DE102008023355A1 - System und Verfahren zur Senkung der Brennertaktung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, mit einer Wärmequelle, einem Speicher, einem Heizkreis mit Vorlauf und Rücklauf, einer Mischergruppe und einem Speicherwärmetauscher, wobei die Wärmequelle erst den Speicher erwärmt, dann durch den Mischer den Heizkreis und abschließend die Restwärme aus dem Rücklauf durch einen Speicherwärmetauscher an den Speicher abgibt, wobei der Ladezustand des Speichers an zumindest drei über die Höhe des Speichers verteilten Temperaturmesspunkten erfasst wird und die Wärmequelle in Abhängigkeit der Messwerte aller Messpunkte getaktet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System sowie ein Verfahren zur Senkung der Brennertaktung in Heizungsanlagen, wie die durch die unabhängigen Patentansprüche beschrieben.
  • Es ist ein in der Zwischenzeit selbst in weiten kreisender Bevölkerung bekanntes Problem, dass der Hausbrand, d. h. die Verwendung von Heizleistung zur Erwärmung von Räumen und Brauchwasser, einen der größten Energieverbraucher in den industrialisierten Ländern darstellt. Einsparungen und Effizienzsteigerungen an dieser Stelle führen durch den großen Multiplikator der vielen Einzelhaushalte zu besonders spürbaren Effekten beim Gesamtenergieverbrauch.
  • Besonderes viel versprechende Ergebnisse lassen sich durch eine verbesserte Regelung des Gesamtsystems Heizung/Warmwasser erwarten, so dass es nicht verwundert, dass eine Vielzahl von Vorschlägen zur Effizienzsteigerung von Heizungs- und Warmwasseranlagen in dieser Richtung zielen.
  • So beschreibt das Dokument DE 196 27 271 C2 eine Heizungsanlage mit einem Wärmeerzeuger, der einen Heizkreis und Heizwasser eines Warmwasserspeichers mit Wasser versorgt, und mit einem Mittel zur Einspeisung des Heizwassers und/oder von Heizwasserwärme des Warmwasserspeichers in den Heizkreis, wobei das Mittel zur Einspeisung des Heizwassers des Warmwasserspeichers in den Heizkreis ein Mischer und vorzugsweise ein Vierwegemischer ist, durch den ein Primärkreis und ein Sekundärkreis gebildet wird, wobei das Heizwasser des Warmwasserspeichers und der Wärmeerzeuger im Primärkreis liegen und der Heizkreis im Sekundärkreis angeordnet ist.
  • Es hat sich in der täglichen Anwendung gezeigt, dass dieses System nicht die gewünschte Effizienzsteigerung bewirkt, so dass nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Verfahren und Systemen zum Heizen von Gebäuden zur Wassererwärmung besteht.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt ein System und Verfahren zur Senkung der Brennertaktung, wobei der Begriff „Brenner” im Rahmen dieser Erfindung als Wärmequelle im Allgemeinen betrachtet werden soll und damit sowohl Öl- und Gasbrenner, als auch andere getaktete Wärmequellen, wie z. B. Wärmepumpen umfasst, die abhängig von bestimmten Grenzwerten anspringen und Wärme erzeugen.
  • Vorgesehen ist im spezielleren ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, mit einer Wärmequelle, wie zB einem Brenner oder einer Wärmepumpe, einem Speicher, einem Heizkreis mit Vorlauf und Rücklauf, einer Mischergruppe und einem Speicherwärmetauscher, wobei die Wärmequelle erst den Speicher erwärmt, dann durch die Mischergruppe den Heizkreis und abschließend die Restwärme aus dem Rücklauf durch den Speicherwärmetauscher an den Speicher abgibt, wobei der Ladezustand des Speichers an zumindest drei über die Höhe des Speichers verteilten Temperaturmesspunkten erfasst wird und die Wärmequelle in Abhängigkeit der Messwerte aller Messpunkte getaktet wird.
  • Durch die Erfassung des Ladezustandes des Speichers an mehreren über die Höhe des Speichers verteilten Temperaturmesspunkten lässt sich der Ladezustand des Speichers sehr viel genauer erfassen, als dies bei Verfahren der Fall ist, die den Ladezustand des Speichers nur an einer Stelle, nämlich dem obersten Punkt des Speichers erfassen. Indem die Temperatur an mehreren über die Höhe des Speichers verteilten Stellen erfasst wird und die Messwerte in die Regelung der Taktung der Wärmequelle einfließen, kann diese Taktung sehr viel präziser und damit energieeffizienter gefahren werden, da zB in der Regelung berücksichtigt werden kann, dass mitten in der Nacht der Warmwasserbedarf weitaus geringer ist, als während des Tages und somit die Ladung nur bis zu einem wesentlich weiter oben liegenden Punkt erfolgen muss, als dies während des Tages der Fall ist.
  • Das Verfahren nach Maßgabe der Erfindung kann sich somit dadurch auszeichnen, dass die zentrale Regelungselektronik die höchstnötige Temperatur aus der gewünschten Brauchwassertemperatur ermittelt sowie aller angeschlossenen Heizkreise, wobei die Wärmequelle anspringt und die Ladung beginnt, wenn diese Temperatur am obersten Temperaturmesspunkt nicht mehr zur Verfügung steht und die Ladung des Speichers endet und die Wärmequelle abschaltet, wenn die höchstnötige Temperatur auch an zumindest einem definierten Messpunkt unterhalb des obersten Temperaturmesspunktes gemessen wird.
  • Um die Flexibilität des Systems weiter zu erhöhen kann auch vorgesehen sein, dass die Messpunkte unterhalb des obersten Messpunktes durch die Regelungselektronik abhängig von äußeren Randbedingungen wie Außentemperatur, Uhrzeit, mittlere Warmwasserentnahmemenge u. ä. aktivierbar und deaktivierbar sind, zur variablen Einstellung der Lademenge des Speichers.
  • Zur weiteren Flexibilisierung der Regelung des Heizungssystems kann auch vorgesehen sein, dass die Regelungselektronik die Ladepumpen des Speichers des Heizungssystems abhängig von den Temperaturen im Speicher und/oder in Vor- und Rücklauf des Heizkreises in der Drehzahl steuert. Auf diese Weise ließen sich sehr günstige Pumpen verwenden, was der Wirtschaftlichkeit des Systems im Ganzen zugute kommt.
  • Desweiteren kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass die Pumpe in der Mischergruppe im Heizkreis bedarfsabhängig in der Drehzahl gesteuert wird, wobei, wenn die Temperatur im Rücklauf im Vergleich zum Vorlauf zu hoch ist, die Drehzahl der Mischergruppe reduziert wird und vice versa, wobei des weiteren je nach der Außentemperatur die Vorlauftemperatur erhöht oder durch Beimischung von Wasser aus dem Rücklauf reduziert wird.
  • Weiterhin ist eine Heizungsanlage vorgesehen zur Ausführung des Verfahrens nach Maßgabe der Erfindung, mit einer Wärmequelle, einem Speicher, einem Heizkreis mit Vorlauf und Rücklauf, einer Mischergruppe, einem Speicherwärmetauscher um unteren Bereich des Speichers, zur Übertragung von Restwärme im Rücklauf auf den Speicherinhalt und zur Sicherung des kalten Rücklaufes in die Wärmequelle und einer zentralen Regelungselektronik wobei zur Bestimmung des Ladezustand des Speichers zumindest drei über die Höhe des Speichers verteilte Temperaturmesspunkte vorgesehen sind und die Wärmequelle in Abhängigkeit der Messwerte aller Temperaturmesspunkte getaktet ist.
  • Die Heizungsanlage sich kann sich weiterhin dadurch auszeichnen, dass die Messpunkte unterhalb des obersten Messpunktes durch die Regelungselektronik abhängig von äußeren Randbedingungen wie Außentemperatur, Uhrzeit, mittlere Warmwasserentnahmemenge u. ä. aktivierbar und deaktivierbar sind, zur variablen Einstellung der Lademenge des Speichers.
  • Weiterhin kann die Heizungsanlage dadurch gekennzeichnet sein, dass die die Ladepumpen des Speichers des Heizungssystems mittels der Regelungselektronik abhängig von den Temperaturen im Speicher und/oder in Vor- und Rücklauf des Heizkreises in der Drehzahl gesteuert sind.
  • Eine Pumpe in der Mischergruppe im Heizkreis kann darüber hinaus bedarfsabhängig in der Drehzahl gesteuert sein, wobei, wenn die Temperatur im Rücklauf im Vergleich zum Vorlauf zu hoch ist, die Drehzahl der Mischergruppe reduziert wird und vice versa.
  • Der Speicher schließlich ist vorzugsweise ein Kombispeicher und zwischen Vorlauf und Rücklauf kann ein By-Pass vorgesehen sein, zur Warmwasserladung des Speichers bei abgeschaltetem Heizkreis, z. B. im Sommerbetrieb.
  • Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
  • In der einzigen Figur ist eine Heizungsanlage gezeigt mit einer Wärmequelle (1), einem Speicher (2), einem Heizkreis mit Vorlauf (10) und Rücklauf (11), einer Mischergruppe (3), einem Speicherwärmetauscher (12) im unteren Bereich des Speichers (2), zur Übertragung von Restwärme im Rücklauf (11) auf den Speicherinhalt und zur Sicherung des kalten Rücklaufes in die Wärmequelle (1) und einer zentralen Regelungselektronik (nicht gezeigt), wobei zur Bestimmung des Ladezustand des Speichers zumindest drei über die Höhe des Speichers verteilte Temperaturmesspunkte (6, 7, 8) vorgesehen sind und die Wärmequelle (1) in Abhängigkeit der Messwerte aller Temperaturmesspunkte (6, 7, 8) getaktet ist.
  • Es erfolgt eine Reihenschaltung, wobei der Heizkessel (1) erst den Speicher (2) erwärmt, dann durch einen 3-Wege-Mischer (3) die Heizung, und zuletzt die Restwärme durch den Speicherwärmetauscher (12) an den Speicher abgibt. Der Speicher ist vorzugsweise ein Kombispeicher, der im unteren Bereich über einen Wärmetauscher verfügt. Der Wärmetauscher si chert hier den kalten Rücklauf für den Brennwertnutzen bei modernen Brennwertgeräten.
  • Die Zentrale Regelungselektronik ermittelt die höchstnötige Temperatur aus der gewünschten Brauchwassertemperatur sowie aller angeschlossenen Heizkreise. Die Ladung beginnt, wenn diese Temperatur an Fühlerposition (6) nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Sie endet, wenn auch Fühler (7) das Erreichen der gewünschten Temperatur meldet. Die intelligente Regelungselektronik steuert hier die Ladepumpen abhängig von den Temperaturen in der Drehzahl. Ist beim Ladevorgang durch die Heizung an Fühlerposition (8) die Temperatur noch zu hoch, wird die Pumpendrehzahl entsprechend reduziert.
  • Ebenso wird die Pumpe in der Mischergruppe (3) bedarfsabhängig in der Drehzahl gesteuert. Ist die Temperatur im Rücklauf an Fühlerposition (11) im Vergleich zum Vorlauf (10) zu hoch, wird die Drehzahl reduziert. Die Mischerregelung erfolgt ebenfalls durch die zentrale Regelungselektronik. Je nach der gemeldeten Außentemperatur wird die Vorlauftemperatur Erhöht oder durch Beimischung von Rücklaufwasser reduziert.
  • Das Ventil (5) sichert im Sommerbetrieb die Warmwasserladung bei abgeschaltetem Heizkreis.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19627271 C2 [0004]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, mit einer Wärmequelle (1), einem Speicher (2), einem Heizkreis mit Vorlauf (10) und Rücklauf (11), einer Mischergruppe (3) und einem Speicherwärmetauscher (12), wobei die Wärmequelle (1) erst den Speicher (2) erwärmt, dann durch den Mischer (3) den Heizkreis (10, 11), und abschließend die Restwärme aus dem Rücklauf (11) durch einen Speicherwärmetauscher (12) an den Speicher abgibt (2), wobei der Ladezustand des Speichers (2) an zumindest drei über die Höhe des Speichers (2) verteilten Temperaturmesspunkten (6, 7, 8) erfasst wird und die Wärmequelle in Abhängigkeit der Messwerte aller Messpunkte getaktet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Regelungselektronik die höchstnötige Temperatur aus der gewünschten Brauchwassertemperatur ermittelt sowie aller angeschlossenen Heizkreise (10, 11), wobei die Wärmequelle (1) anspringt und die Ladung beginnt, wenn diese Temperatur am obersten Temperaturmesspunkt (6) nicht mehr zur Verfügung steht und die Ladung des Speichers (2) endet und die Wärmequelle abschaltet, wenn die höchstnötige Temperatur auch an zumindest einem definierten Messpunkt (7) unterhalb des obersten Temperaturmesspunktes gemessen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (7, 8) unterhalb des obersten Messpunktes durch die Regelungselektronik abhängig von äußeren Randbedingungen wie Außentemperatur, Uhrzeit, mittlere Warmwasserentnahmemenge u. ä. aktivierbar und deaktivierbar sind, zur variablen Einstellung der Lademenge des Speichers.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungselektronik die Ladepumpen (4) des Speichers (2) des Heizungssystems abhängig von den Temperaturen im Speicher und/oder in Vor- und Rücklauf (10, 11) des Heizkreises in der Drehzahl steuert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe in der Mischergruppe (3) im Heizkreis (10, 11) bedarfsabhängig in der Drehzahl gesteuert wird, wobei, wenn die Temperatur im Rücklauf (11) im Vergleich zum Vorlauf (10) zu hoch ist, die Drehzahl der Mischergruppe (3) reduziert wird und vice versa.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je nach der Außentemperatur die Vorlauftemperatur (10) erhöht oder durch Beimischung von Wasser aus dem Rücklauf reduziert wird.
  7. Heizungsanlage, mit einer Wärmequelle (1), einem Speicher (2), einem Heizkreis mit Vorlauf (10) und Rücklauf (11), einem Mischer (3) einem Speicherwärmetauscher (12) und einer zentralen Regelungselektronik wobei zur Bestimmung des Ladezustand des Speichers (2) zumindest drei über die Höhe des Speichers (2) verteilte Temperaturmesspunkte (6, 7, 8) vorgesehen sind wird und die Wärmequelle (1) in Abhängigkeit der Messwerte aller Temperaturmesspunkte getaktet ist.
  8. Heizungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (7, 8) unterhalb des obersten Messpunktes durch die Regelungselektronik abhängig von äußeren Randbedingungen wie Außentemperatur, Uhrzeit, mittlere Warmwasserentnahmemenge u. ä. aktivierbar und deaktivierbar sind, zur variablen Einstellung der Lademenge des Speichers.
  9. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ladepumpen (4) des Speichers (2) des Heizungssystems mittels der Regelungselektronik abhängig von den Temperaturen im Speicher und/oder in Vor- und Rücklauf (10, 11) des Heizkreises in der Drehzahl gesteuert sind.
  10. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe in der Mischergruppe (3) im Heizkreis (10, 11) bedarfsabhängig in der Drehzahl gesteuert ist, wobei, wenn die Temperatur im Rücklauf (11) im Vergleich zum Vorlauf (10) zu hoch ist, die Drehzahl der Mischergruppe (3) reduziert wird und vice versa.
  11. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (2) ein Kombispeicher ist.
  12. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorlauf (10) und Rücklauf (11) ein By-Pass vorgesehen ist, zur Warmwasserladung des Speichers (2) bei abgeschaltetem Heizkreis.
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