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Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Regelung eines Heizkreislaufs eines Heizsystems nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Heizsysteme in Gebäuden, insbesondere Flächenheizungen, wie zum Beispiel Fußbodenheizungen oder Wandheizungen für den Niedertemperaturbereich erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Dabei stellt die Regelung des Heizungssystems ein zentrales Thema dar, wenn derartige Heizsysteme beispielsweise im Zuge einer Gebäudeerweiterung oder einer Heizungssanierung in einen bestehenden Heizkreislauf eingebunden werden sollen. Altere bzw. bestehende Heizsysteme in Gebäuden sind meistens für den Hochtemperaturbereich ausgelegt. Dies bedeutet, dass die Vorlauftemperatur des Heizsystems in einem Temperaturbereich von ca. 70°C liegt.
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Zur Vermeidung von Personenschäden oder Schäden am Bauwerk ist es bei der Einbindung einer Fußbodenheizung, welche im Niedertemperaturbereich arbeitet, in einen bestehenden Heizkreislauf, welcher im Hochtemperaturbereich arbeitet erforderlich, dass die Temperatur des Heizmediums im Gesamtheizsystem eine zulässige Höchsttemperatur nicht übersteigt. Dies kann durch eine entsprechende Regelung durchgeführt werden.
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In der Druckschrift
DE 10 2006 011 522 A1 wird eine Heizvorrichtung mit einer Niedertemperaturheizung beansprucht, wobei ein mit einem Stellantrieb verbundenes Regelventil in Abhängigkeit der Raumtemperatur sowie der Betriebstemperatur geregelt wird. Zwei parallel geschaltete Regler empfangen jeweils von einem Betriebstemperatursensor des Heizkreislaufs und des Raumtemperatursensors der Raumtemperatur ein Signal, welche nach den parallel geschalteten Reglern zu einem Signal zusammengefasst werden und das Regelventil entsprechend der Regelaufgabe über den Stellantrieb betätigen. Nachteilig ist, dass aufgrund der parallelen Anordnung der beiden Regler eine Regelung des Regelventils erfolgt, die bei Ausfall des Reglers für die Betriebstemperatur keine Sicherheitsabschaltung aufgrund einer zu hohen Betriebstemperatur ausführt. Hierzu ist eine separate Regelaufgabe für die Betriebstemperatur erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Regelsystem zur Regelung eines Heizkreislaufs eines Heizsystems derart weiterzubilden, dass die Sicherheit zur Vermeidung von Schäden an Personen und/oder an Bauwerken verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.
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Beschreibung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Regelsystem zur Regelung eines Heizkreislaufs eines Heizsystems, vorzugsweise einer Flächenheizung, umfasst einen ersten und einen zweiten Regler, welche eine Regelung des Heizkreislaufs mittels einer erfassten Raumtemperatur bzw. erfassten Betriebstemperatur des Heizsystems ausführen, sowie ein mit einem Stellantrieb betätigbares Regelventil, wobei der Stellantrieb vom ersten und vom zweiten Regler beeinflussbar ist.
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Kern der Erfindung ist eine serielle Schaltung des ersten Reglers in einer räumlich getrennten Anordnung mit Bezug auf den zweiten Regler innerhalb eines Stromkreises.
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Vorteil der seriellen Schaltung der beiden Regler innerhalb eines Stromkreises ist, dass das Regelventil lediglich eine Regelung des Heizsystems ausführt, wenn der Stromkreis durch die beiden seriell geschalteten Regler geschlossen ist. Dies verbessert die Sicherheit, um Schäden an Personen und Bauwerken durch zu hohe Oberflächen- und Systemtemperaturen zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Regler bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes für die Raumtemperatur den elektrischen Stromkreis zwischen dem Regler und dem Stellantrieb schließt bzw. bei Überschreitung des Grenzwertes öffnet. Die Raumtemperatur wird beispielsweise über einen im Raum angeordneten Temperatursensor erfasst. Wird zum Beispiel ein einstellbarer Grenzwert von der gemessenen Raumtemperatur unterschritten, wird der Stromkreis durch den ersten Regler geschlossen. Der Stellantrieb des Regelventils kann entsprechend der Regelaufgabe eine Regelung aufgrund der Raumtemperatur als Führungsgröße ausführen.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Regler bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes für die Betriebstemperatur im Heizsystem den elektrischen Stromkreis zwischen dem Regler und dem Stellantrieb öffnet bzw. bei Unterschreitung des Grenzwertes schließt. Die Betriebstemperatur im Heizsystem wird mittels eines Temperatursensors erfasst. Bei Überschreitung eines Grenzwertes für die maximale Betriebstemperatur wird der Stromkreis über den zweiten Regler geöffnet. Der Stellantrieb des Regelventils kann entsprechend der Regelaufgabe eine Regelung aufgrund der Betriebstemperatur als Führungsgröße ausführen.
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In einer weiteren, zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Regelventil vorzugsweise im Rücklauf des Heizkreislaufs angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine unerwünschte Überschreitung der Rücklauftemperatur durch eine entsprechende Regelaufgabe vermieden werden kann.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass der erste Regler eine Regelung in Abhängigkeit des zweiten Reglers ausführt. Wird zum Beispiel ein vorgegebener Grenzwert der Rücklauftemperatur von einer gemessenen Rücklauftemperatur erreicht bzw. überschritten, öffnet der zweite Regler entsprechend der Regelaufgabe den Stromkreis, wodurch eine Regelung des Regelventils nicht mehr möglich ist. Dies bildet neben dem sicherheitstechnischen Vorteil eine optimale Nutzung der Wärmeenergie aus.
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In einer darüber hinaus zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass der Stellantrieb im stromlosen Zustand das Regelventil vorzugsweise geschlossen hält. Dies hat den Vorteil, dass eine unerwünschte Temperaturerhöhung des Heizmediums im Heizsystem durch zum Beispiel Stromausfall vermieden wird. Dadurch kann die Sicherheit zur Vermeidung von Schäden an Personen bzw. Bauwerken erhöht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Regler im Gehäuse des Regelventils bzw. gemeinsam mit dem Regelventil in einer Box angeordnet ist. Diese Ausführungsvarianten zur Anordnung des zweiten Reglers vermindern einen zusätzlichen Platzbedarf bei Nachrüstung bzw. Erweiterung eines bereits bestehenden Heizsystems.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorzugsweise im Rücklauf des Heizkreislaufs angeordnete zweite Regler eine Temperaturbegrenzung des Heizsystems vornimmt. Dies hat den Vorteil, dass zum Beispiel beim Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzwertes für die Rücklauftemperatur eine erste Sicherheitsabschaltung des Heizsystems bereits im Niedrigtemperaturbereich stattfindet. Zusätzlich kann der erste Regler bei einem Defekt des zweiten Reglers eine zweite Sicherheitsabschaltung durch Öffnen des Stromkreises beim Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzwertes für die Raumtemperatur ausführen.
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Aufgrund der seriellen Anordnung der beiden Regler im Stromkreis kann zum Beispiel eine Nachrüstung eines Heizsystems im Hochtemperaturbereich mit einem Heizsystem im Niedertemperaturbereich ausgeführt werden, welche trotz eines geringen Aufwands die Sicherheitsanforderungen an derartige Heizsysteme erfüllt.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung des Ausführungsbeispiels und der Zeichnung hervor.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Schaltbildes eines erfindungsgemäßen Regelsystems.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Schaltbildes eines Regelsystems 1 gezeigt, welches beispielsweise bei der Nachrüstung eines herkömmlichen Heizsystems im Hochtemperaturbereich mit einem Heizsystem im Niedertemperaturbereich eingesetzt wird.
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Das Regelsystem 1 umfasst einen ersten Regler 3, welcher eine Regelung der Betriebstemperatur im Heizsystem 12 in Abhängigkeit einer erfassten Raumtemperatur ausführt. Hierzu ist der erste Regler 3 mit einem Temperatursensor verbunden (nicht dargestellt), welcher einen aktuellen IST-Wert 5 der Raumtemperatur erfasst. Der erfasste IST-Wert 5 wird mit einem einstellbaren Grenzwert 6 für die Raumtemperatur verglichen, wobei zum Beispiel der erste Regler bei Unterschreitung des Grenzwertes 6 durch den erfassten IST-Wert 5 der Raumtemperatur einen mit dem ersten Regler 3 verbundenen elektrischen Stromkreis 2 schließt. Im Umkehrschluss öffnet der Regler 3 den elektrischen Stromkreis 2 bei Überschreitung des Grenzwertes 6 durch den gemessenen IST-Wert 5 der Raumtemperatur.
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In dem Stromkreis 2 ist ein zweiter Regler 4 in serieller Anordnung geschaltet, wobei der zweite Regler 4 eine Regelung in Abhängigkeit eines erfassten Ist-Wertes 9 der Rücklauftemperatur des Heizmediums im Heizsystem 12 im Vergleich mit einem einstellbaren Grenzwert 10 für die Rücklauftemperatur des Heizmediums im Heizsystem ausführt. Zur Erfassung des IST-Wertes 9 der Rücklauftemperatur ist im Rohrleitungssystem des Rücklaufs 11 ein Temperatursensor (nicht dargestellt) angeordnet.
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Das Regelsystem 1 umfasst darüber hinaus ein Regelventil 7, welches vorzugsweise im Rücklauf 11 des Rohrleitungssystems des Heizmediums angeordnet ist. Das Regelventil 7 ist mit einem elektrisch regelbaren Stellantrieb 8 verbunden, wobei das Regelventil 7 in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Schaltstellung ”stromlos geschlossen” aufweist.
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Aufgrund der seriellen Schaltung des ersten und zweiten Reglers 3, 4 im Stromkreis 2 kann zum Beispiel der erste Regler 3 eine Regelung in Abhängigkeit des zweiten Reglers 4 vornehmen.
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Erfasst der im Rücklauf 11 angeordnete Temperatursensor (nicht dargestellt) einen IST-Wert 9 für eine Temperatur des Heizmediums, die gleich oder oberhalb eines einstellbaren Grenzwertes 10 der Rücklauftemperatur liegt, wird der elektrische Stromkreis 2 durch den zweiten Regler 4 geöffnet. Der Stromkreis 2 wird unterbrochen, wodurch das Regelventil 7 geschlossen wird. Das Regelventil 7 sperrt im Rücklauf 11 den Heizkreislauf, wodurch die Zufuhr des Heizmediums in den Heizkreislauf unterbrochen ist. Erst nach dem Schließen des elektrischen Stromkreises 2 durch Erreichen bzw. Unterschreitung des Grenzwertes 10 der Rücklauftemperatur mittels eines erfassten IST-Wertes 9 kann der erste Regler 3 eine Regelung des Regelventils 7 entsprechend der Regelaufgabe vornehmen.
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Aufgrund der seriellen Schaltung der beiden Regler 3, 4 im Regelsystem 1 erfolgt eine Regelung der Raumtemperatur durch den ersten Regler 3 in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur durch den zweiten Regler 4.
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Es ist denkbar, dass das Regelventil 7 mit dem daran angeordneten Stellantrieb 8 ebenfalls im Vorlauf 13 des Heizsystems 12 angeordnet wird, wobei die Schaltzustände des ersten und des zweiten Reglers 3, 4 sowie des Regelventils 7 entsprechend der Regelaufgabe des Regelsystems 1 angepasst werden müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Regelsystem
- 2
- elektrischer Stromkreis
- 3
- erster Regler
- 4
- zweiter Regler
- 5
- IST-Wert Raumtemperatur
- 6
- Grenzwert Raumtemperatur
- 7
- Regelventil
- 8
- Stellantrieb
- 9
- IST-Wert Betriebstemperatur (Rücklauftemperatur)
- 10
- Grenzwert Betriebstemperatur (Rücklauftemperatur)
- 11
- Rücklauf
- 12
- Heizsystem
- 13
- Vorlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006011522 A1 [0004]
