschaltpunkt für den Heizkessel 1 - beispielsweise 42 Grad, entsprechend 45 Grad Begrenzungstemperatur minus halbe Schaltdifferenz von 6 Grad - erreicht wird, wird über den Differenzverstärker 25, das Verknüpfungsglied 27 und die Kippstufe 28 der Transistor 29 leitend und deshalb auch der Brenner 2 über das Brennerrelais 30 eingeschaltet. Gleichzeitig wird über den Widerstand 32 der Transistor 31 leitend, und dadurch wird der Spannungspegel am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 auf einen tieferen, vom Verhältnis der beiden Widerstände 22 und 33 und dem Spannungspegel am Ausgang des Differenzverstärkers 25, welcher die Differenz zwischen augenblicklicher Kesseltemperatur und eingestellter Begrenzungstemperatur repräsentiert, abhängigen Wert verschoben.



  Diese Verschiebung bewirkt, dass der Differenzverstärker 21 über die Schalteinrichtung 23 und den Antrieb 14 das Mischventil 4 schliesst. Die Verschiebung des Spannungspegels am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 hat innerhalb des Regelgerätes 15 also die Wirkung, dass die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5 in Richtung auf eine tiefere Temperatur korrigiert wird, solange die Temperatur des Heizkessels 1 niedriger ist als die am Sollwertgeber 26 eingestellte Begrenzungstemperatur. Die Grösse der Korrektur der Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5 ist bestimmt durch die Grösse der Differenz zwischen der am Sollwertgeber 26 eingestellten Begrenzungstemperatur und der Temperatur des Heizkessels 1 einerseits und vom Verhältnis der Werte der beiden Widerstände 22 und 33 andererseits.

 

   Das Schliessen des Mischventils 4 führt nun seinerseits wieder dazu, dass wegen des eingeschalteten Brenners 2 die Temperatur im Heizkessel 1 steigt. Dadurch entsteht am Ausgang des Differenzverstärkers 25 ein höherer positiver Pegel, was über den Widerstand 33 und den Transistor 31 wiederum auf den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 zurückwirkt. Dadurch wird das Mischventil 4 wieder geöffnet. Eine Verschiebung des Pegels am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21, und damit eine  scheinbar niedrigere Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5, tritt nur so lange auf, solange die Kesseltemperatur unterhalb der geforderten Begrenzungstemperatur liegt.



   Eine Verschiebung des Pegels am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 in positiver Richtung, entsprechend einer Vortäuschung eines höheren Sollwertes für die Temperatur des Heizungsvorlaufs 5, die dann eintreten würde, wenn die Kesseltemperatur höher ist als die Heizkessel-Mindesttemperatur und auch höher als der Sollwert für die Temperatur des Heizungsvorlaufs 5, wird durch die Diode 34 verhindert. Eine derartige Sollwert-Verschiebung würde die Regelfunktion beeinträchtigen.



   Ist der Brenner 2 ausgeschaltet, so ist auch der Transistor 31 gesperrt. Eine Beeinflussung des Pegels am nicht   invertie    renden Eingang des Differenzverstärkers 21 ist dann ausgeschlossen. Eine Pegelverschiebung bei ausgeschaltetem Brenner 2 könnte dazu führen, dass der Brenner 2 nicht eingeschaltet würde, obwohl der Istwert der Temperatur des Heizungsvorlaufs 5 unter dem Sollwert liegt.



   Das beschriebene Prinzip zur Verhinderung der Kondensatbildung im Heizkessel 1 lässt sich vorteilhaft auch bei solchen Regelgeräten anwenden, die aus einer Mikroprozessorschaltung, einem Speicher und Interface-Bauteilen zum Anschluss der die Regelung beeinflussenden Bauteile (11, 12, 13, 26) und der zu betätigenden   Bauteile (2, 14)    bestehen. Bei solchen Regelgeräten 15 wird ein Signal zum Schliessen des Mischventils 4 dann erzeugt, wenn bei eingeschaltetem Brenner 2 die Temperatur im Heizkessel 1 unter den mittels des Sollwertgebers 26 beeinflussten Einschaltpunkt für den Heizkessel 1 fällt.

  Solange die Kesseltemperatur höher ist als der Einschaltpunkt für den Heizkessel 1 und tiefer ist als die am Sollwertgeber 26 eingestellte Begrenzungstemperatur wird ausserdem der Öffnungsgrad des Mischventils dadurch beeinflusst, dass die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5 um einen der Differenz zwischen der Kesseltemperatur und der Begrenzungstemperatur proportionalen Betrag in negativer Richtung verschoben wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass wegen der Tatsache, dass bei solchen programmierbaren Regelgeräten 15 Änderungen des Steuerprogramms ohne grossen Aufwand zu realisieren sind, eine Anpassung an besondere Verhältnisse ohne weiteres möglich ist. 

  So kann beispielsweise die Beeinflussung des Öffnungsgrades des Mischventils 4 durch die auf die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf 5 wirkende Differenz zwischen der Kesseltemperatur und der Heizkessel-Mindesttemperatur variabel gestaltet und so den Eigenschaften einer bestimmten Heizungsanlage optimal angepasst werden.



   Voraussetzung für eine optimale Funktion und damit für die sichere Verhinderung der Kondensatbildung im Heizkessel   list,    dass der Antrieb 14 schnell reagiert. Mit Vorteil lässt sich ein elektromotorischer Antrieb verwenden. 



  
 



   DESCRIPTION



   The invention relates to a control device according to the preamble of claim 1.



   With regard to the most economical use of energy and the lowest possible production costs, oil-fired steel boilers for heating systems have been developed, which are characterized by a small boiler content. Due to their design, such boilers must not be operated below a certain temperature, otherwise there is a risk of condensation forming in the combustion chamber, which would lead to the boiler being destroyed by corrosion.



   With such boilers, it is therefore necessary to keep the boiler temperature at a certain value, for example 45 degrees, even when the heat requirement is low, for example at night.



   This is achieved, for example, by switching the burner on as soon as the boiler temperature drops below this value. If the flow temperature required to maintain a certain room temperature is lower than the boiler temperature, the flow temperature is regulated by means of a mixing valve downstream of the boiler. If the setpoint for the flow temperature is increased, for example by switching from night setback to normal operation, the controller will open the mixing valve. However, it can happen that such large quantities of cooled return water flow into the boiler that the boiler temperature drops below the required minimum temperature.



   This problem is solved by installing a special thermostat in the boiler return, which closes the mixing valve when the temperature in the boiler return drops, so that the amount of water flowing from the heating return to the boiler is limited. This solution presupposes that the water is forced to circulate from the boiler flow to the boiler return and therefore normally requires an additional circulation pump.



   The invention has for its object to develop a controller that ensures compliance with a minimum boiler temperature without an additional boiler return thermostat or similar additional device.



   According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.



   An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.



  Show it:
Fig. 1 is a functional diagram of a heating system to be controlled and
Fig. 2 is an electrical schematic diagram of a control device.



   A heating system shown schematically in FIG. 1 has the following structure:
From a boiler 1 with a burner 2, a boiler flow 3 leads to a mixing valve 4. From the mixing valve 4, a heating flow 5 leads to radiators 6. The heating circuit is closed by a heating return 7 connected to the radiators 6 with a circulation pump 8, which is in front of the Boiler 1 branches into a boiler return 9 leading to boiler 1 and a bypass 10 leading to mixing valve 4. There is a boiler sensor 11 measuring the boiler temperature in the boiler 1, and a flow sensor 12 measuring the flow temperature at the heating flow. Another temperature sensor, the outside sensor 13, measures the outside temperature.



  The mixing valve 4 is actuated by a drive 14.



   In the heating system shown in FIG. 1, a three-way mixer is installed as the mixing valve 4. In a somewhat modified structure of a heating system, a four-way mixer is used, in which case the heating return 7 and the boiler return 9 are then connected directly to the four-way mixer and the bypass 10 is omitted.



   On the input side of a control unit 15 shown in FIG. 2, three temperature sensors are connected, namely the boiler sensor 11, the flow sensor 12 and the outside sensor 13. Outputs of the control unit 15 lead to the burner 2 and to the drive 14.



   The control variables for the heating system are formed in a control circuit 16 from the temperature measured by the outside sensor 13 on the one hand and the signal emitted by a setpoint generator 18 containing a timer 17, namely the normalized voltage applied to a line 19 corresponding to the setpoint temperature for the boiler 1 and the normalized voltage present on a line 20 corresponding to the target temperature for the heating flow 5. In the line 20 leading from the control circuit 16 to a first differential amplifier 21 there is a resistor 22, the effect of which will be described later.

  The differential amplifier 21 compares the voltage present on the line 20 for the target temperature of the heating flow 5 with the voltage output by the flow sensor 12 and representing the temperature measured on the heating flow 5 and controls the drive 14 of the mixing valve 4 via a switching device 23.



  This control process causes the mixing valve 4 to open when the measured temperature of the heating flow 5 is lower than the target temperature for the heating flow 5, and to close the mixing valve 4 when the temperature measured at the heating flow 5 is greater than the target temperature for the heating flow 5. Opening the mixing valve 4 means that the opening cross section between the boiler flow 3 and the heating flow 5 is increased and the opening cross section between the bypass 10 and the heating flow 5 is reduced, so that more hot water flows from the boiler flow into the heating circuit (4, 5, 6, 8, 7, 10) is fed.

  Accordingly, closing the mixing valve 4 means that the opening cross section between the boiler flow 3 and the heating flow 5 is reduced and the opening cross section between the bypass 10 and the heating flow 5 is increased, so that less hot water from the boiler flow 3 is fed into the heating circuit.



   The voltage emitted by the boiler sensor 11 and representing the temperature in the boiler 1 is compared by means of a further differential amplifier 24 with the voltage present on the line 19 and representing the target temperature of the boiler 1, and also by means of a further differential amplifier 25 with the voltage output by a target value generator 26 , which - adjustable - represents the limiting temperature for the boiler 1.



  A voltage which corresponds to the difference between the actual and set temperature of the boiler 1 is then present at the output of the differential amplifier 24, and a voltage which corresponds to the difference between the actual temperature of the boiler 1 and the limiting temperature is present at the output of the differential amplifier 25.



   From these two voltages, the value corresponding to the higher temperature is selected with the aid of a link 27, which then influences a flip-flop 28. The flip-flop 28 controls a burner relay 30 via a transistor 29, which switches the burner 2 on and off. The flip-flop 28 is dimensioned such that the switch-on and switch-off points for the burner relay are separated by a certain switching difference of, for example, 6 degrees. The lowest possible switch-on temperature for boiler 1, the minimum boiler temperature, is the difference between the limit temperature and half the switching difference.



   In order to achieve the effect according to the invention, the circuit elements for generating a signal for closing the mixing valve 4 influencing the flow temperature are also required in the event of a drop in the temperature in the boiler 1 triggering a switch-on process for the burner 2 below the minimum boiler temperature influenced by the setpoint generator 26 . These circuit elements can be, for example: a transistor 31, which has a base via a resistor 32 to the output of the multivibrator 28, an emitter via a resistor 33 to the output of the differential amplifier 25, and a collector via a diode 34 to the inverting input of the differential amplifier 21 is connected.



   An undesirable operating state, because the boiler 1 is at risk from corrosion, occurs, for example, when the following initial state is present at the end of a period of time with a reduced room temperature, for example in the early morning: The boiler 1 is at a temperature of 46 degrees, which Temperature in heating flow 5 is 25 degrees, the setpoint for the flow temperature is 25 degrees, the set limit temperature is 45 degrees with a switching difference of 6 degrees.



   If, now controlled by the time switch 17, the setpoint for the flow temperature is increased to the daily normal value corresponding to the prevailing weather, for example 40 degrees, the control unit 15 initiates the opening of the mixing valve via the differential amplifier 21, the switching device 23 and the drive 14 4. As a result, on the one hand, hot water from the boiler 1 passes through the boiler flow 3 and the mixing valve 4 into the heating flow 5, and on the other hand, cooled water from the heating return 7 through the boiler return 9 into the boiler 1. In a boiler 1 with a small boiler content, this would result cause the boiler temperature to drop. To prevent this is the job of transistor 31 and resistors 32 and 33.



  As soon as the switch-on point for the boiler 1 - for example 42 degrees, corresponding to 45 degrees limiting temperature minus half the switching differential of 6 degrees - is reached by the cooled water flowing into the boiler 1, the transistor becomes via the differential amplifier 25, the link 27 and the flip-flop 28 29 conductive and therefore the burner 2 switched on via the burner relay 30. At the same time, transistor 31 becomes conductive via resistor 32, and as a result the voltage level at the non-inverting input of differential amplifier 21 becomes lower, from the ratio of the two resistors 22 and 33 and the voltage level at the output of differential amplifier 25, which is the difference between the instantaneous boiler temperature and set limiting temperature, dependent value shifted.



  This shift causes the differential amplifier 21 to close the mixing valve 4 via the switching device 23 and the drive 14. The shift in the voltage level at the non-inverting input of the differential amplifier 21 thus has the effect within the control device 15 that the target temperature for the heating flow 5 is corrected in the direction of a lower temperature as long as the temperature of the boiler 1 is lower than that set on the target value transmitter 26 Limit temperature. The size of the correction of the target temperature for the heating flow 5 is determined by the size of the difference between the limiting temperature set on the setpoint generator 26 and the temperature of the boiler 1 on the one hand and by the ratio of the values of the two resistors 22 and 33 on the other.

 

   The closing of the mixing valve 4 in turn now again leads to the temperature in the boiler 1 rising due to the burner 2 being switched on. This produces a higher positive level at the output of the differential amplifier 25, which in turn affects the non-inverting input of the differential amplifier 21 via the resistor 33 and the transistor 31. As a result, the mixing valve 4 is opened again. A shift in the level at the non-inverting input of the differential amplifier 21, and thus an apparently lower target temperature for the heating flow 5, only occurs as long as the boiler temperature is below the required limiting temperature.



   A shift in the level at the non-inverting input of the differential amplifier 21 in the positive direction, corresponding to a pretense of a higher setpoint for the temperature of the heating flow 5, which would occur if the boiler temperature is higher than the minimum boiler temperature and also higher than the setpoint for the temperature of the heating flow 5 is prevented by the diode 34. Such a setpoint shift would impair the control function.



   If the burner 2 is switched off, the transistor 31 is also blocked. Influencing the level at the non-inverting input of the differential amplifier 21 is then excluded. A level shift when the burner 2 is switched off could result in the burner 2 not being switched on, even though the actual value of the temperature of the heating flow 5 is below the setpoint.



   The principle described for preventing the formation of condensate in the boiler 1 can also advantageously be used in the case of control devices comprising a microprocessor circuit, a memory and interface components for connecting the components (11, 12, 13, 26) influencing the control and those to be actuated Components (2, 14) exist. In the case of such regulating devices 15, a signal for closing the mixing valve 4 is generated when, with the burner 2 switched on, the temperature in the boiler 1 falls below the switch-on point for the boiler 1 influenced by the setpoint generator 26.

  As long as the boiler temperature is higher than the switch-on point for boiler 1 and lower than the limit temperature set on setpoint generator 26, the degree of opening of the mixing valve is also influenced by the fact that the setpoint temperature for heating flow 5 is proportional to the difference between the boiler temperature and the limit temperature is moved in the negative direction. It is particularly advantageous that, due to the fact that 15 such changes to the control program can be implemented with little effort in the case of such programmable control devices, an adaptation to special conditions is readily possible.

  For example, the influencing of the degree of opening of the mixing valve 4 can be made variable by the difference between the boiler temperature and the minimum boiler temperature, which acts on the target temperature for the heating flow 5, and can thus be optimally adapted to the properties of a particular heating system.



   A prerequisite for an optimal function and thus for the reliable prevention of condensation in the boiler is that the drive 14 reacts quickly. An electric motor drive can be used with advantage.


    

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE 1. Regelgerät (15) für eine witterungs- oder raumtemperaturgeführte und zeitprogrammgesteuerte Vorlauftemperaturregelung einer Heizanlage mit einem Sollwertgeber (26) zur Einstellung einer Begrenzungstemperatur für einen vor dem Betrieb unterhalb einer Heizkessel-Mindesttemperatur zu schützenden Heizkessel (1), gekennzeichnet durch Schaltungsglieder (31, 32, 33,34) für die Erzeugung eines Signals zum Schliessen eines die Vorlauftemperatur beeinflussenden Mischventils (4) bei einem einen Einschaltvorgang für einen Brenner (2) auslösenden Abfall der Temperatur im Heiz kessel (1) unter einen mittels des Sollwertgebers (26) beeinflussten Einschaltpunkt für den Heizkessel (1).  PATENT CLAIMS 1. Control device (15) for a weather or room temperature-controlled and time program-controlled flow temperature control of a heating system with a setpoint device (26) for setting a limiting temperature for a boiler (1) to be protected from operation below a minimum boiler temperature, characterized by circuit elements (31, 32, 33, 34) for generating a signal to close a mixing valve (4) influencing the flow temperature in the event of a drop in the temperature in the boiler (1) triggering a switch-on process for a burner (2) and influenced by means of the setpoint generator (26) Switch-on point for the boiler (1). 2. Regelgerät (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal für das Schliessen des Mischventils (4) abgeleitet ist aus einer durch das Unterschreiten der am Sollwertgeber (26) eingestellten Begrenzungstemperatur verursachten Korrektur der Solltemperatur für den Heizungs vorlauf(5).  2. Control device (15) according to claim 1, characterized in that the signal for closing the mixing valve (4) is derived from a correction caused by the temperature falling below the setpoint generator (26) correction of the setpoint temperature for the heating flow (5) . 3. Regelgerät (15) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Korrektur der Solltemperatur für den Heizungsvorlauf (5) bestimmt ist durch die Grösse der Differenz zwischen der am Sollwertgeber (26) eingestellten Begrenzungstemperatur und der Temperatur des Heizkessels (1).  3. Control device (15) according to claim 2, characterized in that the size of the correction of the target temperature for the heating flow (5) is determined by the size of the difference between the limiting temperature set on the target value transmitter (26) and the temperature of the boiler (1) . 4. Regelgerät (15) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang einer den Brenner (2) ein- und ausschaltenden Kippstufe (28) über einen Widerstand (32) am Basisanschluss eines Transistors (31) liegt und diesen einund ausschaltet, so dass ein zwischen dem Emitteranschluss des Transistors (31), dessen Kollektor über eine Diode (34) mit dem nicht invertierenden Eingang eines auf den Antrieb des Mischventils (4) wirkenden Differenzverstärkers (21) verbunden ist, liegender Widerstand (33) bewirkt, dass im eingeschalteten Zustand des Transistors (31) das Potential des nicht invertierenden Eingangs des Differenzverstärkers (21) in negativer Richtung verschoben wird.  4. Control device (15) according to claim 3, characterized in that the output of a flip-flop (28) which switches the burner (2) on and off is connected via a resistor (32) to the base connection of a transistor (31) and switches this on and off, so that a resistor (33) between the emitter connection of the transistor (31), the collector of which is connected via a diode (34) to the non-inverting input of a differential amplifier (21) acting on the drive of the mixing valve (4) switched on state of the transistor (31) the potential of the non-inverting input of the differential amplifier (21) is shifted in the negative direction. 5. Regelgerät (15) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein eine Mikroprozessorschaltung, einen Speicher und Interface-Bauteile zum Anschluss der die Regelung beeinflussenden Bauteile (11, 12, 13, 26) und der zu betätigenden Bauteile (2, 14) enthaltendes Gerät ist, bei dem ein Signal zum Schliessen des Mischventils (4) erzeugt wird, wenn bei eingeschaltetem Brenner (2) die Temperatur im Heizkessel (1) unter den mittels des Sollwertgebers (26) beeinflussten Einschaltpunkt für den Heizkessel (1) fällt, und, solange die Kesseltemperatur höher ist als der Einschaltpunkt für den Heizkessel (1) und tiefer ist als die am Sollwertgeber (26) eingestellte Begrenzungstemperatur, der Öffnungsgrad des Mischventils (4) dadurch beeinflusst wird,  5. Control device (15) according to claims 1 to 3, characterized in that it is a microprocessor circuit, a memory and interface components for connecting the components influencing the control (11, 12, 13, 26) and the components to be actuated ( 2, 14) containing device in which a signal to close the mixing valve (4) is generated when, when the burner (2) is switched on, the temperature in the boiler (1) falls below the switch-on point for the boiler (26), which is influenced by the setpoint generator (26). 1) falls, and as long as the boiler temperature is higher than the switch-on point for the boiler (1) and lower than the limit temperature set on the setpoint device (26), the degree of opening of the mixing valve (4) is affected, dass die Solltemperatur für den Heizungsvorlauf (5) um einen der Differenz zwischen der Kesseltemperatur und der Begrenzungstemperatur proportionalen Betrag in negativer Richtung verschoben wird.  that the target temperature for the heating flow (5) is shifted in the negative direction by an amount proportional to the difference between the boiler temperature and the limiting temperature.
CH5588/84A 1984-11-22 1984-11-22 Regelgeraet for a heating system. CH665706A5 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH5588/84A CH665706A5 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Regelgeraet for a heating system.
DE19843446167 DE3446167A1 (en) 1984-11-22 1984-12-18 Controller for a heating system
SE8505497A SE458399B (en) 1984-11-22 1985-11-20 CONTROL DEVICE FOR A HEATING SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH5588/84A CH665706A5 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Regelgeraet for a heating system.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH665706A5 true CH665706A5 (en) 1988-05-31

Family

ID=4296100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH5588/84A CH665706A5 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Regelgeraet for a heating system.

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH665706A5 (en)
DE (1) DE3446167A1 (en)
SE (1) SE458399B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0565853A1 (en) * 1992-04-15 1993-10-20 Landis & Gyr Technology Innovation AG Method and device for in-temperature regulation of a heating system and control unit for carrying out the process

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1382919A1 (en) 2002-07-16 2004-01-21 Siemens Building Technologies AG Method of optimizing the power-on point of a burner near the minimum operational temperature range of a boiler
US10649508B1 (en) * 2019-02-20 2020-05-12 Computime Ltd. Modulated heating/cooling system control

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2713387C3 (en) * 1977-03-23 1982-01-07 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid Heating system
DE2919751C2 (en) * 1979-05-16 1982-12-09 Dietrich H. 6923 Waibstadt Weisse Operating circuit for a heat pump combined with a boiler
DE3235364C2 (en) * 1982-09-24 1984-08-09 Danfoss A/S, Nordborg Hot water heating system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0565853A1 (en) * 1992-04-15 1993-10-20 Landis & Gyr Technology Innovation AG Method and device for in-temperature regulation of a heating system and control unit for carrying out the process

Also Published As

Publication number Publication date
DE3446167A1 (en) 1986-05-22
SE8505497D0 (en) 1985-11-20
SE458399B (en) 1989-03-20
DE3446167C2 (en) 1992-07-23
SE8505497L (en) 1986-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0056445B1 (en) Method and apparatus for controlling a heating system
DE3020228C2 (en) Safety device for fuel-heated devices
CH665706A5 (en) Regelgeraet for a heating system.
DE2910294C2 (en) Temperature controller
DE2832810C2 (en) Protection circuit against low-temperature corrosion of a boiler that can be heated by means of a burner
CH636944A5 (en) Regulating device for a weather-dependent and time programme-controlled flow-temperature control of a heating system
DE2307109A1 (en) HEATING UNIT FOR HOT WATER AND HOT WATER
CH692757A5 (en) Fuzzy control of space heating installation
DE4135509C2 (en) Method for controlling a speed-adjustable circulation pump used in a circulation circuit of a heating system
EP0556736A1 (en) Method of controlling a boiler
EP0563752B1 (en) Method of optimizing the running times of a burner and the number of burner-starts per unit of time in a heating installation
DE3838005C2 (en)
EP0279771A1 (en) Method for regulating the flow of combustion air in a fuel-heated heat source
DE2529858C2 (en) Method and device for regulating a heat transfer system
DE4331917C2 (en) Method for controlling a heating system
EP0001826A1 (en) Hot-water heating system
DE2558509A1 (en) Control unit for electric flow heater - has differential pressure switch operated by venturi tube with pipe bypass sections
EP0107774B2 (en) Heating control system
AT397425B (en) CONTROL PROCEDURE FOR A HEATING SYSTEM
DE19511366B4 (en) Method for controlling a heating system
DE3032089A1 (en) Central heating system circulation pump switching control - using counter indexed by shutting down pulses for mixer valve
EP0036567B1 (en) Control device for a water circulation heater
DE3407795C1 (en) Heating system with a heat pump
EP0327785B1 (en) Control method for a heat source
CH676145A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PUE Assignment

Owner name: LGZ LANDIS & GYR ZUG AG TRANSFER- SIEMENS BUILDING

PL Patent ceased