DE102007003439A1

DE102007003439A1 - Heizsystem für ein Gebäude

Info

Publication number: DE102007003439A1
Application number: DE102007003439A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schmidt
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Ein Heizsystem für ein Gebäude mit einer Mehrzahl von durch in diese einzuleitende Heizluft zu heizenden Räumen umfasst ein Heizgerät (16), welches zu erwärmende Zuluft (LZ) empfängt und im Heizbetrieb Wärme auf diese überträgt, ein Heizluftführungssystem (22), welches die im Heizbetrieb durch das Heizgerät erwärmte Zuluft (LZ) als Heizluft (LH) zu den zu erwärmenden Räumen (12, 14) führt, ein Abluftführungssystem (32), welches Abluft (LA) aus den Räumen abführt, wobei das Abluftführungssystem (32) einen Sammelkanalbereich (34) umfasst, in welchem die Abluftströme von mehreren Räumen (12, 14) zu einem Gesamt-Abluftstrom (LG) zusammengeführt sind, eine Ablufttemperatursensoranordnung (38) zur Erfassung der Temperatur des im Sammelkanalbereich (34) strömenden Gesamt-Abluftstroms (LG), eine Ansteuervorrichtung (40) für das Heizgerät (16), welche Ansteuervorrichtung (40) das Heizgerät (16), beruhend auf der Temperatur des Gesamt-Abluftstroms (LG) und einer vorgegebenen Zieltemperatur, ansteuert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Gebäude mit einer Mehrzahl von durch in diese einzuleitende Heizluft zu heizenden Räumen.
In modernen Gebäuden, insbesondere Bürogebäuden, in welchen eine Vielzahl von Räumen zu temperieren ist, findet die Raumtemperierung im Allgemeinen durch das Einleiten von geeignet temperierter Luft in die zu temperierenden Räume statt. Je nach der gewünschten bzw. vorgegebenen Temperatur kann auf diese Art und Weise eine Erwärmung oder auch eine Kühlung erlangt werden. Ist eine Erwärmung erforderlich, so wird in einem Heizgerät Wärme auf zu erwärmende Zuluft übertragen. Die erwärmte Zuluft wird dann als Heizluft zu den zu erwärmenden Räumen geführt bzw. in diese eingeleitet. Hierzu dient ein Heizluftführungssystem, welches mit einer Vielzahl von Kanälen die Heizluft innerhalb eines Gebäudes auf die zu heizenden Räume verteilt. Über ein Abluftführungssystem wird aus den Räumen Luft abgeführt, so dass diesen Räumen nicht nur permanent Luft zugeführt werden kann, sondern auch Luft abgeführt werden kann und somit auch für einen geeigneten Luftaustausch gesorgt ist.
Ein Problem beim Beheizen derartiger Räume ist, dass die Räume innerhalb eines Gebäudes häufig an derart unterschiedlichen Bereichen positioniert sind, dass durch äußere Einflüsse, wie vor allem die Sonneneinstrahlung sehr unterschiedliche thermische Bedingungen herrschen. Würde zum Einstellen der Raumtemperatur beispielsweise ein Temperaturfühler an einem an einer südlichen Gebäudeseite positionierten Raum die Ist-Temperatur erfassen und beruhend auf dieser Ist-Temperatur dann die Erwärmung der Zuluft im Heizgerät erfolgen, so würde möglicherweise die Luft zu wenig stark erwärmt werden, so dass Räume, die beispielsweise an einer Nordseite des Gebäudes positioniert sind, möglicherweise nicht ausreichend beheizt werden könnten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizsystem für ein Gebäude mit einer Mehrzahl von durch in diese einzuleitende Heizluft zu beheizenden Räumen vorzusehen, mit welchem in einfacher und zuverlässiger Art und Weise für eine geeignete Erwärmung der Räume gesorgt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Heizsystem für ein Gebäude mit einer Mehrzahl von durch in diese einzuleitende Heizluft zu heizenden Räumen, umfassend ein Heizgerät, welches zu erwärmende Zuluft empfängt und im Heizbetrieb Wärme auf diese überträgt, ein Heizluftführungssystem, welches die im Heizbetrieb durch das Heizgerät erwärmte Zuluft als Heizluft zu den zu erwärmenden Räumen führt, ein Abluftführungssystem, welches Abluft aus den Räumen abführt, wobei das Abluftführungssystem einen Sammelkanalbereich umfasst, in welchem die Abluftströme von mehreren Räumen zu einem Gesamt-Abluftstrom zusammengeführt sind, eine Ablufttemperatursensoranordnung zur Erfassung der Temperatur des im Sammelkanalbereich strömenden Gesamt-Abluftstroms, eine Ansteuervorrichtung für das Heizgerät, welche Ansteuervorrichtung das Heizgerät beruhend auf der Temperatur des Gesamt-Abluftstroms und einer vorgegebenen Zieltemperatur ansteuert.
Bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät wird als Referenztemperatur nicht die Temperatur in einem der verschiedenen zu heizenden Räume herangezogen, sondern es wird die Temperatur des Gesamt-Abluftstroms erfasst. Auf Grund der Tatsache, dass dieser Gesamt-Abluftstrom durch Vermischung der aus den verschiedenen Räumen abgezogenen Abluft gebildet ist, wird die Temperatur des Gesamt-Abluftstroms einer mittleren Temperatur der aus den verschiedenen Räumen abgezogenen Abluftströme entsprechen. Wird diese mittlere Temperatur dann zur Grundlage der Ansteuerung des Heizgeräts, also der Erwärmung der Zuluft, genutzt, so wird die Erwärmung in einem gemittelten Ausmaß erfolgen, also so, dass die Abweichung der Temperatur der Heizluft von den für verschiedene Räume optima len Werten im Mittel möglichst gering ist.
Die Ziel-Temperatur kann beispielsweise einer Soll-Raumtemperatur der zu erwärmenden Räume entsprechen bzw. darauf basieren. Hier ist zu berücksichtigen, dass der Gesamt-Abluftstrom auch auf Bauteile des Sammelkanalbereichs Wärme übertragen wird, so dass mit zunehmender Entfernung der Ablufttemperatursensoranordnung von den verschiedenen Räumen berücksichtigt werden muss, dass die Temperatur des Gesamt-Abluftstroms tatsächlich etwas niedriger sein wird, als die mittlere Temperatur in denjenigen Räumen, aus deren Abluft sich der Gesamt-Abluftstrom zusammensetzt. Dies kann durch einen entsprechenden Korrekturfaktor bei dem Vergleich der durch die Ablufttemperatursensoranordnung erfassten Temperatur und der Ziel-Temperatur bzw. der Soll-Temperatur berücksichtigt werden.
Um die Erwärmung eines Gebäudes möglichst effizient vornehmen zu können und insbesondere die im Gesamt-Abluftstrom transportierte Wärme nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass eine Zuluft/Abluft-Wärmetauscheranordnung vorgesehen ist zum Übertragen von in dem Gesamt-Abluftstrom transportierter Wärme auf die dem Heizgerät zugeführte Zuluft.
Um durch den Wärmeübertrag in der Zuluft/Abluft-Wärmetauscheranordnung die Erfassung der Temperatur des Gesamt-Abluftstroms möglichst wenig zu beeinträchtigen und somit das Heizgerät beruhend auf einem Temperaturwert ansteuern zu können, der möglichst nahe an der bzw. den verschiedenen Raumtemperaturen ist, wird vorgeschlagen, dass die Ablufttemperatursensoranordnung im Sammelkanalbereich stromaufwärts der Zuluft/Abluft-Wärmetauscheranordnung vorgesehen ist.
Das Heizgerät kann beispielsweise brenntsoffbetrieben sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende 1 detailliert erläutert. Diese zeigt eine prinzipartige Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Heizsystems.
In der 1 ist ein Gebäude 10 dargestellt, das zwei zu beheizende Räume 12, 14 aufweist. Es sei bereits hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich das Gebäude 10 mehr als nur zwei zu beheizende Räume 12, 14 umfassen kann und selbstverständlich auch mehrere Etagen aufweisen kann. So kann das Gebäude 10 ein mehrstöckiges bzw. vielstöckiges Bürogebäude sein, kann selbstverständlich aber auch ein Wohngebäude, wie z. B. ein Einfamilienhaus oder ein Mehrfamilienhaus, sein.
Ein Heizgerät 16 dient dazu, die in die Räume 12, 14 einzuleitende Luft zu erwärmen. Das Heizgerät 16 empfängt über eine Zuluftleitung 18 beispielsweise von außerhalb des Gehäuses angesaugte Frischluft als Zuluft L_Z. In einem Brennerbereich 20, in welchem ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff verbrannt wird, wird die bei dieser Verbrennung entstehende Wärme auf die über den Zuführkanal 18 herangeförderte Zuluft übertragen. Die beim Durchströmen des Heizgeräts 16 erwärmte Luft wird dann über ein Heizluftführungssystem 22 in das Gebäude 10 verteilt und als Heizluft L_H an hierfür vorgesehenen Ausströmstellen 24 bzw. 26 in die Räume 12, 14 eingeleitet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Heizluftführungssystem 22 ebenfalls nur in prinzipartiger Darstellung gezeigt ist. Es kann selbstverständlich auch eine Mehrzahl von parallel die Heizluft zu verschiedenen Räumen führenden Heizluftkanälen umfassen, deren Strömungsquerschnitt beispielsweise auf der Größe bzw. der Anzahl der durch diese zu versorgenden Räume bzw. auch der Entfernung vom Heizgerät 12 basieren kann.
Die Räume 12, 14 weisen Abströmstellen 28, 30 auf, an welchen Abluft L_A aus den Räumen 12, 14 abgezogen wird und in einem Abluftführungssystem 32 aufgenommen wird. Die von den verschiedenen Räumen 12, 14 weg führenden Kanäle des Abluftführungssystems 32 vereinigen sich in einem Sammelkanalbereich 34, in welchem die einzelnen Abluftströme aus den Räumen 12, 14 zu einem Gesamt-Abluftstrom L_G zusammengeführt werden.
Der Sammelkanalbereich 34 führt zu einer Zuluf/Abluft-Wärmetauscheranordnung 36. In dieser Wärmetauscheranordnung 36 kann bei entsprechenden thermischen Verhältnissen im Gesamt-Abluftstrom L_G transportierte Wärme auf die im Zuluftkanal 18 strömende Zuluft L_Z, also die Frischluft, übertragen werden. Vor allem bei vergleichsweise niedrigen Außentemperaturen, also entsprechend niedriger Temperatur der Zuluft L_Z kann auf diese Art und Weise bereits eine Vorerwärmung der Zuluft L_Z erreicht werden, mit der Folge, dass der Heizenergiebedarf im Heizgerät 16 entsprechend gesenkt wird.
Im Sammelkanalbereich 37 ist ein Ablufttemperatursensor 38 vorgesehen. Dieser ist in thermischer Wechselwirkung mit dem Gesamt-Abluftstrom L_G, wird also beispielsweise von diesem umströmt. Das Sensorsignal des Ablufttemperatursensors 38 wird zu einer Ansteuerrvorrichtung 40 des Heizgeräts 16 geleitet.
Da der Gesamt-Abluftstrom L_G eine Mischung der von den verschiedenen Räumen 12, 14 abgezogenen Abluftströme L_A darstellt, wird dieser Gesamt-Abluftstrom L_G auch eine Temperatur aufweisen, die näherungsweise einer mittleren Temperatur der aus den einzelnen Räumen 12, 14 abgezogenen Abluftströme entspricht. Dabei kann selbstverständlich berücksichtigt werden, dass die einzelnen Abluftströme bis zu ihrer Vermischung bzw. bis zum Ablufttemperatursensor 38 verschieden lange Strömungswege aufweisen können, in welchen sie Wärme auf die verschiedenen Kanäle bzw. Leitungen übertragen. Auch im Sammelkanalbereich 34 wird vor Erreichen des Ablufttemperatursensors 38 Wärme abgegeben. Dies bedeutet, dass zur weiteren Verarbeitung die durch die Ablufttemperatursensoranordnung 38 erfasste Temperatur zwar als die mittlere Temperatur der aus den einzelnen Räumen 12, 14 abgezogenen Abluftströme interpretiert werden kann, jedoch mit gewissen Ungenauigkeiten behaftet ist. Diese Ungenauigkeiten können beispielsweise auf Grund eines theoretischen Modells mit einem Korrekturfaktor berücksichtigt werden, der die einzelnen Strömungswege von den verschiedenen Räumen 12, 14 bzw. dem Strömungsweg im Sammelkanalbereich berücksichtigen kann.
Der ggf. entsprechend korrigierte Temperaturwert des Gesamt-Abluftstroms L_G kann in der Ansteuervorrichtung 40 dann mit einer Zieltemperatur verglichen werden. Diese Zieltemperatur kann durch eine Zieltemperatureingabevorrichtung 42 eingegeben werden. Diese kann beispielsweise im Bereich des Heizgeräts 16 vorgesehen sein, so dass sie an sich für die Nutzer der verschiedenen Räume 12, 14 nicht zugänglich ist und auf diese Art und Weise nicht ungewünscht verstellt werden kann. Mit der Zieltemperatureingabevorrichtung 42 kann also beispielsweise eine Temperatur eingegeben werden, die der in den Räumen 12, 14 gewünschten Soll-Temperatur entspricht. Diese Zieltemperatur kann dann verglichen werden mit der durch den Ablufttemperatursensor 38 erfassten Temperatur, um zu erkennen, ob im Mittel die in den Räumen 12, 14 vorhandene Temperatur, welche im Allgemeinen korrespondiert mit der Temperatur der aus diesen abgezogenen Abluft L_A, mit der Zieltemperatur übereinstimmt. Dabei kann, wie vorangehend bereits dargelegt, eine entsprechende Korrektur bei der durch den Ablufttemperatursensor 38 erfassten Temperatur vorgenommen werden, um durch entsprechende mathematische Korrektur hier etwas näher an der tatsächlichen mittleren Temperatur zu sein. Alternativ ist es möglich, die für diesen Vergleich in der Ansteuervorrichtung 40 bereitgestellte Zieltemperatur durch entsprechende Korrektur der in der Zieltemperatureingabevorrichtung 42 eingegebenen Soll-Temperatur vorzunehmen, also beispielsweise einen Korrekturtemperaturwert von einigen Grad Celsius von der Soll-Temperatur abzuziehen, um einen geeigneten mit der tatsächlichen durch den Ablufttemperatursensor 38 erfassten Temperatur zu vergleichenden Zieltemperaturwert zu erhalten. Auf der Grundlage der Abweichung zwischen dem erfassten und ggf. korrigierten Wert und dem vorgegebenen und ggf. korrigierten Wert der Zieltemperatur wird dann das Heizgerät 16 angesteuert, um die in die Räume 12, 14 einzuleitende Heizluft L_H erforderlichenfalls stärker zu heizen oder weniger stark zu heizen.
Mit dem erfindungsgemäßen Heizsystem wird es möglich, den Heizbedarf zu orientieren an einem mittleren Bedarf, wie er gemittelt über eine Vielzahl an zu beheizenden Räumen vorliegt. Dies hat zwar zur Folge, dass bei größeren thermischen Abweichungen zwischen verschiedenen Räumen manche dieser Räume möglicherweise etwas zu stark geheizt werden, während andere möglicherweise etwas zu wenig geheizt werden. Die Abweichung von der für die Räume gewünschten Temperatur wird jedoch bei denjenigen Räumen, welche überhaupt eine messbare Abweichung aufweisen, vergleichsweise gering sein.

Claims

Heizsystem für ein Gebäude mit einer Mehrzahl von durch in diese einzuleitende Heizluft zu heizenden Räumen, umfassend: – ein Heizgerät (16), welches zu erwärmende Zuluft (L_Z) empfängt und im Heizbetrieb Wärme auf diese überträgt, – ein Heizluftführungssystem (22), welches die im Heizbetrieb durch das Heizgerät erwärmte Zuluft (L_Z) als Heizluft (L_H) zu den zu erwärmenden Räumen (12, 14) führt, – ein Abluftführungssystem (32), welches Abluft (L_A) aus den Räumen abführt, wobei das Abluftführungssystem (32) einen Sammelkanalbereich (34) umfasst, in welchem die Abluftströme von mehreren Räumen (12, 14) zu einem Gesamt-Abluftstrom (L_G) zusammengeführt sind, – eine Ablufttemperatursensoranordnung (38) zur Erfassung der Temperatur des im Sammelkanalbereich (34) strömenden Gesamt-Abluftstroms (L_G), – eine Ansteuervorrichtung (40) für das Heizgerät (16), welche Ansteuervorrichtung (40) das Heizgerät (16) beruhend auf der Temperatur des Gesamt-Abluftstroms (L_G) und einer vorgegebenen Zieltemperatur ansteuert.
Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieltemperatur auf einer Soll-Raumtemperatur der zu erwärmenden Räume (12, 14) basiert.
Heizsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuluft/Abluft-Wärmetauscheranordnung (36) vorgesehen ist zum Übertragen von in dem Gesamt-Abluftstrom (L_G) transportierter Wärme auf die dem Heizgerät zugeführte Zuluft (L_Z).
Heizsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablufttemperatursensoranordnung (38) im Sammelkanalbereich (34) stromaufwärts der Zuluft/Abluft-Wärmetauscheranordnung (36) vorgesehen ist.
Heizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät (16) brennstoffbetrieben ist.