DE102014013464A1

DE102014013464A1 - Betrieb einer Zirkulationsanlage

Info

Publication number: DE102014013464A1
Application number: DE102014013464.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: LE, HUU-THOI, PROF. DR.-ING., DE
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Betrieb einer Zirkulationsanlage wobei statt konventioneller Thermostatköpfe Motorantriebe (M) eingesetzt sind, wobei eine Zentrale Regeleinheit (ZRE), Motorantriebe (M) und Zirkulationspumpe (P) kabelgebunden oder kabellos miteinander kommunizieren, und der thermische hydraulische Abgleich und/oder die thermische Desinfektion und/oder die Pumpenleistung fortlaufend und selbsttätig in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen und/oder der Soll-Temperatur angepasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Einrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage mit einer Regeleinheit, einer Zirkulationspumpe, wenigstens zwei Strängen und wenigstens einem Speicher, wobei die Stränge jeweils ein einstellbares Ventil sowie jeweils einen Stellmotor mit einem zugewiesenen Temperatursensor aufweisen oder mit diesem verbunden sind, und wobei die Stellmotoren und/oder die Zirkulationspumpe kabelgebunden oder kabellos zum Datenaustausch mit der Regeleinheit verbunden sind, um den thermischen hydraulischen Abgleich und/oder die thermische Desinfektion und/oder die Anpassung der Pumpenleistung durchzuführen.
In solcher Zirkulationsanlage kommt ein Medium für den Wärme-/Kältetransport vom Speicher zu den einzelnen Strängen zum Einsatz. Bei einer Zirkulationsanlage für die Trinkwassererwärmung wird das Heizmedium Wasser mittels der Zirkulationspumpe umgewälzt. Das erwärmte Heizmedium fließt zu den einzelnen Strängen. Mittels der einstellbaren Ventile lässt sich das Heizmedium an den Strängen bedarfsgerecht verteilen. Das Heizmedium wird durch die Wärmeverluste an die Umgebung gekühlt und fließt zurück zu dem Speicher. In einer Kühlanlage funktioniert das Verfahren ähnlich, jedoch mit der Vorzeichenumkehrung. Das Kühlmedium fließt zu den Strängen. Das einstellbare Ventil am Strang reguliert den Durchfluss des Kühlmediums. Das Kühlmedium erwärmt sich beim Transport und fließt zurück zu dem Kältespeicher.
Aufgrund der genannten Analogie der Heiz- und Kühlanwendung wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren für eine Zirkulationsanlage für die Trinkwassererwärmung näher beschrieben. Das Verfahren kann in vollem Umfang, ohne jegliche Beschränkung, auch auf die Kühlanwendung angewendet werden.
Die Anlage der Trinkwasserzirkulation muss dafür sorgen das Trinkwasser an den Zapfstellen keimfrei zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass die Bildung von Biofilmen, die als Lebensgrundlage für Legionellen und andere Krankheitserreger dienen, innerhalb der Trinkwassersanlage unbedingt vermieden werden muss. Dafür gibt es hygienischen Anforderungen. Die zentrale Anforderung lautet, dass an keiner Stelle der Warmtrinkwassersanlage die Grenztemperatur von 55°C unterschritten wird, da sich nach den bekannten Regeln der Technik die Legionellen bei einer Unterschreitung der. o. g. Grenztemperatur bilden. Weiterhin muss die Trinkwasserzirkulationsanlage die Möglichkeit gewährleisten, die thermische Desinfektion einmal am Tag kurzfristig für mindestens drei Minuten (maximal zwei Stunden) durchzuführen, um alle möglichst Legionellen abzutöten. Dabei wird i. d. R. in der Nacht die Wasser-Temperatur im gesamten Zirkulationssystem auf 70°C angehoben.
Das Trinkwasserzirkulationssystem besteht i. d. R. aus mehreren Strängen mit unterschiedlichen Widerständen. Das Wasser fließt naturgemäß überwiegend durch den Strang mit dem geringsten Widerstand. Mit anderen Worten sucht sich das Wasser den günstigsten Weg.
Je nach der Länge und dem Durchmesser der Rohre sowie der Anzahl der Einzelwiderstände (Bögen, T-Stücke, Armaturen) ist der Druckverlust in den einzelnen Warmwassersträngen unterschiedlich. Zur am weitesten entfernten Zapfstelle, z. B. im Dachgeschoss, ist der Volumenstrom viel geringer als der zur Zapfstelle im Erdgeschoss nahe dem Trinkwasserspeicher. Durch den Zirkulationsstrang zum Dachgeschoss mit größerem Widerstand fließt also ein geringerer Massestrom. Aufgrund des geringeren Massestromes und der Wärmeverluste an die Umgebung sinkt die Wassertemperatur ab und unterschreitet damit die o. g. Grenztemperatur. Es besteht die Gefahr der Bildung von Biofilmen, der Lebensgrundlage für Legionellen und andere Krankheitserreger.
Beim korrekten hydraulischen Abgleich werden die Differenzdrücke der einzelnen Warmwasserstränge ermittelt und durch den Einbau zusätzlicher Widerstände im Leitungsnetz abgeglichen. Dort, wo zu viel Wasser fließt, wird durch ein Regelventil in der Zirkulationsleitung der Wasserdurchfluss über die Voreinstellung verringert. So kann der Druckverlust für alle Stränge gleich eingestellt werden.
Die Ermittlung der Voreinstellung basiert auf den Grundlagen der Rohrnetzberechnung. Dabei werden die Rohrleitungslänge, -durchmesser und Einzelwiderstände von der gesamten Zirkulationsanlage aufgenommen. Insbesondere bei den Bestandanlagen sind die Rohrleitungen meist nicht sichtbar, sodass die o. g. Daten nur abgeschätzt werden. Dies führt dazu, dass die hygienischen Anforderungen nicht erfüllt werden.
Außerdem sind die eingebauten Widerstände durch die Voreinstellungen statisch, die ihre Gültigkeit bei jeglichen Änderungen der Zirkulationsanlage (z. B. verlängerter Strang durch den Einbau zusätzlicher Zapfstellen, Wegfall der Wärmedämmung in bestimmten Rohrabschnitten) verlieren. Theoretisch müssen die Voreinstellungen bei jeglicher Änderung erneut berechnet und eingestellt werden. In der gegenwärtigen Praxis wird dies leider kaum realisiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für den Betrieb einer Zirkulationsanlage mit unbekannter Rohrnetzstruktur zu ermöglichen, indem der thermische hydraulische Abgleich und/oder die thermische Desinfektion und/oder die Anpassung der Pumpenleistung fortlaufend und selbsttätig ausgeführt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zirkulationsanlage gelöst, die mit einem Wärmespeicher, einer Zirkulationspumpe, einer bevorzugt zentralen Regeleinheit und wenigstens zwei Strängen verbunden ist. Dabei verfügen die Stränge jeweils über einen Stellmotor und ein einstellbares Ventil. Die Zirkulationsanlage verfügt zudem über zu den Strängen korrespondierende Temperatur-Sensoren, die vor jeder Mischung an den Strängen angeordnet sind, wobei die Stellmotoren und/oder die Pumpe kabellos oder kabelgebunden zum Datenaustausch mit der bevorzugt Zentralen Regeleinheit verbunden sind. Die vorliegende Erfindung einer Zirkulationsanlage ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, einen thermischen hydraulischen Abgleich und/oder die thermische Desinfektion durch die Hubbegrenzung in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen und/oder eine Anpassung der Pumpenleistung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz vorzunehmen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Anordnung der Temperatursensoren direkt vor jeder Mischung, also an den kältesten Stellen, vorgesehen, wobei der Rücklauf aus der Zirkulationsanlage in den Warmwasserspeicher als Mischung betrachtet wird, da das abgekühlte Wasser mit dem erwärmten Wasser im Speicher mischt. Damit liegen die Wassertemperaturen entlang der Stränge höher als die gemessenen Temperaturen. Sind die gemessenen Temperaturen größer als die Soll-Temperatur, bedeutet es, dass die Temperatur innerhalb der Zirkulationsanlage höher als die Soll-Temperatur ist. Somit wird die hygienische Anforderung erfüllt.
Der Temperatursensor lässt sich bevorzugt mit dem näherstehenden Motorantrieb verbinden. Der Motorantrieb nimmt den Messwert auf und sendet diesen an die Zentrale Regeleinheit bzw. an einen der in der Zirkulationsanlage installierten Motorantriebe weiter. Der Algorithmus, der bevorzugterweise in der Zentralen Regeleinheit abgelegt wird, führt bestimmte Kombinationen von Ventilen aus AUF und ZU. Durch die Analyse der gemessenen Temperaturen in Verbindung mit den Ventilkombinationen lässt sich feststellen, welcher Motorantrieb die dazugehörige Ist-Temperatur hat. Damit kann der maximale Hub (oberer Grenzwert) so angepasst werden, dass sich die gemessenen Temperaturen auf ein bestimmtes Niveau annähern bzw. diese möglichst gleich sind.
Die Durchführung eines thermischen hydraulischen Abgleichs in Abhängigkeit von der Temperatur bedeutet, dass die Begrenzung der maximal möglichen Durchflussvolumenströme der betroffenen Ventile unter Verwendung der vorgegebenen Bedingung so durchgeführt wird, dass sich die gemessenen Temperaturen nähern. Es ergibt sich somit nach der erfinderischen Vorstellung immer ein hydraulisch ungünstigstes Ventil in der Zirkulationsanlage, das sein Hub von nahezu 100%, also vollständige Öffnung hat. Die übrigen Ventilhübe sind somit kleiner als 100%.
Das hydraulisch ungünstigste Ventil ist das Ventil des im Betrieb befindlichen Teils der Zirkulationsanlage, welches aufgrund seiner größeren Entfernung zum Wärmespeicher und/oder aufgrund einer besonders starken Abkühlung des zugehörigen Stranges (z. B. fehlende bzw. beschädigte Wärmedämmung) am weitesten geöffnet sein muss, um den hydraulischen Abgleich der Stränge durchzuführen.
Das hydraulisch ungünstigste Ventil bei einer Zirkulationsanlage muss nicht immer das gleiche Ventil bleiben. Werden beispielsweise einzelne Stränge komplett vom Nutzer abgeschaltet bzw. deaktiviert oder die Wärmedämmung beschädigt, so wird möglicherweise das Ventil eines anderen Stranges das hydraulisch ungünstigste Ventil sein.
Die Anpassung der Pumpenleistung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz (Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur) ist vorzugsweise dadurch erfüllt, dass die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, anhand der von den Temperatursensoren erfassten Temperaturen und/oder Temperaturdifferenzen und der von den Stellmotoren übertragenen Temperaturen und/oder Temperaturdifferenzen die Pumpenleistung solange anzupassen, bis die gemessenen Ist-Temperaturen die Soll-Temperatur, Grenztemperatur, erreichen bzw. bis die Temperaturdifferenz zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches z. B. 0,1 K liegt.
Die Aufgabe des thermischen hydraulischen Abgleichs besteht darin, sicherzustellen, dass die Temperatur des Mediums an beliebiger Stelle der Zirkulationsanlage über der vorgegebenen Soll-Temperatur sog. Grenztemperatur von z. B. 55°C liegt. Dabei wird das Wasser im Speicher i. d. R. auf 60°C erwärmt. Bei der thermischen Desinfektion wird das Medium im Speicher auf z. B. 70°C erwärmt. Durch die gesamte Zirkulationsanlage wird das Medium mit der erhöhten Temperatur für ein bestimmtes Zeitintervall von z. B. 5 Minuten durchströmt. Das bedeutet, dass beim Betrieb der Zirkulationsanlage für die thermische Desinfektion die Soll-Temperatur angehoben wird.
Neben der erfinderischen Zirkulationsanlage betrifft die hier beschriebene Erfindung gleichzeitig auch ein Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage, bei dem ein thermischer hydraulischer Abgleich und/oder eine thermische Desinfektion durch die Hubbegrenzung in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen und/oder eine Anpassung der Pumpenleistung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz durch eine Regeleinheit vorgenommen wird. Solch ein Verfahren kann von einer Zirkulationsanlage durchgeführt werden, bei der statt konventioneller Thermostatköpfe Stellmotoren eingesetzt werden, wobei eine Zentrale Regeleinheit, Stellmotoren und/oder Pumpe kabelgebunden oder kabellos miteinander kommunizieren, wobei die Rohrnetzstruktur der Zirkulationsanlage sowie die dazugehörigen hydraulischen Widerstände unbekannt sind, dadurch gelöst, dass die oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung so ermittelt werden, dass sich die gemessenen Temperaturen annähern. Die Pumpenleistung wird solange angepasst, bis die Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Zirkulationsanlage ist die Regeleinheit mit einem Datenspeicher verbunden und dazu ausgebildet, die oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung der Ventile in dem Datenspeicher abzulegen und/oder auszulesen.
Vorzugsweise ist die Regeleinheit der Zirkulationsanlage auch dazu ausgebildet, die Ventilhübe entsprechend eines zuvor abgespeicherten oberen Grenzwertes zu begrenzen.
Nach einer Betriebs-Unterbrechung z. B. Wartung stellt die Zentrale Regeleinheit die gespeicherten oberen Grenzwerte an den Motorantrieben zur Verfügung, damit der Lernprozess nicht wieder vom Anfang an begonnen wird. Weichen die Differenzen zwischen den Ist-Temperaturen erheblich ab, werden die oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung erneut ermittelt. Liegt starke Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur vor, wird die Pumpenleistung justiert.
Der Motorantrieb stellt anhand des oberen Grenzwerts den Hub ein. Das bedeutet eine Begrenzung der K_V-Werte im Sinne des hydraulischen Abgleichs. Da die Ventilhübe von allen Strängen in der Zirkulationsanlage auf die oberen Grenzwerte gleichzeitig begrenzt sind, werden alle Stränge bedarfsgerecht versorgt.
Bei der Inbetriebnahme der Zirkulationsanlagen liegen keine oberen Grenzwerte vor. Die Startwerte der oberen Grenzwerte für alle Ventilhübe betragen zunächst 100%. Das bedeutet, dass in diesem Moment die Anlagenhydraulik nicht abgeglichen ist.
Zum Beginn des Lernprozesses startet die Zirkulationspumpe mit einer erhöhten Leistung, die im nach hinein angepasst wird. Durch den hydraulisch günstigsten Strang fließt der größte Massestrom, wodurch die zugehörige Ist-Temperatur größer als die übrigen Ist-Temperaturen ist. Daraufhin wird der Ventilhub des hydraulisch günstigsten Strangs schrittweise z. B. um 3% verringert, bis sich die Ist-Temperaturen zueinander nähern. Die Verringerung des Hubes bedeutet die Erhöhung des gesamten hydraulischen Widerstandes im betreffenden Strang. Danach lässt sich der Hub des hydraulisch zweitgünstigsten Stranges nach dem vorgestellten Prinzip justieren. Das bedeutet, dass alle oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung aller Ventile der Reihe nach, beginnend mit dem hydraulisch günstigsten Strang, in Abhängigkeit der zugehörigen Ist-Temperaturen ermittelt werden.
In der Praxis trifft es häufig zu, dass die Pumpenleistung größer als erforderlich ist. Daraus resultiert, dass die Ist-Temperaturen im abgeglichenen Zustand deutlich über die Soll-Temperatur liegen. Es werden an dieser Stelle zwei Fälle unterschieden: mit oder ohne Datenaustausch mit der Zirkulationspumpe.
Ohne Datenaustausch mit der Zirkulationspumpe (P):
In diesem Fall kann die Pumpenleistung nicht automatisch von der Zentralen Regeleinheit angepasst werden. Es wird nur die Hubbegrenzung der Ventile ausgeführt, um die Ist-Temperaturen auf ein gleiches Niveau einzuhalten.
Liegt der Fall vor, dass die Ist-Temperaturen fast identisch sind und die vorgegebene Soll-Temperatur unterschritten wird, ist entweder die Pumpenleistung zu gering oder das Wasser im Speicher wird nicht auf das erforderliche Niveau erwärmt. Liegt der umgekehrte Fall vor, dass die Ist-Temperaturen fast gleich sind und diese deutlich über dem Soll-Wert liegen, bedeutet das, dass die Pumpenleistung viel höher als erforderlich ist oder die Temperatur des Warmwasserspeichers zu hoch ist. Somit werden die Meldungen bzw. Hinweise auf dem Display der Zentralen Regeleinheit angezeigt.
Mit Datenaustausch mit der Zirkulationspumpe (P):
Mit dem Datenaustausch mit der Zirkulationspumpe besteht nun die Möglichkeit die Pumpenleistung anzupassen.
Bei der ersten Inbetriebnahme wird die Pumpe zuerst mit großzügiger Leistung als Startwert gefahren (z. B. Pumpendrucksprung von 20000 Pa). Zuerst werden die oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung der Ventile so bestimmt, dass sich die gemessenen Temperaturen annähern. Danach wird die Pumpenleistung so angepasst, dass die Soll-Temperatur eingehalten wird. Liegt das Niveau der Ist-Temperaturen deutlich über der Soll-Temperatur, wird die Pumpenleistung schrittweise z. B. um 5% solange reduziert, bis die Soll-Temperatur eingehalten wird. Umgekehrt erhöht sich die Pumpenleistung schrittweise bei der Unterschreitung der Soll-Temperatur.
Liegt starke Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur vor und die Pumpe arbeitet an seine Leistungsgrenze, bedeutet es, dass der Warmwasserspeicher nicht auf ein erforderliches Niveau beladen oder die Pumpe falsch dimensioniert wurde. Hinweise bzw. Meldungen werden auf dem Display der Zentralen Regeleinheit angezeigt. Es besteht auch die Möglichkeit, die gewünschte Speichertemperatur anzuzeigen bzw. anzufordern.
Werden ein oder mehrere Stränge z. B. aufgrund der Nutzungsänderung geschlossen, wird es so betrachtet, als ob die deaktivierten Stränge nicht zur Zirkulationsanlage gehörten. Es entsteht somit eine neue Konstellation. Die Ermittlung der Pumpenleistung sowie der oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung der neuen Anlagenkonstellation fängt, wie oben beschrieben, wieder von vorn an. Somit sind die Pumpenleistung und die oberen Grenzwerte dynamisch und abhängig von der Anlagenkonstellation bzw. Anzahl der Stränge.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage wird nachfolgend beispielshaft anhand einer vereinfachten Warmwasser-Zirkulationsanlage mit eingesetzten Thermostatventilen (V), Motorantrieben (M), Zentraler Regeleinheit (ZRE) näher erläutert.
Es zeigen
1 eine vereinfachte Darstellung einer Zirkulationsanlage mit 3 Strängen,
2 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
Das folgende Beispiel mit Zahlenwerten von hydraulischen Widerständen, Rohrleitungslänge, Durchmesser, Wärmeverluste etc. dient zur Verdeutlichung der Vorgehensweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Ausführung dieses vorteilhaften Verfahrens sind die o. g. Größen und die Rohrnetzstruktur nicht erforderlich.

1 zeigt ein vereinfachtes Beispiel für eine konventionelle Zirkulationsanlage mit einem Warmwasserspeicher WWS, einer Zirkulationspumpe P, drei Strängen ST1, ST2 und ST3 und Thermostatventilunterteilen V sowie Thermostat-Kopf THV-K. Als Ventil kommt das Danfoss Ventil Typ RA-N 15 mit dem K_vS-Wert von 0,9 m³/h zum Einsatz. Für das Beispiel gelten folgende Annahmen:

Strecke	Länge [m]	Wärmeverlust [W]	Durchmesser [m]	b-Wert [Pa/(l/h)²]
WWS-A	10	100	0,016	0,05
A-B	10	100	0,016	0,05
B-C	10	100	0,016	0,05
A-A₁	30	210	0,016	0,2
B-B₁	30	210	0,016	0,2
C-C₁	30	210	0,016	0,2
C₁-B₁	10	100	0,016	0,05
B₁-A₁	10	100	0,016	0,05
A₁-WWS	10	100	0,016	0,05

Es wird davon ausgegangen, dass das Wasser im Speicher auf 60°C erwärmt wird. Damit liegt eine durchschnittliche Temperatur der Zirkulationsanlage von ca. 58°C vor. Die Wärmekapazität des Wassers beträgt 4184 J/(kgK) und bei einer Dichte von 984 kg/m³.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass in den Strecken A-A₁, B-B₁ und C-C₁ jeweils ein gesamter hydraulischer Widerstand von 0,2 Pa/(l/h)², zu dem der Widerstand 0,12 Pa/(l/h)² des offenen Ventils RA-N 15 gehört, zugrundgelegt wird.
Zur Ausführung des vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst konventionelle Thermostat-Köpfe (THV-K) durch Motorantriebe (M₀, M₁, M₂, M₃) ersetzt. Erfindungsgemäß bevorzugt wird zu jedem einzelnen Motorantrieb ein Temperatursensor (S) angeschlossen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein zusätzliches Ventil V₀ in der Hauptleitung (entweder Vorlauf oder Rücklauf) mit dem Motorantrieb M₀ vorgesehen. Der Motorantrieb M₀ hat die Funktion, den von dem Sensor S0 aufgenommenen Messwert an die Zentrale Regeleinheit weiter zu senden.
Anschließend erfolgt die Einrichtung der bi-direktionalen Kommunikation zwischen den Motorantrieben (M₀, M₁, M₂, M₃), der Zentraler Regeleinheit (ZRE) und/oder der Zirkulationspumpe (P).
Für die Bestimmung der oberen Grenzwerte zur Hubbegrenzung der Ventile ist die eindeutige Zuordnung der Temperatursensoren zu den Motorantrieben notwendig.
Bei der Inbetriebnahme startet die Zirkulationspumpe (P) mit einer Leistung bei einem Drucksprung von 20000 Pa. Die Wassertemperatur des Warmwasserspeichers beträgt 60°C. Alle Ventile werden zuerst durch die Motorantriebe in geschlossener Stellung gesteuert. Somit gibt es in diesem Moment keine Zirkulation des Wassers in der Zirkulationsanlage. Nun erfolgt die vollständige Öffnung z. B. der Ventile V₁, V₂, V₃. Das Ventil V₀ bleibt weiterhin noch in geschlossener Stellung. Dieses Ventil V₀ befindet sich in der Realität in der zentralen Strecke. Somit bleiben die Masseströme durch die einzelnen Stränge sowie in der Hauptleitung weiterhin Null. Dem Algorithmus in der Zentralen Regeleinheit ist dies aber unbekannt. Aus der Tatsache, dass an den Temperatursensoren keine Änderungen der Messwerte zu registrieren sind bzw. die gemessenen Temperaturen durch die Sensoren S₀, S₁, S₂ unverändert bleiben, resultiert sich, dass das Ventil V₀ in der Hauptleitung liegt und das wird in der Zentralen Regeleinheit registriert. Für dieses Ventil ist somit keine Hubbegrenzung erforderlich. Das bedeutet, dass dem Motorantrieb M₀ kein Temperatursensor zugeordnet wird. An diesem Motorantrieb ist jedoch der Sensor So gebunden. Dieser Motorantrieb nimmt den Messwert von dem Sensor S₀ an und sendet ihn an die Zentrale Regeleinheit oder direkt an einen der Motorantriebe weiter.
Nun erfolgt die vollständige Öffnung der Ventile paarweise z. B. V₀ und V₁. Die restlichen Ventile bleiben in geschlossener Stellung. In der Tat fließt durch den Strang 1 ein Volumenstrom. Das Wasser in den Strängen 2 und 3 bleiben stehen, da die zugehörigen Ventile geschlossen sind. Die Temperatursensoren S₁ und S₂ zeigen die Werte unverändert. Der einzige Temperatursensor S₀ weist aber eine erhebliche Änderung der Messwerte auf. Als Folge davon wird der Sensor S₀ dem Motorantrieb M₁ zugewiesen. Das bedeutet, dass der Motorantrieb M₁ die von dem Motorantrieb M₀ übertragene Ist-Temperatur, die vom dem Sensor S₀ erfasst wird, bekommt.
Als nächster Schritt wird das Ventil V₁ wieder geschlossen. Dafür lässt sich z. B. das Ventil V₂ im Strang 2 vollständig öffnen. Der Messwert des Sensors S₂ bleibt weiterhin unverändert, da sich das Ventil V₃ in geschlossener Stellung befindet. Die Sensoren S₀ und S₁ erfassen Änderungen der gemessenen Temperaturen. Der Sensor S₀ erfasst eine niedrigere Temperatur als die von dem Sensor S₁. Das bedeutet, dass der Sensor S₀ im Vergleich zum Sensor S₁ entfernter zu dem Strang 2 liegt. Außerdem wurde bereits der Sensor S₀ zu dem Motorantrieb M₁ zugeordnet. Aus diesen Gründen liegt ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Sensor S₁ und dem Motorantrieb M₂ vor. Diese beiden Teilnehmer lassen sich einander zuordnen.
Als letztes bleiben der Sensor S₂ und der Motorantrieb M₃ frei. Der Sensor S₂ wird demzufolge zu dem Motorantrieb M₃ zugeordnet.
Auf diese Weise lässt sich die Zuordnung der Temperatursensoren zu den Motorantrieben in einer Zirkulationsanlage mit mehreren beliebigen Strängen eindeutig festlegen.
Nach der Festlegung der Zuordnung der Temperatursensoren zu den Motorantrieben erfolgt nun die Bestimmung der oberen Grenzwerte für die Hubbegrenzung der Ventile. Alle Ventile V₀, V₁, V₂, V₃ werden vollständig geöffnet. Mit den oben ausgeführten Annahmen zeigen der Sensor S₀ eine Temperatur von 56,1°C; der Sensor S₁ von 54,7°C und der Sensor S₂ von 53,5°C. Da die gemessene Temperatur von dem Sensor S₀ höher ist als die anderen Ist-Temperaturen (54,7°C, 53,5°C, wird der Hub des Ventils V₁ schrittweise reduziert. Die Verringerung des Ventilhubs V₁ bedeutet eine Anbringung eines zusätzlichen hydraulischen Widerstandes in den betreffenden Strang 1. Bei dem Hub von 32% (Anbringung des Zusatzwiderstandes von 1,21 Pa/(l/h)²) weisen die Sensoren S₀, S₁ und S₂ folgende Werte 55,7°C; 55,9°C und 55,0°C auf. Nun liegt der Messwert 55,9°C von dem Sensor S₁ höher als der übrigen Messwerte von den Sensoren S₀ und S₂ vor. Daraufhin lässt sich der Ventilhub V₂ durch den Motorantrieb M₂ schrittweise verringern. Bei dem Hub von 54% (Zusatzwiderstand von 0,33 Pa/(l/h)²) ergeben sich von den Sensoren S₀, S₁ und S₂ gemessene Temperaturen von 55,6°C; 55,7°C und 55,7°C. Die Ist-Temperaturen weisen fast identische Wert auf. Somit betragen die oberen Grenzwerte 32%; 54% und 100% für die Hubbegrenzung der Ventile V₁, V₂ und V₃. Das Ventil V₀ bleibt bei dem Anlagenbetrieb offen bzw. sein Hub beträgt 100%.

Anschließend erfolgt die Anpassung der Pumpenleistung. Da die Ist-Temperaturen höher als die Soll-Temperatur von 55°C (Grenztemperatur) vorliegen, bedeutet es, dass die Pumpenleistung höher als erforderlich ist. Demzufolge wird die Pumpenleistung schrittweise z. B. um 3% verringert. Bei einer Pumpenleistung von 15500 Pa zeigen die Sensoren S₀, S₁ und S₂ fast die gleiche Temperatur von 55,1°C. Somit ist der Vorgang für den thermischen hydraulischen Abgleich abgeschlossen. Bei der thermischen Desinfektion wird die Soll-Temperatur z. B. auf 65°C erhöht und die o. g. Prozedur erneut ausgeführt. Bezugszeichenliste:

THV-K	Thermostat-Kopf
V₀, V₁, V₂, V₃	Thermostatventilunterteil
S₀, S₁, S₂	Temperatursensoren
M₀, M₁, M₂, M₃	Motorantriebe
P	Zirkulationspumpe
A, A₁, B, B₁, C, C₁	Abzweigung für Teilstrecken des Rohrnetzes
ST1	Strang 1
ST2	Strang 2
ST3	Strang 3
b	Hydraulischer Widerstand
WWS	Warmwasserspeicher
ZRE	Zentrale Regeleinheit

Claims

Zirkulationsanlage mit einem Wärmespeicher (WWS), einer Zirkulationspumpe (P), einer Regeleinheit (ZRE), wenigstens zwei Strängen (ST1, ST2, ST3), die jeweils ein über einen Motorantrieb (M) einstellbares Ventil (V) besitzen und die zu den Strängen (ST1, ST2, ST3) korrespondierende Temperatur-Sensoren (S₀, S₁, S₂), die vor jeder Mischung zwischen den Strängen angeordnet sind, aufweist, wobei die Motorantriebe (M) und/oder die Zirkulationspumpe (P) kabellos oder kabelgebunden zum Datenaustausch mit der Regeleinheit (ZRE) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (ZRE) dazu ausgebildet ist, einen thermischen hydraulischen Abgleich und/oder eine thermische Desinfektion durch die Hubbegrenzung und/oder eine Anpassung der Pumpenleistung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ist- und Soll-Wert durchzuführen.
Zirkulationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (ZRE) dazu ausgebildet ist, die Zuordnung der Temperatursensoren zu den jeweiligen Motorantrieben in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen bei der Analyse von Ventilkombinationen AUF und ZU selbsttätig auszuführen.
Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (ZRE) dazu ausgebildet ist, die maximalen Ventilhübe für einzelne Ventile so zu bestimmen, dass die gemessenen Temperaturen möglichst gleich sind.
Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (ZRE) dazu ausgebildet ist, anhand der Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur die Pumpenleistung anzupassen.
Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (ZRE) dazu ausgebildet ist, die Hinweise über die Speichertemperatur und/oder über die Pumpen auszugeben.
Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische hydraulische Abgleich und/oder die thermische Desinfektion durch die Hubbegrenzung und/oder die Bestimmung der Pumpenleistung in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert selbststätig ausgeführt werden.
Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus die paarweise Zuordnung der Temperatursensoren zu den dazugehörigen Motorantrieben in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen bei der Analyse der Ventilkombinationen AUF und Zu selbsttätig ausführt.
Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhübe auf die oberen Grenzwerte so begrenzt werden, dass die gemessenen Temperaturen möglichst gleich sind.
Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenleistung anhand der Temperaturdifferenz zwischen dem Ist- und Soll-Wert angepasst wird.
Verfahren zum Betrieb einer Zirkulationsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinweise über die Speichertemperatur und/oder über die Pumpenleistung ausgegeben werden.