DE102007063489A1

DE102007063489A1 - Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage und Heizungsanlage

Info

Publication number: DE102007063489A1
Application number: DE102007063489A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dipl.-Ing. Baunach
Original assignee: Hg Baunach & Co KG GmbH
Current assignee: Hg Baunach & Co KG GmbH
Priority date: 2006-12-30
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2028-01-01
Also published as: DE102007063489B4

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke (142) von der Pumpe (4) angesaugt wird und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) zugeführt und dann am Wärmetauscher vorbeigeführt wird, wenn der Durchsatz aus der Wärmesenke (142) größer als der durch den Wärmetauscher (3) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Umlaufmedium-Heizanlage gemäss den einleitenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche. Solche Heizanlagen mit einem oder mehreren Heizgeräten und einem oder mehreren Heizzweigen sind marktgängig, wobei die Bauart des oder der Heizgeräte aufgrund des geringen Wasserinhalts einen Mindestdurchfluß im Wärmetauscher erfordern (begrifflich: sog. Heizer im Gegensatz zu Kesseln). Solche Geräte sind insbesondere als Gas-Brennwertgeräte mit hohen räumlichen Leistungsdichten weit verbreitet. Dabei können Brennwertgeräte ihre bauartbedingten Vorteile des Wirkungsgradgewinns durch Kondensation nur dann erzielen, wenn die Rücklauftemperatur am Wärmetauscher des Heizgerätes möglichst niedrig ist. Dies steht jedoch der ebenfalls weit verbreiteten Bauart nach 5 entgegen, in der ein Differenzdruck-Überströmventil den Mindestdurchfluß durch den Wärmetauscher sichert.
Stand der Technik ist also ein Heizgerät gemäß 5 mit einem Brenner, dessen Heizgase ihre Wärme in einem Wärmetauscher im Gegenstrom an das Umlaufmedium (meist Wasser) abgeben, welches über den unmittelbaren Rücklauf in den Wärmetauscher einströmt und durch den unmittelbaren Vorlauf auströmt. In einer dieser beiden Leitungen und insbesondere, wie in 5 dargestellt, meist im unmittelbaren Rücklauf befindet sich eine Umwälzpumpe, die das Heizmedium hydraulisch antreibt. Parallel zu dieser Reihenschaltung aus Wärmetauscher und Pumpe befindet sich ein Bypass zwischen einem Verteilpunkt im Vorlauf und einem Sammelpunkt im Rücklauf, in dem sich das Überströmventil befindet. Der oder die zu versorgenden, eine Wärmesenke bildenden Heizzweige befinden sich parallel zu diesem Bypass zwischen dem Vorlaufanschluß und dem Rücklaufanschluß des Heizgerätes. Steigt der hydraulische Widerstand der Wärmesenke so stark an, daß der Mindestdurchfluß durch den Wärmetauscher nicht mehr gewährleistet ist, so führt der mit dieser Durchflußminderung verbundene Differenzdruckanstieg dazu, daß das bis dahin geschlossene Überströmventil öffnet und der Mindestvolumenstrom durch den Bypass gewährleistet ist.
In 6 ist dieser Vorgang im Kennlinienfeld der sogenannten Restförderhöhe des Heizgerätes, also zwischen den Anschlüssen der Vor- und Rücklaufleitung, dargestellt. Auf der horizontalen Achse ist der äußere Durchfluß durch die Wärmesenke aufgetragen, auf der vertikalen Achse der zugehörige Differenzdruck bzw. die sogenannte Restförderhöhe. Durchläuft der äußere hydraulische Widerstand alle Werte von unendlich bis null, so ergeben sich die folgenden Kennlinien: Die Kennlinie (60) der Pumpe ist alleine für sich gemessen. Die maximale Förderhöhe (61) stellt sich beim Durchfluß null ein (äußerer hydraulischer Widerstand unendlich), der maximale Durchfluß (62) beim Differenzdurck null (äußerer hydraulischer Widerstand null). Durch die Reihenschaltung von Pumpe (4) und Wärmetauscher (3) bleibt die maximale Förderhöhe (61) unverändert, lediglich der maximale Durchfluß sinkt auf den Wert (64), so dass sich die Kennlinie (63) dieser Reihenschaltung ergibt. Wird dieser Reihenschaltung nun das Überströmventil (9) in der beschriebenen Weise parallelgeschaltet, so bleibt die Kennlinie in dem Bereich (68) erhalten, in dem der äußere Volumenstrom grösser als der Wert gemäss Punkt (67) ist und der Differenzdruck noch unterhalb des Wertes (66) liegt, bei dem das Überströmventil (9) öffnet. Ein weiteres Absinken des äußeren Volumenstromes führt jetzt nicht mehr zu einem Anstieg des Differenzdruckes entlang der Kennli-nie (63), sondern entlang des Teilabschnitts (69) der Kennlinie. Die maximale Restförderhöhe entspricht jetzt noch dem Wert (65). Dieses Verfahren hat zwei wesentliche Nachteile:

1) Das Heizgerät kann bei einem Volumenstrom unterhalb vom Punkt (67) nicht mehr im grösstmöglichen Brennwert-Nutzungsgrad betrieben werden, da hier direkt heisses Umlaufmedium aus dem Vorlauf (5) in den Rücklauf (6) des Wärmetauscher (3) und so die Rücklauftemperatur angehoben wird.
2) Das Heizgerät kann keine größeren Volumenströme bereitstellen als die Werte (64), was häufig zu weiteren externen Pumpeninstallationen in den Heizzweigen führt.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, diese beiden Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird alternativ zunächst durch die Schritte der unabhängigen Verfahrenspatentansprüche und unabhängig davon durch die Merkmale der unabhängigen Vorrichtungspatentansprüche gelöst. So ergeben sich Anordnungen alternativ gemäß den 1 und 8 bis 10:
In dem Heizgerät (1) einer Heizanlage (140) befindet sich ebenfalls ein Brenner (2), dessen Heizgase ihre Wärme in dem Wärmetauscher (3) im Gegenstrom an das Heizmedium (meist Wasser) abgeben, welches über den unmittelbaren Rücklauf (6) in den Wärmetauscher (3) einströmt und durch den unmittelbaren Vorlauf (5) auströmt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird jedoch die Umwälzpumpe (4) nicht in Reihe mit dem Wärmetauscher (3) geschaltet und nicht das Überströmventil (9) parallel zu dieser Reihenschaltung und dem äußeren hydraulischen Widerstand zwischen den Anschlüssen (10) und (11), sondern der Wärmetauscher (3) wird parallel zu dem ein Überströmventil (9) enthaltenden Bypass 144 geschaltet und diese Parallelschaltung in Reihe mit der Pumpe (4) und dem einen äußeren hydraulischen Widerstand bildenden Heizzweig (143) oder Wärmesenke (142) zwischen den Anschlüssen (10) und (11). Dadurch liegt der Sammelpunkt (7) nicht mehr im Rücklauf zwischen dem Anschluss (11) und dem Wärmetauscher rücklauf (6), sondern im Vorlauf zwischen dem Wärmetauschervorlauf (5) und dem Anschluss (10); der Verteilpunkt liegt nicht mehr im Vorlauf zwischen dem Wärmetauschervorlauf (5) und dem Anschluss (10), sondern im Rücklauf zwischen dem Anschluss (11) und dem Wärmetauscherrücklauf (6). Somit kann kein brennwertschädliches Überströmen von heissem Vorlaufmedium über den Bypass in den Rücklauf (6) des Wärmetauschers (3) mehr erfolgen. Damit ist die erste dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Bevor die Auswirkungen dieser Änderung im Kennlinienfeld dargestellt werden, soll die Wirkungsweise des Überströmventils in den 2a bis 2c genauer betrachtet werden:
2a zeigt das geschlossene Überströmventil mit seiner Eintrittsöffnung (20), seiner Austrittsöffnung (21), seinem beweglichen Stellkörper in geschlossener Stellung (22a) und das mechanische Federelement (23a) in geschlossener Stellung.
2b zeigt das nicht vollständig geöffnete Überströmventil mit seinem beweglichen Stellkörper im Regelbetrieb (22b) und das mechanische Federelement (23b) im Regelbetrieb.
2c zeigt das vollständig geöffnete Überströmventil mit seinem beweglichen Stellkörper in Endstellung (22c) und das mechanische Federelement (23c) in Endstellung.
Es gibt also drei Betriebszustände: a) geschlossen, b) regelnd und c) vollständig geöffnet.
3 zeigt das zugehörige Druckverlust-Kennlinienfeld: Auf der horizontalen Achse (31) ist der Durchfluss in die Eintrittsöffnung (20) und aus der Austrittsöffnung (21) aufgetragen, auf der vertikalen Achse (30) der dabei zwischen Eintrittsöffnung (20) und Austrittsöffnung (21) des Überströmventiles auftretende Differenzdruck (Druckverlust).

a) Bei null Differenzdruck ist auch der Durchfluss null. Steigt der Differenzdruck von null stetig an, so bleibt der Durchfluss null, bis der Differenzdruck (32) der Ansprechschwelle erreicht wird, bei dem die mechanische Vorspannung des Federelementes (23) aufgehoben wird. Dies entspricht dem oben genannten ersten Betriebszustand: a) geschlossen.
b) Ein weiterer Differenzdruckanstieg führt zu einer raschen Durchflusszunahme entlang des Kennlinienabschnitts (33). In diesem Regelbereich reagiert das mechanische Federelement (23) in Verbindung mit dem Stellkörper (22) auf jede Differenzdruckänderung mit einer Querschnittsänderung bzw. einer hydraulischen Widerstandsänderung. Die Wirkungsrichtung dieser Reaktion ist negativ, bezogen auf die Ursache, da ein steigender Durchfluss einen steigenden Querschnitt und damit einen sinkenden Widerstand und einen sinkenden Druckverlust zur Folge hat und umgekehrt. Aufgrund dieser negativen Rückwirkung auf die Ursache liegt ein geschlossener Regelkreis vor. Dies stellt den oben genannten zweiten Betriebszustand: b) regelnd dar.
c) Überschreitet der Durchfluss den Wert (33) bzw. der Differenzdruck den Wert (34), so befinden sich der Stellkörper (22) und das mechanische Federelement (23) in ihren Endstellungen (22c) und (23c). Eine weitere Zunahme des Durchfusses bzw. des Differenzdrucks führt nun nicht mehr zu einer Querschnitts- und Widerstandsanpassung, sondern durch den konstanten hydraulischen Widerstand auf eine parabolische Druckverlustkennlinie (36), eine sog. starre Rohrnetz-Kennlinie. Dies entspricht dem oben genannten dritten Betriebszustand: c) vollständig geöffnet.

Um die Regelwirkung des Überströmventils möglichst stark auszubilden, also den Druckanstieg vom Wert (32) auf den Wert (34) entlang des Kennlinienabschnitts (33) möglichst gering und den Druchfluss (35) möglichst gross zu gestalten, muss die mechanische Kraftzunahme auf dem Weg des Stellkörpers (22) von der geschlossenen Stellung (22a) zur vollständig geöffneten Stellung (22c) möglichst gering sein; gleiches gilt für die Längenänderung des mechanischen Federelementes (23) von Wert (23a) zum Wert (23c). Dies bedingt ein möglichst weiches mechanisches Federelement mit einer möglichst niedrigen Federkonstanten. Um die für den erwünschten Öffnungs-Differenzdruck (32) notwendige Vorspannung aufzubauen, muss das Federelement entsprechend lang ausgebildet und vorgespannt sein. Dieses Maximierungsprinzip stösst durch die Forderung der sogenannten Knickfestigkeit bzw. Knicksteifigkeit an seine Grenze: Wird das mechanische Federelement zu weich und zu lang, so knickt es ein und verliert seine mechanische Federwirkung. Es ist also optimal, in Bezug auf die Regelcharakteristik des Überströmventils, das mechanische Federelement an der Grenze der Knicksteifigkeit möglichst weich auszulegen und im geschlossenen Zustand möglichst stark vorzuspannen.
Wird ein solches Überströmventil in ein Heizgerät (1) gemäss 1 eingebaut, so ergibt sich ein Restförderhöhen-Kennlinienfeld gemäss 4: Die Kurve (40) zeigt die Restförderhöhen-Kennlinie der Pumpe (4) für sich genommen mit ihrer maximalen Restförderhöhe (41) und ihrem maximalen Durchfluss (42). Wird die Pumpe (4) mit dem Wärmetauscher (3) in Reihe geschaltet, so bleibt die maximale Restförderhöhe (41) unverändert, der maximale Durchfluss sinkt jedoch aufgrund der hydraulischen Widerstandszunahme entlang der Kennlinie (43) auf den Wert (44). Lässt man wiederum einen äusseren hydraulischen Widerstand zwischen dem Vorlauf (10) und dem Rücklauf (11) von unendlich stetig sinken, so steigt der Durchfluss von null an entlang des Teilabschnittes (49) der Kennlinie (43), bis der Durchfluss (48) bzw. die Restförderhöhe (47) erreicht wird. Der Differenzdruck (32) am Beginn des Regelbereiches des Überströmventiles (9) entspricht dabei der Differenz der Restförderhöhe der Pumpenkennlinie (40) und der Kennlinie der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher (43). Ein weiterer Anstieg des Durchflusses führt gegenüber der Pumpenkennlinie (50) nur noch zu einem linearen Anstieg des Druckabfalls entlang der Teil-Kennlinie des Regelbereiches des Überströmventiles (33). Somit verläuft die Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil (51) mit von einem vom Wert (32) linear zunehmendem Abstand unterhalb der Kennlinie der Restförderhöhe der Pumpe (40). Die optimale Auslegung des hydraulischen Widerstandes des vollständig geöffneten Überströmventils erhält man, wenn dieses seinen Regelbereich bei der Restförderhöhe null gerade vollständig ausgeschöpft hat. Bei dieser Auslegung setzt sich der lineare Anstieg des Druckabfalls über der Parallelschaltung von Wärmetauscher und Überströmventil vom Wert (32) auf den Wert (34) gegenüber der Restförderhöhenkennlinie der Pumpe (40) fort bei einer Zunahme des Durchflusses vom Wert (48) um den Betrag (35) auf den Wert (52), wenn man die Zunahme des Durchflusses durch den Wärmetauscher aufgrund des Differenzdruckanstieges vom Wert (32) auf den Wert (34) vernachlässigt. Diese Vernachlässigung ist umso zulässiger, je flacher die Druckverlust-Kennlinie des Regelbereiches des Überströmventils (33) ausgebildet ist, was mit der zuvor beschriebenen Eigenschaft des mechanischen Federelementes leicht erzielt wird. Folglich fällt bei optimaler Auslegung des Überströmventils der maximale Durchfluss der Reihenschaltung von Pumpe und der Parallelschaltung von Wärmetauscher und voll geöffnetem Überströmventil (46) mit dem Durchfluss (52) am Ende der Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil (51) am Ende des Regelbereiches des Überströmventils zusammen. Vergleicht man das Restförderhöhendiagramm des Heizgerätes nach dem Stand der Technik (6) mit dem des erfindungsgemässen Heizgerätes (4), so erkennt man die deutliche Zunahme des äusseren Durchflussbereiches: Während in 6 der Durchfluss des Heizgerätes nur bis zum maximalen Durchfluss der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher (64) reicht, überschreitet dieser Bereich beim erfindungsgemässen Heizgerät den entsprechenden Wert (44) deutlich um nahezu den Volumenstrom des Durchflusses am Ende des Regelbereiches des Überströmventiles (35) und kommt, realistisch betrachtet, auf etwa den doppelten Wert. Damit ist auch die zweite dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Anschliessend soll der Mindestdurchfluss (54) des Wärmetauschers (3) betrachtet werden. Er wird beim erfindungsgemäßen Heizgerät durch einen Volumenstromfühler (13) im unmittelbaren Rücklauf (6) oder im unmittelbaren Vorlauf (5) des Wärmetauschers (3) gemessen. Wird er unterschritten, so muss die Leistungszufuhr am Brenner (2) durch Schliessen eines Magnetventiles in der Gaszuleitung abgestellt werden. Die am Wärmetauscher (3) übertragene Wärmeleistung P [kW] entspricht dem Produkt aus Durchsatz Q [m³/h] und Temperaturdifferenz (sog. Spreizung) DT [K]. Somit ist das DT ein Maß für den leistungsspezifischen Durchfluß des Wärmetauschers und eine nahezu universelle Größe für alle Wärmetauscher des gesamten Leistungsspektrums. Der Erfolg der Heizgeräte im Gegensatz zu Kesseln liegt vor allem in ihrer kompakten Bauart und ihrer hohen Leistungsintensität begründet. Das bedeutet, dass die pro Flächeneinheit, Masseneinheit oder Heiz-Medium-Volumeninhalt des Wärmetauschers übertragene Leistungsdichte [W/cm² bzw. W/g bzw. W/cm³] vergleichsweise hoch ist. Um die Wärme medienseitig (in der Regel wasserseitig) abführen zu können, muss die Durchströmung turbulent und nicht laminar sein, weil nur dadurch die Strömungsgeschwindigkeiten unmittelbar an den Oberflächen des Wärmetauschers (3) deutlich über null gehalten werden können. Dies allerdings bedingt einen relativ hohen Druckverlust bzw. einen relativ hohen hydraulischen Widerstand im Wärmetauscher (3). Um also den erforderlichen Mindestdurchfluss (54) im Wärmetauscher (3) möglichst klein gestalten zu können, muss man einen höheren hydraulischen Widerstand in Kauf nehmen.
7 zeigt ein Kennlinienfeld, bei dem auf der horizontalen Achse die Spreizung DT und auf der vertikalen Achse die Leistung P aufgetragen ist. Der Leistungsbereich (131) des modulierenden Brenners ist schraffiert und reicht beispielhaft von der Nennleistung (P) bis zur kleinsten Leistung (1/8P). Da der Durchfluss Q der Quotient von P/DT ist, ergeben sich die Betriebszustände mit konstantem Durchfluß als Strahlen durch den Ursprung (130). Es empfiehlt sich, den Wärmetauscher (3) so auszulegen, dass die maximale Leistung (P) bei der maximalen Spreizung (DT) übertragen werden kann. Der sich daraus ergebende Durchfluss Q (132) ist als Grundlage für die Dimensionierung des Wärmetauschers und seines hydraulischen Widerstandes bestens geeignet. Dabei sollte die maximale Spreizung (DT) möglichst gross gewählt werden, um das Heizgerät auch zur gravitationsschichtenden Beladung von Pufferspeichern geeignet zu machen. Ein geeigneter Wert für die maximale Spreizung (DT) könnte beispielsweise 50 K sein. Es lassen sich jetzt zwei vorteilhafte Regelstrategien definieren:

1) konstanter Differenzdruck zum Betrieb durchflussgeregelter Heizkreise und
2) maximale Spreizung zur Beladung ungeregelter Speichersysteme

Zu 1)
Sehr viele Heizkreise besitzen im Wärmeverteilungsnetz verteilte Regler, die den Durchfluss einzelner Heizflächen thermostatisch steuern (sog. Thermostatventile und Einzelraumregler). Für diese Systeme sind schon lange differenzdruckgeregelte Umwälzpumpen verfügbar und auch energiepolitisch gefordert. Ein weiterer Nachteil der Heizgeräte nach dem Stand der Technik ist, dass sich diese differenzdruckgeregelten Umwälzpumpen nicht sinnvoll in das bisherige Konzept des Überströmventiles (9) parallel zum Verbraucher integrieren lassen, da auch das Überströmventil (9) ein differenzdruckregelndes Verhalten besitzt und es damit zum Reglerkonflikt kommt: Liegt der Sollwert einer solchen differenzdruckgeregelten Umwälzpumpe über dem Differenzdruck der Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil (69), so wird die Pumpe bei dem Versuch, diesen Wert zu erreichen, mit Vollast ein permanentes Überströmen des heissen Vorlaufs vom Verteilpunkt (8) zum Sammelpunkt (7) und damit eine große Energieverschwendung bewirken. Liegt jedoch der Sollwert einer solchen differenzdruckgeregelten Umwälzpumpe unter dem Differenzdruck der Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil (69), so wird die Leistung der Pumpe gedrosselt, bevor das Überströmventil (9) öffnet, was die Mindestumlaufsicherung des Prinzips ausser Kraft setzt. Im Gegensatz dazu liegt beim erfindungsgemässen Heizer kein differenzdruckkonstantregelndes Verhalten des Überströmventils (9) zwischen den Anschlüssen der Heizlast (10) und (11) vor, sondern es wird der Druckabfall über dem Wärmetauscher (3) begrenzt auf die Werte (32) bis (34). Das bedeutet, dass trotz eines – wie gezeigt – bauartbedingt vorteilhaft hohen Druckabfalls am Wärmetauscher (3) der Druckabfall an der Pumpe (4) gegenüber dem Druckabfall an der Heizlast zwischen den Anschlüssen (10) und (11) begrenzt ist. Dadurch kann die Pumpe über weite Durchflussbereiche die Differenzdruckverhältnisse an der Heizlast mit ihren internen Fühlern konstant regeln, was einen bedeutenden Vorteil für die Regelbarkeit und den elektrischen Arbeitsaufwand darstellt. 7 zeigt genau, wie der Wirkungsmechanismus der Leistungsanpassung solcher durchflussgeregelter Lasten funktioniert. Ausgehend von einem Zustand mit Nenndurchfluss (Q) bei halber Leistung (½P) und halber maximaler Spreizung (½DT) stellt sich zunächst aufgrund eines äusseren Einflusses auf einen hydraulischen Einzelregler im Verteilernetz eine Durchflussverdoppelung (133) ein. Dadurch halbiert sich bei konstanter Leistung zunächst die Spreizung auf (¼DT). Daraufhin verdoppelt die Vorlauftemperaturregelung (16) die Leistungszufuhr des Brenners (2) bei konstantem Durchfluss (134) auf die volle Leistung (P), was zu einer resultierenden Leistungsverdoppelung bei konstanter Spreizung (135) führt. Umgekehrt wirkt eine Durchflusshalbierung (136) zunächst spreizungsverdoppelnd, bevor die Vorlauftemperaturregelung bei konstantem Durchfluss längs der Leistungshalbierung (137) die Leistung auf (¼P) halbiert, was im Resultat einer Leistungshalbierung bei konstanter Spreizung (138) entspricht. Man sieht hierbei deutlich, wie wichtig gerade für Heizgeräte mit modulierenden Brennern die Fähigkeit ist, nicht nur die Brennerleistung, sondern auch den zugehörigen Durchfluss anpassen zu können.
Zu 2)
Zur Beladung durchflussungeregelter Puffer- und Trinkwasserspeicher empfiehlt sich hingegen, die maximale Spreizung (DT) konstant zu regeln. Hierzu muss nur die Leistungszufuhr des Brenners (2) an die Leistungszufuhr (3) der Umwälzpumpe (3) angepasst werden. Will man verhindern, daß es zu einem Öffnen des Überströmventils (9) kommt, so genügt es, die beiden Temperaturen (14) und (15) zu vergleichen: solange beide Temperaturen gleich sind, ist das Überströmventil (9) geschlossen. Erst durch Öffnen des Überströmventils (9) fällt die Temperatur (15) gegenüber der Temperatur (14) zurück. Mit der bekannten Rücklauftemperatur (12) und dem Durchfluss (13) lässt sich auch leicht und ohne zusätzliche Messung der äußere Durchfluss von (10) nach (11) berechnen: Q₍₁₀₎ = Q₍₁₁₎ = Q₍₁₃₎·(T₍₁₄₎ – T₍₁₃₎)/(T₍₁₅₎ – T₍₁₃₎) Der Zentralrechner (16) verfügt somit über alle Informationen, um die beschriebenen Betriebsarten steuern und überwachen zu können sowie über einen weiteren Eingang (17) für externe Sollwertvorgaben. Dies kann beispielsweise sein: Die Aussentemperatur, die Raumtemperatur, ein konstanter Sollwert für die Brennerleistung, ein konstanter Sollwert für die Vorlauftemperatur, ein konstanter Sollwert für die Pumpenleistung oder ähnliches.
8 beschreibt eine sogenannte Kaskade, bestehend aus 1a bis 1m erfindungsgemässen Heizern (70a) bis (70m), die jeweils über einen Rückflussverhinderer (71a) bis (71m) mit je einer Sammel- bzw. Verteilerleitung (72) verbunden sind und mindestens einen ungeregelten Heizkreis (75a) sowie optional n – 1 weitere mischergeregelte Heizkreise (75b) bis (75n) ebenfalls jeweils über einen Rückflussverhinderer (80a) bis (80n) versorgen. Der zentrale Vorlauftemperaturfühler (74) befindet sich zur Reduzierung der Totzeit möglichst nahe an der Kaskade. Die optionalen mischergeregelten Heizkreise (75b) bis (75n) verfügen jeweils über einen Vorlauftemperaturfühler (76b) bis (76n), eine Umwälzpumpe (77b) bis (77n), einen Mischer (78b) bis (78n) und einen dazugehörigen Stellmotor (79b) bis (79n). Diese Komponenten sind mit dem Zentralrechner (16) der Kaskade (81) verbunden, der darüber hinaus einen eigenen Eingang (82) für externe Sollwertvorgaben besitzt. Dies kann beispielsweise sein: Die Aussentemperatur, die Raumtemperatur, ein konstanter Sollwert für die Brennerleistung, ein konstanter Sollwert für die Vorlauftemperatur, ein konstanter Sollwert für die Pumpenleistung oder ähnliches. Ebenfalls wirkt der Zentralrechner (16) der Kaskade (81) auf die einzelnen Heizgeräte (70a) bis (70m) über deren Eingang (17) für externe Sollwertvorgaben. Solche Kaskaden sind bereits bekannt und verbreitet, allerdings nicht in der hier dargestellten Weise und ohne den Einsatz einer hydraulischen Weiche. Diese hat nicht nur ebenfalls die bereits beschriebene negative Wirkung der Rücklauftemperaturerhöhung durch Überströmen von heissem Vorlauf in den Geräterücklauf; sie erfordert auch den Einbau einer weiteren Umwälzpumpe im ungeregelten Heizkreis (75a). Die Betriebsweise der Kaskade entspricht ansonsten der üblichen Strategie, die aktuelle Heizlast auf eine möglichst grosse Anzahl von Heizgeräten zu verteilen und nichtbenutzte Heizgeräte einschliesslich Umwälzpumpe (4) auszuschalten. Selbstverständlich gelten die oben beschriebenen vorteilhaften Betriebsweisen des konstanten Differenzdrucks zum Betrieb durchflussgeregelter Heizkreise und der maximalen Spreizung zur Beladung ungeregelter Speichersysteme in gleicher Weise, wobei die erstere in der Praxis der Kaskaden von grösserer Bedeutung sein dürfte.
9 zeigt eine weitere Ausbildungsform der vorgenannten Kaskade, bei der in erfindungsgemässen Heizern die Umwälzpumpe (4) durch ein Motorventil ersetzt wurde. Sie besteht aus einem bis m derartig modifizierten Heizern (90a) bis (90m), die jeweils über ein Motorventil (91a) bis (91m) mit je einer idealerweise nach Tichelmann weglängenoptimierten Sammel- bzw. Verteilerleitung (92) verbunden sind und n Heizkreise (95a) bis (95n) jeweils über einen Rückflussverhinderer (100a) bis (100n) versorgen, von denen optional einer (95a) ungeregelt und die anderen n – 1 (75b) bis (75n) mischergeregelt sind; es können aber auch alle n Heizkreise mischergeregelt sein. Der zentrale Vorlauftemperaturfühler (94) befindet sich zur Reduzierung der Totzeit möglichst nahe an der Kaskade. Die mischergeregelten Heizkreise (95b) bis (95n) verfügen jeweils über einen Vorlauffühler (96b) bis (96n), einen Mischer (98b) bis (98n) und einen dazugehörigen Stellmotor (99b) bis (99n). Alle Heizkreise (95a) bis (95n) besitzen eine Umwälzpumpe (97a) bis (97n). Alle genannten Komponenten sind mit dem Zentralrechner (101) der Kaskade verbunden, der darüber hinaus einen eigenen Eingang (102) für externe Sollwertvorgaben besitzt. Diese können beispielsweise sein: Die Aussentemperatur, die Raumtemperatur, ein konstanter Sollwert für die Brennerleistung, ein konstanter Sollwert für die Vorlauftemperatur, ein konstanter Sollwert für die Pumpenleistung oder ähnliches. Ebenfalls wirkt der Zentralrechner der Kaskade (101) auf die einzelnen Heizgeräte (90a) bis (90m) über deren Eingang (17) für externe Sollwertvorgaben. Gegenüber der vorgenannten Kaskade hat diese Bauform den Vorteil, dass anstatt n + m – 1 Pumpen nur n Pumpen benötigt werden. Um eine möglichst gute Gleichverteilung des Gesamtdurchflusses auf die einzelnen Heizer (90a) bis (90m) der Kaskade zu erreichen, kann es erforderlich sein, den hydraulischen Widerstand der Motorventile (91a) bis (91m) grösser auszubilden als den hydraulischen Widerstand der Überströmventile (9) in den Heizern. Die Betriebsweise der Kaskade entspricht ansonsten der üblichen Strategie, die aktuelle Heizlast auf eine möglichst grosse Anzahl von Heizgeräten zu verteilen. Nichtbenutzte Heizgeräte werden dabei durch die Motorventile vom Durchflss abgetrennt.
10. zeigt eine weitere Ausbildungsform der vorgenannten Kaskaden, bei der Heizer ohne eingebaute Umwälzpumpe (4) zum Einsatz kommen. Solche Geräte sind bereits bekannt und verbreitet, allerdings sind sie noch nicht in Kaskaden ohne hydraulische Weiche und ohne eine externe Umwälzpumpe je Heizgerät betrieben worden. Sie besteht aus einem bis m derartigen Heizern (110a) bis (110m), die jeweils über einen Motorventil (111a) bis (111m) mit je einer idealerweise nach Tichelmann weglängenoptimierten Sammel- bzw. Verteilerleitung (112) verbunden sind und n Heizkreise (115a) bis (115n) jeweils über einen Rückflussverhinderer (120a) bis (120n) versorgen, von denen optional einer (115a) ungeregelt und die anderen n – 1 (115b) bis (115n) mischergeregelt sind, wobei zwischen den Heizgeräten (110a) bis (110m) und den Heizkreisen (115a) bis (115n) ein zentrales Überströmventil (113) in einem Bypass zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf der Sammel- und Verteilerleitung (112) eingebaut ist; wie zuvor beschrieben, können aber auch alle n Heizkreise mischergeregelt sein. Für die Dimensionierung des zentralen Überströmventiles (113) ergeben sich die gleichen Regeln analog zur beschriebenen Bauform des eingebauten Überströmventiles (9). Nur muss für den maximalen Durchfluss am Ende des Regelbereiches des Überströmventiles (35) jetzt der maximale Gesamtdurchfluss der Kaskade eingesetzt werden. Sinvoll ist auch der Einsatz eines marktüblichen Überströmventiles mit einstellbarem Öffnungsdruck (32). Dadurch lässt sich die Heizanlage (140) an einer zentralen Stelle nachjustieren. Der zentrale Vorlauftemperaturfühler (114) befindet unmittelbar hinter dem Bypass mit dem Überströmventil (113) und zur Reduzierung der Totzeit möglichst nahe an der Kaskade. Die mischergeregelten Heizkreise (115b) bis (115n) verfügen jeweils über einen Vorlauffühler (116b) bis (116n), einen Mischer (118b) bis (118n) und einen dazugehörigen Stellmotor (119b) bis (119n). Alle Heizkreise (115a) bis (115n) besitzen eine Umwälzpumpe (117a) bis (117n). Alle genannten Komponenten sind mit dem Zentralrechner (121) der Kaskade verbunden, der da rüber hinaus einen eigenen Eingang (122) für externe Sollwertvorgaben besitzt. Diese können beispielsweise sein: Die Aussentemperatur, die Raumtemperatur, ein konstanter Sollwert für die Brennerleistung, ein konstanter Sollwert für die Vorlauftemperatur, ein konstanter Sollwert für die Pumpenleistung oder ähnliches. Ebenfalls wirkt der Zentralrechner (121) der Kaskade auf die einzelnen Heizgeräte (110a) bis (110m) über deren Eingang (17) für externe Sollwertvorgaben. Gegenüber der vorgenannten Kaskade hat diese Bauform den Vorteil, dass nur ein zentrales Überströmventil (113) benötigt wird und sich die Gleichverteilung des Durchflusses auf die einzelnen Heizgeräte (110a) bis (110m) wegen des relativ hohen hydraulischen Widerstandes der Wärmetauscher (3) leicht von selbst einstellen wird. Die Betriebsweise der Kaskade entspricht ansonsten der üblichen Strategie, die aktuelle Heizlast auf eine möglichst grosse Anzahl von Heizgeräten zu verteilen. Nichtbenutzte Heizgeräte werden dabei durch die Motorventile vom Durchfluß abgetrennt.

1: Schema des erfindungsgemäßen Heizers

5: Schema des Heizers nach dem Stand der Technik

1: Heizgerät
2: Brenner des Heizgerätes
3: Wärmetauscher
4: Umwälzpumpe
5: unmittelbarer Vorlaufanschluß des Wärmetauschers
6: unmittelbarer Rücklaufanschluß des Wärmetauschers
7: Sammelpunkt Bypass/Heizkreis
8: Verteilpunkt Bypass/Heizkreis
9: Bypass mit Differenzdruck-Überströmventil
10: Vorlauf des Heizgerätes = mittelbarer Vorlauf des Wärmetauschers
11: Rücklauf des Heizgerätes = mittelbarer Rücklauf des Wärmetauschers
12: Temperaturfühler im unmittelbaren Rücklauf des Wärmetauschers
13: Volumenstromfühler im unmittelbaren Rücklauf des Wärmetauschers
14: Temperaturfühler im unmittelbaren Vorlauf des Wärmetauschers
15: Temperaturfühler im Vorlauf des Heizgerätes
16: Zentrale Steuereinheit
17: externe Sollwertvorgabe

2: Betriebszustände des Überströmventils

20: Eintrittsöffnung des Überströmventils
21: Austrittsöffnung des Überströmventils
22: Beweglicher Stellkörper des Überströmventils
22a: Beweglicher Stellkörper des geschlossenen Überströmventils
22b: Beweglicher Stellkörper des regelnden Überströmventils
22c: Beweglicher Stellkörper des voll geöffneten Überströmventils
23: Mechanisches Federelement des Überströmventils
23a: Mechanisches Federelement des geschlossenen Überströmventils
23b: Mechanisches Federelement des regelnden Überströmventils
23c: Mechanisches Federelement des voll geöffneten Überströmventils.

3: Druckverlust-Kennlinienfeld des Überströmventils

4: Restförderhöhen-Kennlinienfeld des erfindungsgemäßen Heizers

30: Druckverlustachse
31: Durchflußachse
32: Differenzdruck am Beginn des Regelbesreiches des Überströmventils
33: Druckverlust-Kennlinie des Regelbereiches des Überströmventils
34: Differenzdruck am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
35: Durchfluß am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
36: Druckverlust-Kenlinie des voll geöffneten Überströmventils

4: Restförderhöhen-Kennlinienfeld des erfindungsgemäßen Heizers

40: Restförderhöhen-Kennlinie der Pumpe über dem Durchfluß
41: maximale Förderhöhe der Pumpe
42: maximaler Durchfluß der Pumpe
43: Restförderhöhen-Kennlinie der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher über dem Durchfluß
44: maximaler Durchfluß der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher
45: Restförderhöhen-Kennlinie der Reihenschaltung von Pumpe und der Parallelschaltung von Wärmetauscher und voll geöffnetem Überströmventil über dem Durchfluß
46: maximaler Durchfluß der Reihenschaltung von Pumpe und der Parallelschaltung von Wärmetauscher und voll geöffnetem Überströmventil
47: Restförderhöhe am Beginn des Regelbereiches des Überströmventils
48: Durchfluß am Beginn des Regelbereiches des Überströmventils
49: Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei geschlossenem Überströmventil
50: Restförderhöhe der Pumpe am Beginn des Regelbereiches des Überströmventils
51: Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil
52: Durchfluß am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
53: Restförderhöhe der Pumpe am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
54: Mindestdurchfluß des Wärmetauschers bzw. des Heizgerätes

6: Restförderhöhen-Kennlinienfeld des Heizers Stand der Technik

60: Restförderhöhen-Kennlinie der Pumpe über dem Durchfluß
61: maximale Förderhöhe der Pumpe
62: maximaler Durchfluß der Pumpe
63: Restförderhöhen-Kennlinie der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher über dem Durchfluß
64: maximaler Durchfluß der Reihenschaltung von Pumpe und Wärmetauscher
65: Restförderhöhe am Beginn des Regelbereiches des Überströmventils
66: Restförderhöhe am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
67: Durchfluß am Ende des Regelbereiches des Überströmventils
68: Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei geschlossenem Überströmventil
69: Restförderhöhen-Teilkennlinie des Heizgerätes bei regelndem Überströmventil

8 Kaskade aus erfindungsgemäßen Heizern

70a ... m: ein bis m Heizgeräte des beschriebenen Typs mit eingebauter Umwälzpumpe in Parallelkaskade
71a ... m: Rückflußverhinderer je Heizgerät
72: Sammler/Verteiler in Parallelschaltung
74: Temperaturfühler im Gesamt-Vorlauf der Kaskade
75a ... n: ein bis n Heizkreise, davon ...
75a: ... ein Heizkreis ungeregelt (ohne Mischer) und ohne Pumpe
75b ... n: ... optional bis zu n – 1 weitere gemischt geregelte Heizkreise mit Pumpe
76b ... n: Temperaturfühler im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
77b ... n: Pumpe im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
78b ... n: Mischer im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
79b ... n: Stellantrieb des Mischers im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
80a ... n: Rückflußverhinderer je Heizkreis
81: Zentrale Steuerung der Kaskade
82: externe Sollwertvorgabe der Kaskade

9 Kaskade aus erfindungsgemäßen modifizierten Heizern

90a ... m: ein bis m Heizgeräte des beschriebenen Typs mit ausgebauter Umwälzpumpe in Parallelkaskade
91a ... m: Motorventil je Heizgerät
92: Sammler/Verteiler in Parallelschaltung mit Längenausgleich nach Tichelmann
94: Temperaturfühler im Gesamt-Vorlauf der Kaskade
95a ... n: ein bis n Heizkreise, davon ...
95a: ... ein Heizkreis ungeregelt (ohne Mischer) mit Pumpe
95b ... n: ... optional bis zu n – 1 weitere gemischt geregelte Heizkreise mit Pumpe
96b ... n: Temperaturfühler im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
97a ... n: Pumpe im Vorlauf des Heizkreises
98b ... n: Mischer im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
99b ... n: Stellantrieb des Mischers im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
100a ... n: Rückflußverhinderer je Heizkreis
101: Zentrale Steuerung der Kaskade
102: externe Sollwertvorgabe der Kaskade

10 Erfindungsgemäße Kaskade aus Heizern Stand der Technik

110a ... m: ein bis m Heizgeräte des beschriebenen Typs mit eingebauter Umwälzpumpe in Parallelkaskade
111a ... m: Rückflußverhinderer je Heizgerät
112: Sammler/Verteiler in Parallelschaltung
113: Gesamt-Bypass der Kaskade mit Überströmventil
114: Temperaturfühler im Gesamt-Vorlauf der Kaskade
115a ... n: ein bis n Heizkreise, davon ...
115a: ... ein Heizkreis ungeregelt (ohne Mischer) mit Pumpe
115b ... n: ... optional bis zu n – 1 weitere gemischt geregelte Heizkreise mit Pumpe
116b ... n: Temperaturfühler im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
117b ... n: Pumpe im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
118b ... n: Mischer im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
119b ... n: Stellantrieb des Mischers im Vorlauf des gemischt geregelten Heizkreises
120a ... n: Rückflußverhinderer je Heizkreis
121: Zentrale Steuerung der Kaskade
122: externe Sollwertvorgabe der Kaskade

7 Leistungs-Spreizungs-Kennlinienfeld

130: Ursprung
131: Betriebsbereich des Heizgerätes
132: Kennlinie der Leistungsanpassung durchflußgeregelter Heizkreise
133: Durchflußverdoppelung durch gesteigerte Leistungsanforderung
134: Leistungsverdoppelung der Vorlauftemperaturregelung bei konstantem Durchfluß
135: resultierende Leistungsverdoppelung bei konstantem DT
136: Durchflußhalbierung durch verminderte Leistungsanforderung
137: Leistungshalbierung der Vorlauftemperaturregelung bei konstantem Durchfluß
138: resultierende Leistungshalbierung bei konstantem DT
139: Kennlinie bei Leistungsanpassung maximale Spreizung
P: volle Geräte-Leistung
½P: halbe Geräte-Leistung
¼P: viertel Geräte-Leistung
1/8P: achtel Geräte-Leistung
DT: maximale Spreizung
½DT: halbe maximale Spreizung
¼DT: viertel maximale Spreizung
1/8DT: achtel maximale Spreizung
8Q: achtfacher Nenndurchfluß des Wärmetauschers
4Q: vierfacher Nenndurchfluß des Wärmetauschers
2Q: dopplter Nenndurchfluß des Wärmetauschers
Q: Nenndurchfluß des Wärmetauschers
½Q: halber Nenndurchfluß des Wärmetauschers
¼Q: viertel Nenndurchfluß des Wärmetauschers
1/8Q: achtel Nenndurchfluß des Wärmetauschers
140: Heizanlage
141: Wärmequelle
142: Wärmesenke
143: Heizweig
144: Bypass
145: Anschluss erster Heizzweig

Claims

Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz vorzugsweise im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke (142) von der Pumpe (4) angesaugt wird und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) zugeführt und dann am Wärmetauscher vorbeigeführt wird, wenn der Durchsatz aus der Wärmesenke (142) grösser als der durch den Wärmetauscher (3) ist. (1)
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit zwei oder mehr je einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequellen (141), die an je eine Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen sind und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei in der Vorlauf- oder Rücklaufleitung (5 und 6) jeder Wärmequelle (141) eine Pumpe (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke von den Pumpen (4a ... m) angesaugt wird und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) jeder Wärmequelle (141) zugeführt und dann am jeweiligen Wärmetauscher (3) vorbeigeführt wird, wenn der Durchsatz aus der Wärmesenke (142) grösser als der durch die Gesamtheit der Wärmetauscher (3) ist. (8)
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit zwei oder mehr je einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequellen (141), die an je eine Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen sind und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) mit einer Pumpe (4) verbunden sind und die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz der Wärmesenke (142) von der (n) in der Wärmesenke (142) angeordneten Pumpe(n) (97a ... n) angesaugt wird und den Parallelschaltungen von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) jeder Wärmequelle (141) zugeführt und dann am jeweiligen Wärmetauscher (3) vorbeigeführt wird, wenn der Durchsatz aus der Wärmesenke (142) grösser als der durch die Gesamtheit der Wärmetauscher (3) ist. (9)
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit zwei oder mehr je einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequellen (141), die an je eine Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen sind und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) mit einer Pumpe (4) verbunden sind und die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz der Wärmesenke (142) von der (n) in der Wärmesenke (142) angeordneten Pumpe(n) (117a ... n) angesaugt wird und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und den Wärmetauschern (3) jeder Wärmequelle (141) zugeführt und dann an den Wärmetauschern (3) vorbeigeführt wird, wenn der Durchsatz aus der Wärmesenke (142) grösser als der durch die Gesamtheit der Wärmetauscher (3) ist. (10)
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte vorzugsweise im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke (142) von der Pumpe (4) angesaugte Wasserdurchsatz der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) zugeführt und der durch den Wärmetauscher (3) fliessende Teil erfasst und einem Regler (16) zusammen mit den Temperaturwerten unmittelbar stromab des Wär metauschers (3) sowie unmittelbar stromab der Einmündungsstelle (7) des Bypasses (144) in die Vorlaufleitung (10) zugeführt werden, dessen Stellgrösse die Leistung des Brenners (2) und/oder der Pumpe (4) ist. (1)
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Temperatur der Vorlaufleitung (10) und die der Rücklaufleitung (11) gemessen werden und einem Regler (16) zugeführt werden, dessen Stellgrössen die Leistung des Brenners (2) und der Pumpe (4) sind, wobei sich Änderungen der Vorlauftemperatur auf die Brennerleistung und Änderungen der Rücklauftemperatur auf die Pumpenleistung auswirken.
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerleistung Stellgrösse einer Vorlauftemperaturregelung und die Pumpenleistung Stellgrösse eines Differenzkonstantdruckreglers ist.
Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage (140) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerleistung Stellgrösse einer Vorlauftemperaturregelung und die Pumpenleistung Stellgrösse eines Differenztemperaturreglers ist.
Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (4) vorzugsweise im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke (142) angeordnet ist und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) vorgeschaltet ist. (1)
Heizungsanlage (140) mit zwei oder mehr je einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequellen (141), die an je eine Vor lauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen sind und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (142), wobei in der Vorlauf- oder Rücklaufsammelleitung (10 und 11) jeder Wärmequelle (141) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen (4) jeweils im Rücklauf (6) aus der Wärmesenke (142) angeordnet und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildeten Bypass (144) und Wärmetauscher (3) jeder Wärmequelle (141) vorgeschaltet sind. (8)
Heizungsanlage (140) mit zwei oder mehr je einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequellen (141), die an je eine Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossen sind und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) mit einer Pumpe (4) verbunden sind und die Vorlauf- und Rücklaufsammelleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wasserdurchsatz der Wärmesenke (142) von der(n) in der Wärmesenke (142) angeordneten Pumpe(n) (97a ... n/117a ... n) erfasst ist und der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildeten Bypass (144) und Wärmetauscher (3) jeder Wärmequelle 141) zugeführt ist. (9 und 10)
Heizungsanlage (140) mit einer einen von einem Brenner (2) beheizten Wärmetauscher (3) aufweisenden, insbesondere im Brennwertbereich betriebenen Wärmequelle (141), die an eine Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossen ist und mit wenigstens einem an die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) angeschlossenen, eine Wärmesenke (142) bildenden Heizzweig (143), wobei zwischen Wärmequelle (141) und Wärmesenke (142) eine Pumpe (4) angeordnet ist und die Vorlauf- und Rücklaufleitung (10 und 11) mittels eines Bypasses (144) mit einstellbarer Ansprechschwelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (4) im Rücklauf (11) aus der Wärmesenke (142) angeordnet ist, dass die Pumpe (4) stromauf der Parallelschaltung von als Überströmventil (9) ausgebildetem Bypass (144) und Wärmetauscher (3) vorgesehen ist, dass ferner ein Durchsatzfühler (13) für den durch den Wärmetauscher (3) fliessenden Teil vorgesehen und einem Regler (16) zusammen mit Temperaturwerte unmittelbar stromab des Wärmetauschers (3) sowie unmittelbar stromab der Einmündungsstelle (7) des Bypasses (144) in die Vorlaufleitung (10) messenden Temperaturfühlern (14, 15) zugeführt werden, wobei die Stellgrösse des Reglers (16) die Leistung des Brenners (2) ist. (1)
Heizungsanlage (140) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Heizgeräten (1) je ein Absperrventil (91a ... n) vor- oder nachgeschaltet ist.
Heizungsanlage (140) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Heizgeräten (1) ein Rückschlagventil (71a ... n) als Schwerkraftbremse mit kleinem Durchflusswiderstand zusätzlich vor- oder nachgeschaltet ist.
Heizungsanlage (140) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Durchflusswiderstand des Überströmventiles (9) gleich oder kleiner gehalten ist als der Durchflusswiderstand aller Heizgeräte (1) der Wärmequelle samt ihren vor- oder nachgeschalteten Armaturen.
Heizungsanlage (140) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorlaufsammelleitung (3) stromab der Einmündung (7) des Überströmventiles (9) und stromauf des Anschlusses (145) des ersten Heizzweiges (143) ein Temperaturfühler (15) vorgesehen ist.
Heizungsanlage (140) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (9) voreingestellt ist.