CH674256A5 - - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Regler zur Durchführung des Verfahrens gemäss Oberbegriff des s Anspruches 7. The invention relates to a method for operating a heating system according to the preamble of claim 1 and a controller for carrying out the method according to the preamble of claim 7.
Es sind verschiedene Heizungsanlagen und Verfahren bekannt, um die Kondensatbildung im Heizkessel beim Betrieb im Niedertemperaturbereich zu vermeiden bzw. schnell zu beseitigen. Various heating systems and methods are known in order to avoid or quickly eliminate the formation of condensate in the boiler during operation in the low temperature range.
i o Die DE-AS 28 32 810 beschreibt eine Heizungsanlage mit einer Schutzschaltung gegen Niedertemperaturkorrosion. Hierzu ist am oberen Teil und am unteren Teil des Heizkessels je ein Temperaturfühler angeordnet, die an einem den Brenner steuernden Schaltkreis angeschlossen sind. Letzterer bildet aus den von 15 den Temperaturfühlern abgefühlten Kesselwassertemperaturen einen Mittelwert. Beim Absinken des gesamten Mittelwertes unter einen ersten vorbestimmten Wert wird der Brenner eingeschaltet und beim Ansteigen des genannten Mittelwertes über einen zweiten vorbestimmten Wert wird der Brenner wieder abgeschaltet. 20 Ein erster und ein zweiter Betriebsbereich werden durch eine Schwellwertschaltung festgelegt, die beim Überschreiten einer vorbestimmten Vorlauftemperatur die beiden vorbestimmten Werte erhöht, wodurch der Brenner später ausgeschaltet wird, i o DE-AS 28 32 810 describes a heating system with a protective circuit against low-temperature corrosion. For this purpose, a temperature sensor is arranged on the upper part and on the lower part of the boiler, which are connected to a circuit controlling the burner. The latter forms an average of the boiler water temperatures sensed by 15 of the temperature sensors. When the total mean value drops below a first predetermined value, the burner is switched on and when the mean value mentioned rises above a second predetermined value, the burner is switched off again. 20 A first and a second operating range are defined by a threshold value circuit, which increases the two predetermined values when a predetermined flow temperature is exceeded, as a result of which the burner is later switched off,
also der Heizkessel mit einer höheren Kesseltemperatur gefahren 25 wird. Abgesehen davon, dass die Anlage relativ kompliziert ist, ist ein Unterschreiten der Kesselminimaltemperatur nicht möglich. Ausserdem bleibt das Wärmeabgabesystem stets eingeschaltet, so dass ein schnelles Hochfahren des Heizkessels nicht möglich ist. So the boiler is operated with a higher boiler temperature 25. Apart from the fact that the system is relatively complicated, it is not possible to fall below the minimum boiler temperature. In addition, the heat emission system always remains switched on, so that the boiler cannot be started up quickly.
Beim Verfahren und der Heizungsanlage nach der DE-PS 30 25 49 561 wird die Schalttemperaturgrösse eines Zweipunktreglers in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsanforderung zu unteren Leistungsbereichen hin vergrössert, um die Brennerlaufzeiten in unteren Leistungsbereichen zu vergrössern. Das dort beschriebene Verfahren und die entsprechende Einrichtung wei-35 sen aber den Nachteil auf, dass sie die Kesselminimaltemperatur unberücksichtigt lassen, so dass zwar längere Brennerlaufzeiten in den unteren Leistungsbereichen gegeben sind, die jedoch vielfach zu kurz sind, um die Kesselminimaltemperatur zu erreichen. Dies führt zu Kondensatbildung im Heizkessel, und die Folge davon 40 ist Korrosion. In the method and the heating system according to DE-PS 30 25 49 561, the switching temperature size of a two-point controller is increased depending on the respective power requirement to lower power ranges in order to increase the burner running times in the lower power ranges. However, the method and the corresponding device described there have the disadvantage that they do not take into account the minimum boiler temperature, so that longer burner operating times are given in the lower output ranges, but these are often too short to reach the minimum boiler temperature. This leads to condensation in the boiler and the consequence of this is corrosion.
Die DE-OS 31 10 143 beschreibt weiter eine Heizungsanlage, bei der der Heizkessel unter die Heizkesselminimaltemperatur gefahren werden kann. Hierzu wird der Heizkessel bei zu Kondensat im Kessel führenden Temperaturen periodisch, zum Bei-■»5 spiel nach fünfmaligem Brennereinschalten auf eine solche Kesseltemperatur hochgefahren, bei der sich ansammelndes Kondensatverdampft. Nachteilig ist, dass sich zwischen den periodischen Hochfahrphasen während längerer Zeit Kondensat ansammelt und seine schädigende Wirkung entfaltet. DE-OS 31 10 143 further describes a heating system in which the boiler can be operated below the minimum boiler temperature. For this purpose, the boiler is periodically raised to a boiler temperature at which temperatures lead to condensate in the boiler, for example after the burner has been switched on five times, at which the condensate that accumulates evaporates. It is disadvantageous that condensate accumulates for a long time between the periodic start-up phases and has its damaging effect.
so Zur Vermeidung der obigen Nachteile ist es weiter bekannt, die Schalttemperaturgrösse über den ganzen Betriebsbereich wenigstens annähernd konstant zu halten und in einem ersten Betriebsbereich oberhalb der Kesselminimaltemperatur der Heizkurve zu folgen und in einem zweiten Temperaturbereich unter-55 halb der Kesselminimaltemperatur nicht mehr der Heizkurve zu folgen, sondern der Kesselminimaltemperatur. Dies fuhrt allerdings dazu, dass bei reduziertem Betrieb, beispielsweise in der Übergangszeit oder bei Frostschutz, die Heizwassertemperatur zu hoch ist. To avoid the above disadvantages, it is also known to keep the switching temperature variable at least approximately constant over the entire operating range and to follow the heating curve in a first operating range above the minimum boiler temperature and no longer to the heating curve in a second temperature range below -55 half the minimum boiler temperature but the minimum boiler temperature. However, this leads to the heating water temperature being too high during reduced operation, for example during the transition period or when there is frost protection.
so Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Regler der eingangs genannten Art so auszubilden, dass trotz Berücksichtigung der Kesselminimaltemperatur der Betrieb der Heizungsanlage bei jeder Aussentemperatur optimal der Heizkurve angepasst werden kann, wodurch die Kondensatbildung vermie-65 den bzw. innerhalb kurzer Perioden rasch beseitigt wird und die Heizwassertemperatur nicht zu hoch ist, wodurch Heizenergie eingespart werden kann. The object of the invention is to develop a method and a controller of the type mentioned at the outset such that, despite taking into account the minimum boiler temperature, the operation of the heating system can be optimally adapted to the heating curve at any outside temperature, as a result of which condensate formation is avoided or within short periods is removed quickly and the heating water temperature is not too high, which can save heating energy.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss: According to the invention, the object is:
3 3rd
674 256 674 256
a) bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ; und b) beim eingangs genannten Regler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 a) in the aforementioned method by the characterizing features of claim 1; and b) in the controller mentioned at the outset by the characterizing features of claim 7
gelöst. solved.
Dadurch, dass man auch im zweiten Betriebsbereich den Heizkessel und den Brenner primär nach der Heizkurve betreibt, die ja den optimalen Leistungsbedarf in Abhängigkeit von der Aussentemperatur angibt, kann der Heizkessel auf tiefere Temperaturen abfallen, bevor der Brenner wieder einschaltet und den Heizkessel auf die Kesselminimaltemperatur plus konstante Temperaturgrösse aufheizt. Im Mittel gesehen ergeben sich dadurch tiefere Heizkessel- und Vorlauftemperaturen fur das Wärmeabgabesystem. Dennoch kommt es zu keiner schädlichen Kondensatbildung in dem Heizkessel bzw. eine solche wird innert kurzer Perioden rasch beseitigt, da der Heizkessel stets um eine konstante Temperaturgrösse über die Kesselminimaltemperatur aufgeheizt wird. By operating the boiler and burner primarily in the second operating range according to the heating curve, which indicates the optimal power requirement depending on the outside temperature, the boiler can drop to lower temperatures before the burner switches on again and the boiler to the minimum boiler temperature plus constant temperature variable heats up. Seen on average, this results in lower boiler and flow temperatures for the heat emission system. Nevertheless, there is no harmful formation of condensate in the boiler or such is quickly eliminated within short periods, since the boiler is always heated to a constant temperature above the minimum boiler temperature.
Vorteilhafte Ausfuhrungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Advantageous embodiments of the method are described in claims 2 to 6.
Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2, wodurch das Hochfahren des Heizkessels und die Beseitigung etwaiger Kondensatreste schneller erfolgt. Das An- und Abschalten des Wärmeabgabesystems kann durch ein Misch- bzw. Mehrwegventil gemäss Anspruch 4 erfolgen, vorzugsweise jedoch mittels einer Umwälzpumpe nach Anspruch 3. The configuration of the method according to claim 2 is particularly advantageous, as a result of which the boiler starts up and any condensate residues are removed more quickly. The heat emission system can be switched on and off by a mixing or reusable valve according to claim 4, but preferably by means of a circulation pump according to claim 3.
Die Heizkesseltemperatur kann gemäss Anspruch 5 entweder direkt am Kessel gemessen werden oder gemäss Anspruch 6 indirekt am Vorlauf des Wärmeabgabesystems, wobei dann die Umwälzpumpe während des Aufheizens nicht vollständig ausgeschaltet werden kann, sondern in reduziertem Betrieb weiterlaufen muss. The boiler temperature can either be measured directly on the boiler or, according to claim 6, indirectly at the flow of the heat emission system, in which case the circulation pump cannot be switched off completely during heating, but must continue to run in reduced operation.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen: Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 : das Schema einer Heizungsanlage ohne Mischvorrichtung; Fig. 1: the scheme of a heating system without a mixing device;
Fig. 2: das Schema einer Heizungsanlage mit Mischvorrichtung; 2: the diagram of a heating system with a mixing device;
Fig. 3: das Regeldiagramm einer Heizungsanlage in Abhängigkeit von der Aussentemperatur; 3: the control diagram of a heating system as a function of the outside temperature;
Fig. 4: die Heizkesseltemperatur im Betriebszustand Bx der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Zeit; 4: the boiler temperature in the operating state Bx of FIG. 3 as a function of time;
Fig. 5: das Betriebsdiagramm des Brenners und der Umwälzpumpe nach dem Verfahren gemäss Fig. 4; 5: the operating diagram of the burner and the circulation pump according to the method according to FIG. 4;
Fig. 6: ein zweites Beispiel der Heizkesseltemperatur im Betriebszustand Bx der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Zeit; und 6 shows a second example of the boiler temperature in the operating state Bx of FIG. 3 as a function of time; and
Fig. 7: das Betriebsdiagramm des Brenners und der Umwälzpumpe nach dem Verfahren gemäss Fig. 6. 7: the operating diagram of the burner and the circulation pump according to the method of FIG. 6.
Die Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage, die einen Heizkessel 2 aufweist, der von einem Brenner 4 beheizt wird. An dem Heizkessel 2 ist ein Wärmeabgabesystem 6 über einen Vorlauf 8 und einen Rücklauf 10 angeschlossen. Im Vorlauf 8 ist eine Umwälzpumpe 12 angeordnet. Ein Regler 14 dient zur Steuerung der Heizungsanlage und ist einerseits über eine Leitung 16 mit dem Brenner 4, über eine Leitung 18 mit einem Temperaturfühler 20 für die Aussentemperatur Ta, über eine Leitung 22 mit der Umwälzpumpe 12 und über eine Leitung 24 mit einem Temperaturfühler 26 für die Heizkesseltemperatur Tr verbunden. Anstelle der Leitung 24 und des Temperaturfühlers 26 kann eine Leitung 28 für einen Temperaturfühler 30 vorgesehen sein, der am Vorlauf 8 nach der Umwälzpumpe 12 angeordnet ist und die Temperatur TK1 des Heizkessels 2 misst. 1 shows a heating system which has a boiler 2 which is heated by a burner 4. A heat emission system 6 is connected to the boiler 2 via a flow 8 and a return 10. A circulation pump 12 is arranged in the feed 8. A controller 14 is used to control the heating system and is on the one hand via a line 16 to the burner 4, via a line 18 with a temperature sensor 20 for the outside temperature Ta, via a line 22 with the circulation pump 12 and via a line 24 with a temperature sensor 26 connected for the boiler temperature Tr. Instead of the line 24 and the temperature sensor 26, a line 28 can be provided for a temperature sensor 30, which is arranged on the flow line 8 after the circulation pump 12 and measures the temperature TK1 of the boiler 2.
Die Heizungsanlage der Fig. 2 entspricht jener der Fig. 1, wobei zusätzlich vor der Umwälzpumpe 12 im Vorlauf 8 eine Mischvorrichtung 32 angeordnet ist, die mit einer Bypassleitung 34 mit dem Rücklauf 10 verbunden ist und über eine Leitung 36 am Regler 14 angeschlossen ist. The heating system of FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, a mixing device 32 being additionally arranged upstream of the circulation pump 12 in the flow 8, which is connected to the return 10 by a bypass line 34 and is connected to the controller 14 via a line 36.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Betrieb der Heizungsanlage gemäss Fig. 1 beschrieben. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Heizungsanlage gemäss einer Heizkurve KH betrieben, die die optimale Heizkesseltemperatur TK in Abhängigkeit von der Aussentemperatur TAangibt. The method for operating the heating system according to FIG. 1 is described below. As can be seen from Fig. 3, the heating system is operated according to a heating curve KH, which indicates the optimal boiler temperature TK as a function of the outside temperature TA.
Der Regler 14 ist mit einem nicht näher dargestellten Schaltglied ausgerüstet, welches auf die Kesselminimaltemperatur T^n eingestellt ist und welches den Regler wechselweise zwischen einem ersten Betriebsbereich Bi und einem zweiten Betriebsbereich B2 umschaltet. Im ersten Betriebsbereich B[ erfolgt die Steuerung der Heizungsanlage anhand der Heizkurve KH. Unterschreitet die Heizkesseltemperatur TK bei gegebener Aussentemperatur Ta die Heizkurve KH, so wird der Brenner 4 eingeschaltet und brennt bei laufender Umwälzpumpe 12 solange bis die Heizkesseltemperatur um die Schalttemperaturgrösse The controller 14 is equipped with a switching element, not shown, which is set to the boiler minimum temperature T ^ n and which alternately switches the controller between a first operating area Bi and a second operating area B2. In the first operating area B [the heating system is controlled using the heating curve KH. If the boiler temperature TK falls below the heating curve KH for a given outside temperature Ta, the burner 4 is switched on and burns with the circulating pump 12 running until the boiler temperature falls by the switching temperature
Si = ATkon Si = ATkon
über die Abschaltkurve KA angestiegen ist. Im zweiten Betriebsbereich B2, in dem die Heizkurve KH unterhalb der Kesselminimaltemperatur Tjcmin liegt, setzt sich die Schalttemperaturgrösse S2 zusammen aus der Temperaturdifferenz ATvar zwischen der Heizkurve KH und der Heizkesselminimaltemperatur TKmin plus der wenigstens annähernd konstanten Temperaturgrösse ATkon gemäss der Formel has risen above the switch-off curve KA. In the second operating range B2, in which the heating curve KH is below the minimum boiler temperature Tjcmin, the switching temperature variable S2 is made up of the temperature difference ATvar between the heating curve KH and the minimum boiler temperature TKmin plus the at least approximately constant temperature variable ATkon according to the formula
S2 = ATkon + ATvar Für den in Fig. 3 angedeuteten Betriebszustand Bx ergibt sich damit gemäss Fig. 4 ein Kurvenverlauf Kjkx der Kesseltemperatur, der zwischen der Heizkurve KH und der Abschaltkurve KA hin- und herpendelt. Wie aus den zugehörigen Betriebsdiagrammen der Fig. 5 für den Brenner 4 und die Umwälzpumpe 12 hervorgeht, wird beim Absinken der Heizkesseltemperatur TK unter die Heizkurve KH, beispielsweise auf 20 °C, die Umwälzpumpe ausgeschaltet (Phase U2x) und gleichzeitig der Brenner eingeschaltet (Phase Flx). Nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur TKmin; beispielsweise 50 °C, wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet (Phase Ulx). Das Abschalten des Brenners erfolgt erst nach Überschreiten der Abschaltkurve KA (Phase F2x). Aus dem Kurvenverlauf der Fig. 4 ergibt sich, dass die Heizkesseltemperatur Tk im zweiten Betriebsbereich B2 gesamthaft niederer gehalten werden kann als nach dem Betriebsverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem sie lediglich im Bereich ATkon zwischen der Heizkesselminimaltemperatur T^,, und der Abschaltkurve KA hin- und heipendeln müsste. S2 = ATkon + ATvar For the operating state Bx indicated in FIG. 3, this results in a curve profile Kjkx of the boiler temperature according to FIG. 4, which oscillates back and forth between the heating curve KH and the switch-off curve KA. 5 for the burner 4 and the circulation pump 12, when the boiler temperature TK drops below the heating curve KH, for example to 20 ° C., the circulation pump is switched off (phase U2x) and at the same time the burner is switched on (phase Flx). After reaching the minimum boiler temperature TKmin; for example 50 ° C, the circulation pump is switched on again (phase Ulx). The burner is only switched off after the switch-off curve KA has been exceeded (phase F2x). 4 shows that the boiler temperature Tk in the second operating area B2 can be kept lower overall than according to the operating method according to the prior art, in which it is only in the area ATkon between the minimum boiler temperature T ^ ,, and the shutdown curve KA would have to shake back and forth.
Die Fig. 6 zeigt einen abgewandelten Kurvenverlauf K'tkx der Heizkesseltemperatur und die Fig. 7 das zugehörige Betriebsdiagramm für den Brenner 4 und die Umwälzpumpe 12. In diesem Betriebsfall wird beim Absinken der Heizkesseltemperatur TK unter die Heizkurve KH die Umwälzpumpe wiederum ausgeschaltet (Phase U'2x) und gleichzeitig der Brenner eingeschaltet (Phase F'ix). Nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur TKtnjn wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet (Phase U'lx). Durch das kühlere Wasser des Wärmeabgabesystems sinkt jedoch die Heizkesseltemperatur TK plötzlich ab. Sinkt die Heizkesseltemperatur Tk um mehr als eine bestimmte Temperaturgrösse ÄTkonl von beispielsweise 2 ° C unter die Heizkesselminimaltemperatur TKmin,s0 wird die Umwälzpumpe wieder ausgeschaltet (Phase U'2x), worauf die Heizkesseltemperatur TK wieder ansteigt. Dieses Pendeln um die Heizkesselminimaltemperatur T^in in der Temperaturgrösse ATitonj erfolgt solange, bis sich das Wärmeabgabesystem soweit aufgeheizt hat, dass beim Einschalten der Umwälzpumpe kein Temperaturabfall der Temperaturgrösse ATkoni auftritt und sich der Heizkessel um die Temperaturgrösse ATkon über die Heizkesselminimaltemperatur Tjünin erwärmen kann, worauf der Brenner abgeschaltet wird (Phase F'2x). Durch diese Betriebsweise erfolgt ein schnelleres Aufheizen des Heizkessels und damit auch ein schnelleres Verdampfen eines etwaigen Kondensates. FIG. 6 shows a modified curve profile K'tkx of the boiler temperature and FIG. 7 shows the associated operating diagram for the burner 4 and the circulation pump 12. In this operating case, when the boiler temperature TK drops below the heating curve KH, the circulation pump is switched off again (phase U '2x) and the burner switched on at the same time (phase F'ix). After the minimum boiler temperature TKtnjn has been reached, the circulation pump is switched on again (phase U'lx). Due to the cooler water of the heat delivery system, however, the boiler temperature TK suddenly drops. If the boiler temperature Tk falls by more than a certain temperature variable ÄTkonl of, for example, 2 ° C below the minimum boiler temperature TKmin, s0 the circulation pump is switched off again (phase U'2x), whereupon the boiler temperature TK rises again. This oscillation around the minimum boiler temperature T ^ in in the temperature variable ATitonj takes place until the heat emission system has heated up to such an extent that when the circulation pump is switched on there is no temperature drop in the temperature variable ATkoni and the boiler can warm up by the temperature variable ATkon above the minimum boiler temperature Tjünin, whereupon the burner is switched off (phase F'2x). This mode of operation means that the boiler heats up faster and thus any condensate evaporates faster.
Die Heizungsanlage gemäss der Fig. 2 wird in analoger Weise 2 is in an analogous manner
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
674 256 674 256
wie die Heizungsanlage gemäss Fig. 1 betrieben, wobei zusätzlich zum Ein- und Ausschalten der Umwälzpumpe 12 synchron auch die Mischvorrichtung 32 ein- und ausgeschaltet wird. 1, with the mixing device 32 being switched on and off synchronously in addition to switching the circulation pump 12 on and off.
Für den Fall, dass zur Messung der Heizkesseltemperatur TK1 anstelle des Temperaturfühlers 26 im Heizkessel 2 ein Temperaturfühler 30 im Vorlauf 8 des Wärmeabgabesystems 6 verwendet wird, darf die Umwälzpumpe 12 in der Aufheizphase nicht ganz abgeschaltet werden, sondern muss auf reduzierten Betrieb umgeschaltet werden. In the event that a temperature sensor 30 is used in the flow 8 of the heat emission system 6 instead of the temperature sensor 26 in the boiler 2 to measure the boiler temperature TK1, the circulation pump 12 must not be switched off completely in the heating-up phase, but must be switched to reduced operation.
Der hier verwendete Begriff Schaltglied ist in allgemeinster 5 Form zu verstehen und erstreckt sich insbesondere auch auf elektronische Steuerungen und Programme. The term switching element used here is to be understood in the most general 5 form and in particular also extends to electronic controls and programs.
G G
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |