Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage gemäss dem einleitenden Teil des unabhängigen Anspruches.
Beim Betrieb einer bekannten Heizungsanlage wird in der Regel die Umwälzpumpe mit konstanter Drehzahl ständig in Betrieb gehalten. Dabei ist gegebenenfalls eine Abschaltung der Umwälzpumpe während Brennerstillstandszeiten, während Absenkzeiten oder während des Sommerbetriebes vorgesehen.
Dadurch ergibt sich jedoch immer noch der Nachteil eines entsprechend hohen Anteiles an Hilfsenergie, der für den Betrieb der Umwälzpumpe bereitgestellt werden muss.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem nur ein geringes Mass an Hilfsenergie bereitgestellt werden muss.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird sichergestellt, dass die Umwälzpumpe während des überwiegenden Teiles der Betriebszeit der Heizanlage mit nur geringer Drehzahl betrieben wird oder stillsteht und daher nur eine entsprechend geringe Leistung erbringen muss.
Bei Betrieb des Heizgerätes wird die Umwälzpumpe, solange die Differenz zwischen der Soll-Vorlauftemperatur und der Ist-Vorlauftemperatur über einem festgelegten Wert liegt, mit niedriger Drehzahl betrieben, unabhängig vom Betriebszustand des Heizgerätes, das heisst, unabhängig davon, ob das Heizgerät mit Volllast oder mit Teillast betrieben wird.
Die Erhöhung der Drehzahl der Umwälzpumpe kurz vor Erreichen der Soll-Vorlauftemperatur wirkt einer Erhöhung der Schalthäufigkeit des Heizgerätes entgegen. So wird durch die Erhöhung der Drehzahl der Umwälzpumpe die wasserseitige Temperaturspreizung an einem Wärmetauscher des Heizgerätes vermindert. Dadurch wird der obere Schaltpunkt, das heisst die Soll-Vorlauftemperatur durch die geringere Spreizung später erreicht und dadurch pro Brennerlauf mehr Energie in das gesamte Heizsystem eingebracht, wodurch auch nach einer Abschaltung des Heizgerätes der untere Schaltpunkt, bei dem ein abermaliger Start des Heizgerätes erfolgt, später erreicht wird.
Nach Erreichen der Soll-Vorlauftemperatur schaltet das Heizgerät ab. Die Drehzahl der Umwälzpumpe wird bis zum nächsten Start des Heizgerätes oder bis zur anderweitig vorgegebenen Abschaltung der Umwälzpumpe reduziert.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich aufgrund der überwiegend niedrigen Pumpendrehzahl neben der Reduzierung des Hilfsenergiebedarfs der Vorteil einer Verminderung beziehungsweise Vermeidung von Kondensatbildung beim Startvorgang eines brennerbetriebenen Heizgerätes und einer Verminderung beziehungsweise Vermeidung von Strömungsgeräuschen.
Bei einem modulierend arbeitenden Heizgerät auf der Basis "hohe Abweichung zwischen Ist- und Soll-Vorlauftemperatur = Volllast" und "geringe Soll-Ist-Temperaturabweichung = Teillast" ergibt sich durch die niedrige Drehzahl der Umwälzpumpe bei Betrieb des Heizgerätes auch der Vorteil, dass es entsprechend schnell zu einer hohen Vorlauftemperatur kommt und daher das Heizgerät, länger als dies bei höheren Drehzahlen der Umwälzpumpe der Fall wäre, im Teillastbereich betrieben wird. Dadurch kommt es unter anderem weiterhin zu einer Verminderung der Schalthäufigkeit des Heizgerätes.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass die Drehzahl der Umwälzpumpe mit geringer werdender Differenz zwischen den Soll- und Ist-Vorlauftemperaturen mehr und mehr erhöht wird, wodurch sich weiterhin Einsparungen an Hilfsenergie ergeben.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird erreicht, dass die Restwärme aus dem Heizgerät nach dessen Stillsetzung rasch abgeführt werden kann und dass es dabei nicht zur Ausbildung von Siedegeräuschen kommt.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil eines sehr geringen oder nicht vorhandenen Heizmitteldurchflusses durch das Heiznetz, zum Beispiel bei geschlossenen Thermostatventilen, der schnell zu einem Abschalten des Heizgerätes führt.
Um eine möglichst geringe Schalthäufigkeit des Heizgerätes und um den Wirkungsgrad desselben zu erhöhen und den Schadstoffausstoss zu reduzieren, ist es vorteilhaft, das erfindungsgemässe Verfahren gemäss den Merkmalen des Anspruches 6 durchzuführen.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass einerseits durch die Erhöhung der Drehzahl der Umwälzpumpe von zum Beispiel von 750 min<-><1> auf zum Beispiel 1.850 min<-><1>, wie bereits erwähnt, mehr Heizenergie in das Heizsystem während der Brennerlaufzeit eingespeist und durch die Reduzierung der Drehzahl der Umwälzpumpe von zum Beispiel 1.850 min<-><1> auf 750 min<-><1> während der übrigen Zeit dem Heizsystem die Energie nur entsprechend langsam entzogen und der Hilfsenergiebedarf minimiert wird. Dadurch ergibt sich insgesamt eine erhebliche Verminderung der Schalthäufigkeit des Heizgerätes.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich aufgrund der überwiegend niedrigen Pumpendrehzahl von zum Beispiel 750 min<-><1> neben der Reduzierung des Hilfsenergiebedarfs der Vorteil einer Verminderung der Schalthäufigkeit der Heizeinrichtung. Ausserdem wird durch die beim Start der Heizeinrichtung bei einem neuen Zyklus herrschende niedrige Drehzahl der Umwälzpumpe eine weitgehende Vermeidung der Kondensatbildung bei einem brennerbe triebenen Heizgerät und eine Verminderung beziehungsweise Vermeidung von Strömungsgeräuschen erreicht.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Heizanlage,
Fig. 2a ein Diagramm des Verlaufs der Vorlauftemperatur der Heizanlage bei einem Betrieb mit niedriger Drehzahl der Umwälzpumpe, von zum Beispiel 750 min<-><1>,
Fig. 2b ein Diagramm des Schaltverhaltens der Heizeinrichtung der Heizanlage bei einem Betrieb mit niedriger Drehzahl der Umwälzpumpe,
Fig. 2c ein Diagramm des Pumpenbetriebs,
Fig. 3a ein Diagramm des Verlaufs der Vorlauftemperatur der Heizanlage bei einem Betrieb einer Heizeinrichtung nach dem erfindungsgemässen Verfahren,
Fig. 3b ein Diagramm des Schaltverhaltens der Heizeinrichtung der Heizanlage bei einem Betrieb nach dem erfindungsgemässen Verfahren und
Fig.
3c ein Diagramm des Pumpenbetriebs nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit niedriger Drehzahl von zum Beispiel 750 min<-><1> und bei Annäherung an den oberen Schaltpunkt mit höherer Drehzahl von zum Beispiel 1.850 min<-><1>.
Eine Heizanlage 1 weist einen von einem Brenner 2 beaufschlagten Wärmetauscher 3 auf, der über eine Vorlaufleitung 4 mit einer Heizungsanlage 5, die zum Beispiel Heizkörper aufweist, verbunden ist. Diese Heizungsanlage 5 ist über eine Rücklaufleitung 6 mit dem Einlauf des Wärmetauschers 3 verbunden, wobei die Rücklaufleitung 6 aus einer zu einer Umwälzpumpe 16 führenden Verbindungsleitung 7 und einer an die Umwälzpumpe 16 anschliessenden Anschlussleitung 10 gebildet ist, die den Anschluss an den Wärmetauscher 3 herstellt.
Der Brenner 2 ist über eine Gasleitung 15, in der ein mit einem Antrieb 17 versehenes, proportional arbeitendes Gasventil 18 angeordnet ist, mit Gas versorgbar.
Der Antrieb 17 des Ventiles 18 ist mit einer Steuereinheit 19 über eine Leitung 23 verbunden. An der Steuereinheit 19 ist auch ein Vorlauftemperaturfühler 20, der in der Vorlaufleitung 4 angeordnet ist, über eine Leitung 21 angeschlossen. Weiter ist ein Motor 22, der die Umwälzpumpe 16 antreibt und in seiner Drehzahl veränderbar ist, über eine Leitung 25 an die Steuereinheit 19 angeschlossen, die ihrerseits über eine Leitung 26 mit einem Soll-Wert-Geber 27 verbunden ist.
Die Steuereinheit 19 ermittelt die Differenz zwischen der vom Temperaturfühler 20 erfassten Ist-Vorlauftemperatur und dem vom Soll-Wert-Geber 27 festgelegten Soll-Wert der Vorlauftempera tur. Die Umwälzpumpe 16 wird bei Betrieb des Brenners 2 mit geringer Drehzahl von zum Beispiel 750 min<-><1> betrieben, solange die Differenz zwischen dem Soll-Wert der Vorlauftemperatur und der Ist-Vorlauftemperatur einen bestimmten Mindestwert, etwa 1 bis 3 K, nicht unterschreitet.
Wird dieser Punkt erreicht, so wird die Pumpe mit höherer Drehzahl von zum Beispiel 1.850 min<-><1> betrieben. Dabei kann auch die Leistung des Brenners 2 durch Drosseln des Ventiles 18 reduziert werden.
Wird der Brenner 2 bei Erreichen der Soll-Vorlauftemperatur abgestellt, so wird die Pumpe für eine vorgegebene kurze Zeitspanne, zum Beispiel einige Sekunden, mit hoher Drehzahl weiter betrieben, um die Wärme aus dem Wärmetauscher 3 abzuführen. Danach wird die Umwälzpumpe 16 für eine bestimmte Zeit mit geringer Drehzahl betrieben und/oder stillgesetzt, um Energie zu sparen. Diese Zeiten sind im Soll-Wert-Geber 27 gespeichert.
Liegt wieder eine Wärmeanforderung vor, so wird während des Starts des Brenners 2 die Umwälzpumpe 16 mit niedriger Drehzahl betrieben. Dieser Betrieb der Pumpe 16 wird solange aufrecht erhalten, bis die Differenz zwischen der Ist-Vorlauftemperatur und dem Soll-Wert der Vorlauftemperatur auf einen vorgegebenen geringen Wert abgesunken ist.
Die Erhöhung der Drehzahl der Umwälzpumpe 16 kann stufig oder stufenlos erfolgen.
Die Fig. 2a zeigt den Verlauf der Vorlauftemperatur bei einer Heizanlage nach der Fig. 1, die mit einer mit durchgehend niedriger Drehzahl von zum Beispiel 750 min<-><1> laufenden Umwälzpumpe 16 betrieben wird. Dabei ist klar zu ersehen, dass sich ein häufiges Pendeln der Vorlauftemperatur zwischen einer Abschalttemperatur und einer Einschalttemperatur für die Heizeinrichtung ergibt.
Dies ist auch klar aus der Fig. 2b zu ersehen, und aus der Fig. 2c ist zu ersehen, dass die Umwälzpumpe 16 dauernd mit niedriger Drehzahl betrieben wird.
Die Fig. 3a zeigt hingegen den Verlauf der Vorlauftemperatur bei einem Betrieb einer Heizeinrichtung nach der Erfindung. Dabei wird die Heizeinrichtung bei Erreichen der Einschalttemperatur der Brenner eingeschaltet, wobei, wie aus der Fig. 3c zu ersehen ist, die Umwälzpumpe 16 mit niedriger Drehzahl betrieben wird.
Nähert sich die Ist-Temperatur der Vorlauftemperatur bis auf 3 bis 1 K der Soll-Temperatur beziehungsweise der Ausschalttemperatur, so wird die Drehzahl der Umwälzpumpe 16 auf zum Beispiel 1.850 min<-><1> erhöht, wodurch die Vorlauftemperatur etwas absinkt und anschliessend wieder langsam ansteigt, bis die Ausschalttemperatur erreicht ist.
Ist dies der Fall, so wird der Brenner abgeschaltet und die Drehzahl der Umwälzpumpe 16 auf die niedrige Drehzahl abgesenkt. Danach überschreitet zwar die Vorlauftemperatur kurzfristig etwas die Ausschalttemperatur und sinkt danach langsam ab, bis die Einschalttemperatur erreicht ist. Ist diese erreicht, so wiederholt sich das Schaltspiel, und der Brenner wird gestartet, wobei jedoch die Umwälzpumpe mit der niedrigen Drehzahl betrieben wird.
The invention relates to a method for operating a heating system according to the introductory part of the independent claim.
When operating a known heating system, the circulating pump is generally kept in operation at a constant speed. If necessary, the circulation pump is switched off during burner downtimes, during lowering times or during summer operation.
However, this still results in the disadvantage of a correspondingly high proportion of auxiliary energy which has to be provided for the operation of the circulation pump.
The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a method of the type mentioned in the introduction in which only a small amount of auxiliary energy has to be provided.
According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset by the features of the independent claim.
The proposed measures ensure that the circulation pump is operated at a low speed during the predominant part of the operating time of the heating system or is at a standstill and therefore only has to produce a correspondingly low output.
When the heater is in operation, the circulation pump is operated at a low speed as long as the difference between the target flow temperature and the actual flow temperature is above a specified value, regardless of the operating state of the heater, i.e. regardless of whether the heater is at full load or is operated with partial load.
Increasing the speed of the circulation pump shortly before the target flow temperature is reached counteracts an increase in the switching frequency of the heater. Thus, increasing the speed of the circulating pump reduces the temperature spread on the water side of a heat exchanger of the heater. As a result, the upper switching point, i.e. the target flow temperature is reached later due to the lower spread, and more energy is introduced into the entire heating system per burner run, which means that even after the heater is switched off, the lower switching point, at which the heater is started again, is reached later.
The heater switches off when the target flow temperature is reached. The speed of the circulation pump is reduced until the heater is started again or until the circulation pump is otherwise switched off.
Due to the features of claim 2, due to the predominantly low pump speed, in addition to the reduction in the auxiliary energy requirement, there is the advantage of reducing or avoiding the formation of condensate during the starting process of a burner-operated heater and reducing or avoiding flow noise.
In the case of a modulating heater based on "high deviation between actual and target flow temperature = full load" and "low target / actual temperature deviation = partial load", the low speed of the circulation pump when the heater is in operation also has the advantage that it accordingly, the supply temperature quickly rises and the heater is therefore operated in the partial load range for longer than would be the case at higher speeds of the circulation pump. Among other things, this continues to reduce the switching frequency of the heater.
Due to the features of claim 3, there is the advantage that the speed of the circulating pump is increased more and more as the difference between the target and actual flow temperatures becomes smaller, which further results in savings in auxiliary energy.
The features of claim 4 ensure that the residual heat can be dissipated quickly from the heater after it has been stopped and that boiling noises are not produced.
The features of claim 5 result in the advantage of a very low or non-existent heating medium flow through the heating network, for example with closed thermostatic valves, which quickly leads to the heater being switched off.
In order to minimize the switching frequency of the heater and to increase its efficiency and to reduce pollutant emissions, it is advantageous to carry out the method according to the invention in accordance with the features of claim 6.
The proposed measures ensure that, on the one hand, by increasing the speed of the circulation pump from, for example, 750 min <-> <1> to, for example, 1,850 min <-> <1>, more heating energy is fed into the heating system the burner running time and by reducing the speed of the circulating pump from, for example, 1,850 min <-> <1> to 750 min <-> <1>, the energy is drawn from the heating system only slowly and the auxiliary energy requirement is minimized. Overall, this results in a considerable reduction in the switching frequency of the heater.
Due to the features of claim 7, due to the predominantly low pump speed of, for example, 750 min <-> <1>, in addition to reducing the auxiliary energy requirement, there is the advantage of reducing the switching frequency of the heating device. In addition, the low speed of the circulating pump prevailing at the start of the heating device in a new cycle largely prevents condensation from forming in a burner-driven heater and reduces or prevents flow noises.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Show:
1 schematically shows a heating system,
2a shows a diagram of the course of the flow temperature of the heating system during operation at a low speed of the circulation pump, for example 750 min <-> <1>,
2b is a diagram of the switching behavior of the heating device of the heating system during operation at a low speed of the circulation pump,
2c is a diagram of the pump operation,
3a shows a diagram of the course of the flow temperature of the heating system when operating a heating device according to the inventive method,
3b shows a diagram of the switching behavior of the heating device of the heating system during operation according to the inventive method and
Fig.
3c shows a diagram of the pump operation according to the inventive method with a low speed of, for example, 750 min <-> <1> and when approaching the upper switching point with a higher speed of, for example, 1,850 min <-> <1>.
A heating system 1 has a heat exchanger 3 acted upon by a burner 2, which is connected via a flow line 4 to a heating system 5, which has radiators, for example. This heating system 5 is connected via a return line 6 to the inlet of the heat exchanger 3, the return line 6 being formed from a connecting line 7 leading to a circulating pump 16 and a connecting line 10 connecting to the circulating pump 16, which produces the connection to the heat exchanger 3.
The burner 2 can be supplied with gas via a gas line 15 in which a proportionally working gas valve 18 provided with a drive 17 is arranged.
The drive 17 of the valve 18 is connected to a control unit 19 via a line 23. A flow temperature sensor 20, which is arranged in the flow line 4, is also connected to the control unit 19 via a line 21. Furthermore, a motor 22, which drives the circulation pump 16 and whose speed can be changed, is connected via a line 25 to the control unit 19, which in turn is connected via a line 26 to a desired value transmitter 27.
The control unit 19 determines the difference between the actual flow temperature detected by the temperature sensor 20 and the set value of the flow temperature determined by the setpoint generator 27. The circulation pump 16 is operated when the burner 2 is operating at a low speed of, for example, 750 min <-> <1>, as long as the difference between the target value of the flow temperature and the actual flow temperature has a certain minimum value, approximately 1 to 3 K, not less.
If this point is reached, the pump is operated at a higher speed of, for example, 1,850 min <-> <1>. The output of the burner 2 can also be reduced by throttling the valve 18.
If the burner 2 is switched off when the desired flow temperature is reached, the pump continues to be operated at high speed for a predetermined short period of time, for example a few seconds, in order to remove the heat from the heat exchanger 3. Thereafter, the circulation pump 16 is operated for a certain time at a low speed and / or stopped to save energy. These times are stored in the target value transmitter 27.
If there is a heat request again, the circulation pump 16 is operated at low speed during the start of the burner 2. This operation of the pump 16 is maintained until the difference between the actual flow temperature and the target value of the flow temperature has dropped to a predetermined low value.
The speed of rotation of the circulation pump 16 can be increased in stages or continuously.
FIG. 2a shows the flow temperature curve for a heating system according to FIG. 1, which is operated with a circulating pump 16 running at a consistently low speed of, for example, 750 min <-> <1>. It can clearly be seen that there is frequent oscillation of the flow temperature between a switch-off temperature and a switch-on temperature for the heating device.
This can also be clearly seen from FIG. 2b, and from FIG. 2c it can be seen that the circulation pump 16 is continuously operated at a low speed.
3a, on the other hand, shows the course of the flow temperature when operating a heating device according to the invention. The heating device is switched on when the burner reaches the switch-on temperature, and, as can be seen from FIG. 3c, the circulating pump 16 is operated at a low speed.
If the actual temperature of the flow temperature approaches 3 to 1 K of the target temperature or the switch-off temperature, the speed of the circulating pump 16 is increased to, for example, 1,850 min <-> <1>, as a result of which the flow temperature drops somewhat and then again slowly increases until the switch-off temperature is reached.
If this is the case, the burner is switched off and the speed of the circulation pump 16 is reduced to the low speed. After that, the flow temperature briefly exceeds the switch-off temperature and then slowly drops until the switch-on temperature is reached. If this is reached, the switching cycle is repeated and the burner is started, but the circulation pump is operated at the low speed.