DE102004036534A1

DE102004036534A1 - Procedure for determining energy conservation by temperature control of central heating boiler with delayed burner cutoff involves relationship of heating cycle time without energy conservation and cycle time with energy conservation

Info

Publication number: DE102004036534A1
Application number: DE102004036534A
Authority: DE
Inventors: Rainer Sesselmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-03-23

Abstract

The procedure involves the relationship of heating cycle time without energy conservation (tHZoE), which consists of cooling-off time (tA) and heating time (tH) of the burner, with heating cycle time with energy conservation (tHZmE), which consists of cooling-off time, extended cooling off time (tvA), heating time 1 (tH1), extra run time of burner (tM) and heating time 2 (tH2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Energieeinsparung bei der Temperatursteuerung eines Heizkessels, der zum Erwärmen von Heizungswasser und/oder Brauchwasser mit einem beheizten Raum, einem Brenner, einer Steuereinheit, einem Temperaturfühler für Heizungswasser und/oder einem Temperaturfühler für Brauchwasser, die jeweils mit der Steuereinheit verbunden sind, eingesetzt ist, wobei die Steuereinheit nach Abfall der Temperatur des Heizungswassers unter eine in der Steuereinheit hinterlegte erste Einschalttemperatur oder nach Abfall der Temperatur des Brauchwassers unter eine in der Steuereinheit hinterlegte zweite Einschalttemperatur jeweils einen Einschaltbefehl zum Einschalten des Brenners erzeugt.The The invention relates to a method for determining the energy savings in the temperature control of a boiler that is used to heat Heating water and / or service water with a heated room, a Burner, a control unit, a temperature sensor for heating water and / or a temperature sensor for service water, which are each connected to the control unit is inserted, wherein the control unit after dropping the temperature of the heating water under a first switch-on temperature stored in the control unit or after dropping the temperature of the service water under an in the control unit stored second switch-on respectively generates a switch-on command for switching on the burner.

Der Heizkessel ist mit einem Brenner ausgestattet, der die Erwärmung des Heizungs- und Brauchwassers durchführt und der beispielsweise mit Öl oder Gas betrieben wird. Des weiteren weist der Heizkessel eine Steuerung auf, die in der Regel mit einem Außentemperaturfühler und wenigstens je einem Temperaturfühler am Heizungswasserkreislauf und Brauchwasserkreislauf zusammenarbeitet. Die Steuerung hat dabei die Aufgabe. eine weitgehend konstante Brauchwassertemperatur und eine behagliche Raumtemperatur sicher zu stellen. Da die Leistung des Brenners wesentlich höher ist, als es zur Erwärmung des Brauch- und Heizungswassers erforderlich ist, erfolgt der Betrieb des Brenners diskontinuierlich. Die Steuerung schaltet daher den Brenner in Abhängigkeit der durch die verschiedenen Fühler gemessenen Temperaturen und der in der Steuereinheit hinterlegten Ein- und Ausschalttemperaturen nur für begrenzte Zeitintervalle ein.Of the The boiler is equipped with a burner that warms up the Heating and service water performs and the example with oil or gas is operated. Furthermore, the boiler has a controller on, which usually comes with an outside temperature sensor and at least one temperature sensor on each Heating water circuit and process water circuit works together. The controller has the task. a largely constant hot water temperature and to ensure a comfortable room temperature. Because the performance of the burner much higher is when it warms up of the custom and Heating water is required, the operation of the burner is discontinuous. The controller therefore switches the burner depending on the different sensor measured temperatures and stored in the control unit On and off temperatures only for limited time intervals one.

Soll eine optimale Verbrennung und ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden, so ist eine möglichst kontinuierliche Verbrennung des Brennstoffes im Brennraum anzustreben. Die diskontinuierliche Betriebsweise des Heizkessels entspricht somit nicht einem optimalen Heizbetrieb. Die vergleichsweise häufigen An- und Abschaltvorgänge bei Heizkesseln nach dem Stand der Technik führen zu energetisch ungünstigen Verbrennungsvorgängen, die zudem eine hohe Schadstoffbelastung aufweisen. Häufige An- und Abschaltungen des Brenners haben darüber hinaus auch einen erhöhten Verschleiß zur Folge.Should optimum combustion and high efficiency are achieved so is one possible strive for continuous combustion of the fuel in the combustion chamber. The discontinuous mode of operation of the boiler corresponds thus not an optimal heating operation. The comparatively frequent and shutdowns in boilers according to the prior art lead to energetically unfavorable Combustion processes, which also have a high pollutant load. Frequent and shutdowns of the burner also result in increased wear.

In der DE 297 07 099 U1 ist daher bereits ein Heizkessel mit Temperatursteuerung vorgeschlagen worden, der ein Verzögerungsglied vorsieht, das zwischen Steuerung und Brenner angeordnet ist und den Einschaltbefehl der Steuerung an den Brenner um einen Zeitbetrag verzögert. Sie ist somit eine zeitabhängige Steuerung. Die Verzögerungen betragen dabei gestaffelt zwischen 4 und 15 Minuten.In the DE 297 07 099 U1 Therefore, a temperature control boiler has been proposed, which provides a delay member which is disposed between the controller and the burner and delays the turn-on command of the controller to the burner by an amount of time. It is thus a time-dependent control. The delays are staggered between 4 and 15 minutes.

Nachteil dieser Lösung ist, dass die Steuerung nicht die konkreten Temperaturverläufe im Heiz- und Brauchwasser berücksichtigt, sondern ausschließlich einem eingestellten Zeitregime folgt.disadvantage this solution is that the controller does not monitor the concrete temperature curves in the heating and process water, but exclusively follows a set time regime.

In der DE 100 57 942 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung einer Zentralheizungsanlage beschrieben, das bei Absinken der eingestellten Vorlauftemperatur auf ein zweites unteres Temperaturniveau ein Vergleich der im Rücklauf gemessenen Temperatur mit einem vorgegebenen Niveau vorgenommen wird und bei Unterschreiten dieses Niveaus der Brenner sofort eingeschaltet wird, während ansonsten ein zusätzliches, zeitmäßig bestimmtes Verzögerungsintervall abgewartet wird, bis der Brenner wieder eingeschaltet wird.In the DE 100 57 942 A1 a method for controlling a central heating system is described, which is made when the set flow temperature falls to a second lower temperature level, a comparison of the measured temperature in the return flow at a predetermined level and falls below this level, the burner is turned on immediately, while otherwise an additional, timely waits for a certain delay interval until the burner is switched on again.

Die Verzögerungszeit ist dabei nicht temperaturgesteuert, sondern intervallartig vorgegeben. Dieses Verzögerungszeitintervall kann dabei individuell vorgewählt oder nach einem beeinflussbaren Muster berechnet werden. Berechnet wird eine durch die verzögerte Brenneraktivierung bedingte Energieersparnis gegenüber dem Energieverbrauch ohne eine verzögerte Brenneraktivierung.The Delay Time is not temperature-controlled, but predetermined at intervals. This delay time interval can be individually selected or calculated according to an influenceable pattern. Calculated is one delayed by the Burner activation related energy savings compared to the Energy consumption without a delayed Brenner activation.

Die Energieersparnis wird nach folgender Formel berechnet:

dabei sind

t1: – Abkühlzeit
t2: – verlängerte Abkühlzeit
t3: – verlängerte Heizzeit
t4: – Heizzeit

The energy saving is calculated according to the following formula:

are there

t1: - cooling time
t2: - extended cooling time
t3: - extended heating time
t4: - heating time

Nachteilig dabei ist, dass bei dieser Berechnung nur 4 Zeitintervalle t1 bis t4 eingehen und der tatsächliche Temperaturverlauf im Heizkessel im Bereich der tiefsten Temperatur ungenügend berücksichtigt wird.adversely it is that in this calculation only 4 time intervals t1 to T4 enter and the actual Temperature profile in the boiler at the lowest temperature insufficient considered becomes.

In der DE 103 00 041.0 wird ein Heizkessel mit einer Temperatursteuerung beschrieben, der die tatsächlichen Temperaturverhältnisse im Raum, der Umgebung, des Heiz- und des Brauchwassers berücksichtigt, aber die Einsparungsquote nicht berechnet und nicht zur Anzeige bringt.In the DE 103 00 041.0 A boiler is described with a temperature control that takes into account the actual temperature conditions in the room, the environment, the heating and the service water, but does not calculate the saving rate and does not display it.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der Energieeinsparung bei der Temperatursteuerung eines Heizkessels vorzugeben, das verzögerte Anschaltbedingungen des Brenners vorsieht, und das die tatsächlichen Temperaturverläufe im Vor- und Rücklauf des Heizwassers, insbesondere im Bereich der tiefsten Temperatur berücksichtigt, die Energieeinsparung ermittelt und diese zur Anzeige bringt.It Object of the invention, a method for determining the energy savings in the temperature control of a boiler, the delayed startup conditions of the burner, and that the actual temperature and return of the heating water, in particular in the region of the lowest temperature considered, determines the energy savings and displays them.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, dass es physikalisch bedingt sowohl beim Abschalten des Brenners zu einem Überschwingen der Heizkesseltemperatur bis auf einen Maximalwert kommt, bevor die Temperatur im Heizkessel wieder zu sinken beginnt, als auch beim Starten des Brenners zu einem Unterschwingen der Heizkesseltemperatur bis zu einem Minimalwert kommt, bevor die Temperatur im Heizkessel wieder zu steigen beginnt. Das Verfahren zur Bestimmung der Energieeinsparung berücksichtigt das Unterschwingen der Einschaltkurve bei der Einschaltzeit des Brenners.The inventive method assumes that it is physically shutdown both of the burner to overshoot the boiler temperature comes up to a maximum before the Temperature in the boiler begins to decline again, as well as during Starting the burner to undershoot the boiler temperature to a minimum value before the temperature returns to the boiler begins to rise. The method of determining the energy savings considered the undershoot of the turn-on curve at the switch-on of the Burner.

Die erzielbare Einsparung bei Anwendung einer Energiesparmaßnahme folgt der Formel:

dabei sind:

E: Energieeinsparung (in %)
tH1: Heizzeitabschnitt 1
tH2: Heizzeitabschnitt 2
tM: Brennermehrlaufzeit
tA: Abkühlzeit
tvA: verlängerte Abkühlzeit

The achievable savings when using an energy saving measure follows the formula:

are:

e: Energy saving (in%)
tH1: Heating period 1
tH2: Heating period 2
t M: More burner runtime
tA: cooling
tvA: extended cooling time

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in 1 näher beschrieben.The invention will be described with reference to the drawing 1 described in more detail.

Die Betrachtung des Temperaturverlaufes im Heizkessel beginnt mit dem Abschalten des Brenners. Zu diesem Zeitpunkt hat die Kesseltemperatur den Wert Taus, die Zeitmessung für die Abkühlzeit tA beginnt. Durch die vorhandene Restwärme bzw. durch die physikalischen und konstruktiven Gegebenheiten im Heizkessels kommt es zu einem Überschwingen der Heizkesseltemperatur bis auf einen Maximalwert, bevor die Temperatur im Kessel wieder zu sinken beginnt.The Viewing the temperature profile in the boiler starts with the Shut down the burner. At this time, the boiler temperature the value Taus, the time measurement for the cooling time tA begins. Due to the existing residual heat or through the physical and structural conditions in the boiler, it comes to an overshoot the boiler temperature up to a maximum value before the temperature begins to sink in the boiler again.

Bei Erreichen der Temperatur Tanf erzeugt die Heizungsregelung ein Brenneranforderungs-Signal, welches zunächst durch die Energiesparmassnahme ausgewertet wird. Die Zeitmessung für die Abkühlzeit tA endet hier. Es beginnt gleichzeitig die Zeitmessung für die verlängerte Abkühlzeit tvA. Die Energiesparmassnahme unterbindet ein Starten des Brenners solange, bis die Kesseltemperatur noch um einen vorgegebenen Wert gesunken ist. Ist die berechnete Temperatur Tein im Heizkessel erreicht, schaltet die Energiesparmassnahme das Brenneranforderungssignal an den Brenner weiter. Der Brenner zündet, die Messung der verlängerten Abkühlzeit tvA endet und gleichzeitig beginnt die Messung des Heizzeitabschnittes tH1.at Reaching the temperature Tanf, the heating control generates a burner request signal, which first is evaluated by the energy saving measure. The time measurement for the cooling tA ends here. At the same time, the time measurement for the extended cooling time tvA begins. The energy-saving measure prevents starting the burner as long as until the boiler temperature has dropped by a predetermined value is. Is the calculated temperature Tein reached in the boiler, the energy-saving measure switches the burner request signal continue to the burner. The burner ignites, the measurement of the extended cooling tvA ends and at the same time the measurement of the heating period begins tH1.

Durch die physikalischen und konstruktiven Gegebenheiten im Heizkessel kommt es zunächst zu einem Unterschwingen der Heizkesseltemperatur bis zu einem Minimalwert, bevor die Temperatur wieder ansteigt. Wenn die Heizkesseltemperatur Tein wieder erreicht hat. testet die Energiesparmassnahme, ob tatsächlich eine Temperaturanstieg im Kessel zu verzeichnen ist. Sobald diese Entscheidung positiv bewertet wird, endet die Messung des Zeitabschnittes tH1, die Messung der Zeit tM beginnt. Gleichzeitig wird der Betrag der Temperaturdifferenz dT der aktuellen Kesseltemperatur zur "Temperatur Tein bestimmt. Die Messung der Zeit tM endet, wenn die Kesseltemperatur den Wert Tanf + dT erreicht hat. Gleichzeitig beginnt die Messung der Zeit tH2. welche mit dem Abschalten des Brenners endet.Due to the physical and structural conditions in the boiler, the boiler temperature is initially undershot to a minimum value before the temperature rises again. When the boiler temperature has reached tein again. The energy-saving measure tests whether there is actually a temperature increase in the boiler. As soon as this decision is evaluated positively, the measurement of the time period tH1 ends, the measurement of the time tM begins. At the same time the amount of The temperature difference dT of the current boiler temperature determines the "Temperature Tein." The measurement of the time tM ends when the boiler temperature has reached the value Tanf + dT At the same time, the measurement of the time tH2 which ends with the shutdown of the burner begins.

Der Zeitraum zwischen den beiden Brennerabschaltzeitpunkten wird als Heizzyklus bezeichnet und setzt sich aus fünf Zeitabschnitten zusammen: der Abkühlzeit tA, der verlängerten Abkühlzeit tvA, dem Heizzeitabschnitt tH1, der Brenner-Mehrlaufzeit tM und dem Heizzeitabschnitt tH2.Of the Period between the two burner shutdown times is called Heating cycle and consists of five periods: the cooling time tA, that extended cooling tvA, the heating period tH1, the burner time tM and tM the heating period tH2.

Die Vorteile des Verfahrens bestehen somit in einer genaueren Bestimmung der Energieeinsparung bei Einsatz von Vorrichtungen zur Energieeinsparung beim Betreiben eines Heizkessels.The Advantages of the method thus consist in a more precise determination the energy savings when using energy saving devices when operating a boiler.

Claims

Method for determining the energy savings in the temperature control of a boiler with delayed burner shutdown in the heating of hot water and / or hot water compared to a boiler without energy saving measure is characterized in that the heating cycle time without energy savings (tHZoE) is set in relation to the heating cycle time with energy savings (tHZmE ), where the heating cycle time without energy saving (tHZoE) consists of the cooling time (tA) and the heating time (tH) of the burner and the heating cycle time with energy saving (tHZmE) of the cooling time (tA), the extended cooling time (tvA), and a heating time 1 (tH1), a burner runtime (tM) and a heating time 2 (tH2).

Method according to claim 1, characterized. that the energy required to determine the energy savings Time between switching off and switching on the burner at least two time periods and the time between switching on and switching off the burner divided into at least three time periods becomes.

Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the energy saving (E) follows the formula:

where: Dew: upper burner switch-off temperature Tanf: burner request temperature of the heating system control Tein: burner reset temperature tA: cooling time tH: heating time tvA: extended cooling time tH1: heating period1 tM: burner runtime tH2: heating period2 tHZoE: heating cycle time without energy saving measure tHZmE: heating cycle time with energy saving measure dT: Temperature difference to the section division

Method according to Claims 1 and 2, characterized that after reaching the temperature Tanf from a burner start signal the heating control a burner request signal is formed.

Method according to Claims 1 and 2, characterized that after reaching a temperature Tein from the burner request signal a burner switch-on signal is generated.

Method according to Claims 1 to 5, characterized that after the occurrence of another relevant event, such as Water heating request Timeout the extended one cooling tvA or frost protection, from the burner request signal a burner start signal is produced.