DE102009038738A1

DE102009038738A1 - Heizungsanlage

Info

Publication number: DE102009038738A1
Application number: DE102009038738A
Authority: DE
Inventors: Julia Nowag; Bernd Dr. Hafner
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage, umfassend einen Solarkollektor (1), der mit einem Pufferspeicher (2) verbunden ist, und ein Heizgerät (3) mit einer Vor- (4) und einer Rücklaufleitung (5), wobei die Vorlaufleitung (4) des Heizgeräts (3) wahlweise mit mindestens einem Vorlaufanschluss eines Heizkörpers (6) und/oder dem Pufferspeicher (2) und ein Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) über ein Ventil (7) mit der Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) oder mit einer Leitung (9) zum Pufferspeicher (2) verbindbar ausgebildet ist, wobei eine vom Pufferspeicher (2) kommende Leitung (10) in die Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) ausmündet. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventil (7) als gesteuerter Mischer ausgebildet und ein über die vom Pufferspeicher (2) kommende Leitung (10) strömendes Heizkreismedium der Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) über das Ventil (7) bedarfsangepasst mit dem Rücklaufanschuss des Heizkörpers (6) kommenden Heizkreismedium vermischt zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Heizungsanlage der eingangs genannten Art wird von der Anmelderin hergestellt und vertrieben. Diese besteht aus einem Solarkollektor, der mit einem Pufferspeicher mit oder ohne integrierter Trinkwassererwärmung verbunden ist, und einem Heizgerät (Heizkessel oder Wandgerät) mit einer Vor- und einer Rücklaufleitung, wobei die Vorlaufleitung des Heizgeräts wahlweise mit mindestens einem Vorlaufanschluss eines Heizkörpers und/oder dem Pufferspeicher und ein Rücklaufanschluss des Heizkörpers über ein Ventil mit der mit einem Temperatursensor versehenen Rücklaufleitung des Heizgeräts oder mit einer Leitung zum Pufferspeicher verbindbar ausgebildet ist, wobei eine vom Pufferspeicher kommende Leitung in die Rücklaufleitung des Heizgeräts ausmündet.
Bei dem oben genannten Pufferspeicher handelt es sich um einen Speicherbehälter zur Aufnahme eines Heizkreismediums (in der Regel Heizkreiswasser). Dabei ist der mindestens eine Solarkollektor über entsprechende Vor- und Rücklaufleitungen und einen im Speicherbehälter angeordneten Wärmetauscher thermisch mit dem Heizkreismedium verbunden, d. h. vom Solarkollektor aufgenommene Sonnenwärme wird über einen Wärmetauscher an das im Speicher befindliche Heizkreismedium übertragen. Ferner kann im Speicherbehälter ein weiterer Wärmetauscher für die Warmwasserversorgung (zum Beispiel eines Gebäudes) vorgesehen sein, wobei diesem Wärmetauscher Kaltwasser zugeführt, dieses im Speicherbehälter am Heizkreismedium erwärmt und dann einem Verbraucher zur Verfügung gestellt wird. Der mit dem Solarkollektor verbundene Wärmetauscher ist dabei unten im Speicherbehälter angeordnet, während sich der Wärmetauscher zur Warmwasser- bzw. Trinkwasserversorgung über einen Teil oder die gesamte Höhe des Speicherbehälters erstreckt, wobei sich unten der Kaltwasser- und oben der Warmwasseranschluss befindet. Ebenfalls oben am Pufferspeicher ist die Vorlaufleitung des Heizgeräts angeschlossen, die auch mindestens mit einem Vorlaufanschluss eines Heizkörpers verbindbar ausgebildet ist. Etwa mittig am Pufferspeicher sind eine in die Rücklaufleitung des Heizgeräts ausmündende und eine über ein Ventil mit dem Rücklaufanschluss des Heizkörpers verbundene Leitung angeschlossen, wobei die erst genannte oberhalb der zweiten am Pufferspeicher angeordnet ist.
Funktional betrachtet hat der Pufferspeicher eine zentrale Rolle: Er dient zur Speicherung von Solarenergie, sofern diese zur Verfügung steht, er dient zur Speicherung von mit dem Heizgerät erzeugter Wärme, er dient dem mindestens einen Heizkörper als Wärmequelle und er kann – in Funktion eines Durchlauferhitzers – zum Erwärmen von kaltem Trinkwasser dienen.
Die vorgenannten Merkmale der nach dem Stand der Technik bekannten und bewährten Heizungsanlage können auch bei der nachfolgend noch zu erläuternden, erfindungsgemäßen Heizungsanlage realisiert sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage der eingangs genannten Art zu verbessern, und zwar insbesondere in Bezug auf solche Heizungsanlagen, bei denen eine zu hohe Rücklauftemperatur Probleme bereiten könnte.
Diese Aufgabe ist mit einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Verfahrensmäßig ist diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 6 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Ventil als vorzugsweise von einem oder mehreren Temperatursensor(en) gesteuerter Mischer ausgebildet und ein über die vom Pufferspeicher kommende Leitung strömendes Heizkreismedium der Rücklaufleitung des Heizgeräts über das Ventil bedarfsangepasst mit vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers kommenden Heizkreismedium vermischt zuführbar ist bzw. dass einem vom Pufferspeicher über die Leitung kommenden Heizkreismedium mittels des Mischers bedarfsangepasst vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers kommendes Heizkreismedium vor Erreichen der Rücklaufleitung des Heizgerätes zugemischt wird.
Mit anderen Worten ist es mittels des erfindungsgemäßen Mischers möglich, gegebenenfalls sehr heißem, vom Pufferspeicher kommenden Heizkreismedium kühleres, vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers kommendes Heizkreismedium zuzumischen, so dass das dann vermischte Heizkreismedium eine Temperatur aufweist, die für das Heizgerät unproblematisch ist. – Insgesamt betrachtet, lässt sich somit erfindungsgemäß das hohe Temperaturniveau des Pufferspeichers länger nutzen und die Verteilverluste sinken. Eine Anpassung an den Bedarf (Temperatur und/oder Leistung) lässt sich so ermöglichen.
Beim vorbeschriebenen Stand der Technik dient der Temperatursensor zur Steuerung einer so genannten hydraulischen Weiche, die direkt am Heizgerät zwischen Vor- und Rücklaufleitung positioniert ist und die gewährleistet, dass dem Heizgerät kein zu heißes Heizkreismedium zugeführt wird.
Diese hydraulische Weiche kann nach der Erfindung entfallen, da durch das gezielte, bedarfsangepasste Zumischen von vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers kommenden Heizkreismediums stets die richtige Rücklauftemperatur am Heizgerät gewährleistet ist, was insbesondere bei wandhängenden Heizgeräten aufgrund der dort häufig eingesetzten Bauteile aus Kunststoff von erheblicher Bedeutung für deren Betriebssicherheit ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäße Heizungsanlage einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung zweier Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt schematisch
1 den Schaltplan einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizungsanlage und
2 den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizungsanlage.
Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage umfassen gemäß 1 und 2 einen Solarkollektor 1, der mit einem Pufferspeicher 2 verbunden ist, und ein vorzugsweise wandhängendes Heizgerät 3 mit einer Vor- 4 und einer Rücklaufleitung 5, wobei die Vorlaufleitung 4 des Heizgeräts 3 wahlweise mit mindestens einem Vorlaufanschluss eines Heizkörpers 6 bzw. dem Pufferspeicher 2 und ein Rücklaufanschluss des Heizkörpers 6 über ein Ventil 7 mit der Rücklaufleitung 5 des Heizgeräts 3 und mit einer Leitung 9 zum Pufferspeicher 2 verbindbar ausgebildet ist, wobei eine vom Pufferspeicher 2 kommende Leitung 10 in die Rücklaufleitung 5 des Heizgeräts 3 ausmündend ausgebildet ist.
In 1 dienen die beiden dargestellten Pumpen zur Einstellung der Volumenströme zum Pufferspeicher 2 bzw. zum Heizkörper 6, wobei sich bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Pufferspeicher 2 ein Medium zur Energiespeicherung (zum Beispiel Phasenwechselmaterial oder auch thermochemisches Energiespeichermaterial) befindet und wobei die Vorlaufleitung 4 und die Leitung 10 an einen im Pufferspeicher 2 angeordneten (nicht dargestellten) Wärmetauscher angeschlossen sind, so dass das Energiespeichermedium vom Heizkreis entkoppelt ist.
In 2 werden die Volumenströme zum Pufferspeicher 2 bzw. zum Heizkörper 6 über das dargestellte, motorbetriebene Umschaltventil geregelt, wobei sich bei diesem Ausführungsbeispiel in bekannter Weise Heizkreiswasser im Pufferspeicher 2 befindet.
Für beide Ausführungsformen ist nun wesentlich, dass das Ventil 7 als gesteuerter Mischer ausgebildet und ein über die vom Pufferspeicher 2 kommende Leitung 10 strömendes Heizkreismedium der Rücklaufleitung 5 des Heizgeräts 3 über das Ventil 7 bedarfsangepasst mit vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers 6 kommenden Heizkreismedium vermischt zuführbar ist.
Wie eingangs erwähnt, ist es auf diese Weise möglich zu verhindern, dass vom Pufferspeicher 2 kommendes Heizkreismedium mit zu hoher Temperatur der Rücklaufleitung 5 des Heizgeräts 3 zugeführt wird. Verfahrensmäßig ausgedrückt, ist somit vorgesehen, dass einem vom Pufferspeicher 2 über die Leitung 10 kommenden Heizkreismedium mittels des Mischers bedarfsangepasst vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers 6 kommendes Heizkreismedium vor Erreichen der Rücklaufleitung 5 des Heizgerätes 3 zugemischt wird.
Gemäß der Ausführungsform nach 1 ist dabei die Rücklaufleitung 5 mit einem ersten Temperatursensor 8 versehen, wobei der Mischer vom ersten Temperatursensor 8 geregelt ausgebildet ist. Bei dieser Alternative wird dem über die Leitung 10 kommenden und zur Rücklaufleitung 5 strömenden Heizkreismedium nur dann Heizkreismedium vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers 6 zugemischt, wenn eine vorgegebene Temperatur an der Rücklaufleitung 5 überschritten wird.
Gemäß der Ausführungsform nach 2 ist eine vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers 6 kommende Leitung 11 vorzugsweise ventilseitig mit einem zweiten Temperatursensor 12 versehen und im Pufferspeicher 2 ist auf Höhe der Mündung der Leitung 10 ein dritter Temperatursensor 13 vorgesehen, wobei der Mischer vom zweiten und dritten Temperatursensor 12, 13 gesteuert ausgebildet ist bzw. gesteuert wird. Wird dabei zum Beispiel mit dem zweiten Temperatursensor 12 eine Temperatur von 30°C und mit dem dritten Temperatursensor 13 eine Temperatur von 60°C gemessen, so ist in der Regelung des Mischers die Information hinterlegt, welches Mischverhältnis an diesem einzustellen ist, um in der Leitung 5 eine Temperatur von zum Beispiel 40°C zu erzeugen. In diesem Fall kann also auf den ersten Temperatursensor 8 verzichtet werden, obwohl gleichzeitig gewährleistet ist, dass kein zu heißes Heizkreismedium zum Heizgerät 3 zurück gelangt.
Eine weitere, nicht dargestellte Alternative besteht schließlich in der Verwendung des ersten und dritten Temperatursensors 8, 13 (auf den zweiten Temperatursensor 12 wird verzichtet), wobei sich in diesem Fall die Temperatur in der Leitung 11 bei (in Richtung der Leitung 9) geschlossenem Mischer direkt am ersten Temperatursensor 8 ermitteln lässt. Zeigt dabei der Vergleich, dass die Temperatur am Temperatursensor 13 grösser als am Temperatursensor 8 ist, wird der Mischer teilweise oder ganz geöffnet, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass am ersten Temperatursensor 8 keine vorgegebene Maximaltemperatur überschritten wird. Der Mischer wird über den Temperatursensor 8 auf Bedarf geregelt.
Bezugszeichenliste

1: Solarkollektor
2: Pufferspeicher
3: Heizgerät
4: Vorlaufleitung
5: Rücklaufleitung
6: Heizkörper
7: Ventil
8: erster Temperatursensor
9: Leitung zum Pufferspeicher
10: Leitung vom Pufferspeicher
11: Leitung vom Heizkörper
12: zweiter Temperatursensor
13: dritter Temperatursensor

Claims

Heizungsanlage, umfassend einen Solarkollektor (1), der mit einem Pufferspeicher (2) verbunden ist, und ein Heizgerät (3) mit einer Vor- (4) und einer Rücklaufleitung (5), wobei die Vorlaufleitung (4) des Heizgeräts (3) wahlweise mit mindestens einem Vorlaufanschluss eines Heizkörpers (6) und/oder dem Pufferspeicher (2) und ein Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) über ein Ventil (7) mit der Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) oder mit einer Leitung (9) zum Pufferspeicher (2) verbindbar ausgebildet ist, wobei eine vom Pufferspeicher (2) kommende Leitung (10) in die Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) ausmündend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (7) als gesteuerter Mischer ausgebildet und ein über die vom Pufferspeicher (2) kommende Leitung (10) strömendes Heizkreismedium der Rücklaufleitung (5) des Heizgeräts (3) über das Ventil (7) bedarfsangepasst mit vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) kommenden Heizkreismedium vermischt zuführbar ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, wobei die Rücklaufleitung (5) mit einem ersten Temperatursensor (8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer vom ersten Temperatursensor (8) geregelt ausgebildet ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1, wobei eine vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) kommende Leitung (11) vorzugsweise ventilseitig mit einem zweiten Temperatursensor (12) versehen und im Pufferspeicher (2) ein dritter Temperatursensor (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer vom zweiten und dritten Temperatursensor (12, 13) gesteuert ausgebildet ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Pufferspeicher 2 ein Medium zur Energiespeicherung, vorzugsweise ein Phasenwechselmaterial oder ein thermochemisches Energiespeichermaterial, befindet und dass die Vorlaufleitung 4 und die Leitung 10 hydraulisch mit einem im Pufferspeicher 2 angeordneten Wärmetauscher verbunden sind.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät (3) als wandhängendes Gerät ausgebildet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einem vom Pufferspeicher (2) über die Leitung (10) kommenden Heizkreismedium mittels des Mischers bedarfsangepasst vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) kommendes Heizkreismedium vor Erreichen der Rücklaufleitung (5) des Heizgerätes (3) zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem über die Leitung (10) kommenden und zur Rücklaufleitung (5) strömenden Heizkreismedium nur dann Heizkreismedium vom Rücklaufanschluss des Heizkörpers (6) zugemischt wird, wenn eine vorgegebene Temperatur an der Rücklaufleitung (5) überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer über den Temperatursensor (12) an der vom Rücklaufanschluss des Heizkörper (6) kommenden Leitung (11) und den Temperatursensor (13) im Pufferspeicher (2) gesteuert wird.