DE102020204482A1 - Method for regulating a heating circuit of a heating system, control unit for a heating system and heating system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Heizkreises eines Heizsystems (10), wobei eine Rücklauftemperatur des Heizkreises gemessen wird, ein Systemdruck des Heizkreises gemessen wird, in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur (TRück) und dem Systemdruck (pSys) eine Maximaltemperaturdifferenz (22, dTMax) ermittelt wird, wobei die Maximaltemperaturdifferenz (22) die maximal zulässige Temperaturdifferenz zwischen Rücklauftemperatur und einer Vorlauftemperatur des Heizkreises beschreibt, wobei eine Vorlauftemperatur des Heizkreises gemessen wird und daraus die vorliegende Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur ermittelt wird und wobei die Vorlauftemperatur abgesenkt wird, falls die Temperaturdifferenz die Maximaltemperaturdifferenz (22) übersteigt.The invention relates to a method for regulating a heating circuit of a heating system (10), a return temperature of the heating circuit being measured, a system pressure of the heating circuit being measured, a maximum temperature difference (22, dTMax) as a function of the return temperature (TRück) and the system pressure (pSys) ), whereby the maximum temperature difference (22) describes the maximum permissible temperature difference between the return temperature and a flow temperature of the heating circuit, whereby a flow temperature of the heating circuit is measured and the temperature difference between the flow temperature and return temperature is determined therefrom and the flow temperature is lowered, if the temperature difference exceeds the maximum temperature difference (22).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Heizsystems nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Steuereinheit für ein Heizsystem zur Ausführen eines solchen Verfahrens sowie ein Heizsystem mit einer solchen Steuereinheit.The invention relates to a method for regulating a heating system according to the preamble of the independent claim. The invention also relates to a control unit for a heating system for carrying out such a method and to a heating system with such a control unit.
Stand der TechnikState of the art
Wenn das Heizwasser eines Heizkreises eines Heizsystems anfängt zu kochen, ist das mit einer unerwünschten Geräuschbildung verbunden. Das Heizsystem kann dabei verstärkt verkalken und ein Wärmetauscher des Heizsystems sich stärker abnutzen. Aus diesem Grund ist im Stand der Technik die maximale Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur begrenzt, um ein Kochen des Heizwassers zu verhindern. Das hat den Nachteil, dass dadurch der Nutzungskomfort eingeschränkt sein kann. So kann bei Überschreitung der Maximaltemperaturdifferenz die Heizleistung begrenzt werden oder das Heizsystem abgeschaltet werden. Das Aufheizen des Heizsystem benötigt mehr Zeit.If the heating water of a heating circuit in a heating system starts to boil, this is associated with undesirable noise. The heating system can become more calcified and a heat exchanger of the heating system can wear out more. For this reason, in the prior art, the maximum temperature difference between the flow and return temperatures is limited in order to prevent the heating water from boiling. This has the disadvantage that it can limit the convenience of use. If the maximum temperature difference is exceeded, the heating output can be limited or the heating system can be switched off. It takes more time to heat up the heating system.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteileadvantages
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Regelung eines Heizkreises eines Heizsystems. Dabei wird eine Rücklauftemperatur des Heizkreises gemessen- und ein Systemdruck des Heizkreises gemessen. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur und dem Systemdruck eine Maximaltemperaturdifferenz ermittelt. Die Maximaltemperaturdifferenz beschreibt die maximal zulässige Temperaturdifferenz zwischen Rücklauftemperatur und einer Vorlauftemperatur des Heizkreises. Es wird eine Vorlauftemperatur des Heizkreises gemessen und daraus die vorliegende Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur ermittelt. Die Vorlauftemperatur wird abgesenkt, falls die Temperaturdifferenz die Maximaltemperaturdifferenz übersteigt.The present invention describes a method for regulating a heating circuit of a heating system. A return temperature of the heating circuit is measured and a system pressure of the heating circuit is measured. According to the invention, a maximum temperature difference is determined as a function of the return temperature and the system pressure. The maximum temperature difference describes the maximum permissible temperature difference between the return temperature and a flow temperature of the heating circuit. A flow temperature of the heating circuit is measured and the temperature difference between the flow temperature and return temperature is determined from this. The flow temperature is reduced if the temperature difference exceeds the maximum temperature difference.
Das hat den Vorteil, dass das Heizsystem mit einer gegenüber dem Stand der Technik höheren Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf betrieben werden kann, wenn ein ausreichend hoher Systemdruck vorliegt und/oder die Rücklauftemperatur niedrig genug ist. Das kann gegenüber dem Stand der Technik eine höhere Heizleistung ermöglichen, was insbesondere den Nutzungskomfort erhöht.This has the advantage that the heating system can be operated with a higher temperature difference between the flow and return compared to the prior art if the system pressure is sufficiently high and / or the return temperature is low enough. This can enable a higher heating output compared to the prior art, which in particular increases the comfort of use.
Dabei soll unter Heizsystem insbesondere mindestens ein Gerät zur Erzeugung von Wärmeenergie verstanden werden, insbesondere ein Heizgerät bzw. Heizbrenner, insbesondere zur Verwendung in einer Gebäudeheizung, bevorzugt durch das Verbrennen von einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff. Ein Heizsystem kann auch aus mehreren solchen Geräten zur Erzeugung von Wärmeenergie sowie weiteren, den Heizbetrieb unterstützenden Vorrichtungen, wie etwa Warmwasser- und Brennstoffspeichern, bestehen. Vorteilhaft ist das Heizsystem als ein Gebläsebrenner ausgebildet, bei welchem Verbrennungsluft durch ein Gebläse angesaugt wird. Der angesaugten Verbrennungsluft wird ein Brennstoff beigemischt und die Luft-Brennstoff-Mischung in eine Verbrennungskammer bzw. zur einer Brennerplatte geleitet. Vorteilhaft kann der Brennstoff in die angesaugte Verbrennungsluft eingedüst werden, beispielsweise in einem Venturi. Ein Gebläsebrenner ist ein spezieller Vormischbrenner.The heating system should be understood to mean in particular at least one device for generating thermal energy, in particular a heating device or heating burner, in particular for use in heating a building, preferably by burning a gaseous or liquid fuel. A heating system can also consist of several such devices for generating thermal energy as well as other devices that support the heating operation, such as hot water and fuel storage tanks. The heating system is advantageously designed as a fan burner in which combustion air is sucked in by a fan. A fuel is added to the intake combustion air and the air-fuel mixture is fed into a combustion chamber or to a burner plate. The fuel can advantageously be injected into the intake combustion air, for example in a venturi. A forced draft burner is a special premix burner.
Die Rücklauftemperatur ist die Temperatur, mit welcher das Heizwasser nach dem Durchlaufen von einem oder mehreren Heizflächen, insbesondere Heizkörpern bzw. Radiatoren, Flächenheizungen oder Heizlüftern, in das Heizsystem zurückströmt. Die Rücklauftemperatur ist über eine Rücklauftemperaturermittlungseinheit des Heizsystems ermittelbar. Vorteilhaft ist die Rücklauftemperaturermittlungseinheit ein Sensor bzw. eine Sensoreinheit, welche im oder am Heizsystem angeordnet ist. Beispielsweise kann die Rücklauftemperatur an einer Rücklaufleitung des Heizsystems angeordnet sein. Beispielsweise kann die Rücklauftemperaturermittlungseinheit ein Thermometer oder ein Thermoelement aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Rücklauftemperaturermittlungseinheit eine Temperaturinformation von einem externen Sensor empfängt, beispielsweise einem Sensor an einer Leitung des Heizkreises, welche dem Heizsystem das Heizwasser zuführt.The return temperature is the temperature at which the heating water flows back into the heating system after it has passed through one or more heating surfaces, in particular radiators, surface heating systems or fan heaters. The return temperature can be determined via a return temperature determination unit of the heating system. The return temperature determination unit is advantageously a sensor or a sensor unit which is arranged in or on the heating system. For example, the return temperature can be arranged on a return line of the heating system. For example, the return temperature determination unit can have a thermometer or a thermocouple. It is also conceivable that the return temperature determination unit receives temperature information from an external sensor, for example a sensor on a line of the heating circuit which supplies the heating water to the heating system.
Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur, welche das Heizsystem zum Heizen bereitstellt, mit welcher insbesondere das Heizwasser aus dem Heizsystem ausströmt und zum Durchlaufen von einem oder mehreren Heizflächen vorgesehen ist, insbesondere von Heizkörpern bzw. Radiatoren, Flächenheizungen oder Heizlüftern. Die Vorlauftemperatur ist über eine Vorlauftemperaturermittlungseinheit des Heizsystems ermittelbar. Vorteilhaft ist die Vorlauftemperaturermittlungseinheit ein Sensor bzw. eine Sensoreinheit, welche im oder am Heizsystem angeordnet ist. Beispielsweise kann die Vorlauftemperatur an einer Vorlaufleitung des Heizsystems angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorlauftemperaturermittlungseinheit ein Thermometer oder ein Thermoelement aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Vorlauftemperaturermittlungseinheit eine Temperaturinformation von einem externen Sensor empfängt, beispielsweise einem Sensor an einer Leitung des Heizkreises, welche das Heizwasser aus dem Heizsystem leitet und insbesondere einem Heizkörper zuführt.The flow temperature is the temperature that the heating system provides for heating, at which in particular the heating water flows out of the heating system and is intended to pass through one or more heating surfaces, in particular radiators, surface heating systems or fan heaters. The flow temperature can be determined via a flow temperature determination unit of the heating system. The flow temperature determination unit is advantageously a sensor or a sensor unit which is arranged in or on the heating system. For example, the flow temperature can be arranged on a flow line of the heating system. For example, the flow temperature determination unit can have a thermometer or a thermocouple. It is also conceivable that the flow temperature determination unit receives temperature information from an external sensor, for example a sensor on a line of the heating circuit, which guides the heating water from the heating system and in particular feeds it to a radiator.
Der Systemdruck ist der Druck des Heizwassers bzw. der Druck des Heizkreises am Heizsystem. Der Systemdruck ist über eine Systemdruckermittlungseinheit des Heizsystems ermittelbar. Vorteilhaft ist die Systemdruckermittlungseinheit ein Sensor bzw. eine Sensoreinheit, welche im oder am Heizsystem angeordnet ist. Insbesondere kann die Systemdruckermittlungseinheit ein Manometer oder Drucksensor aufweisenThe system pressure is the pressure of the heating water or the pressure of the heating circuit on the heating system. The system pressure can be determined via a system pressure determination unit of the heating system. The system pressure determination unit is advantageously a sensor or a sensor unit which is arranged in or on the heating system. In particular, the system pressure determination unit can have a manometer or pressure sensor
Die Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur wird manchmal auch als Spreizung bezeichnet. Die Maximaltemperaturdifferenz ist die maximal zulässige Spreizung bzw. Maximalspreizung.The temperature difference between the flow temperature and the return temperature is sometimes also referred to as the spread. The maximum temperature difference is the maximum permissible spread or maximum spread.
Vorteilhaft wird die Maximaltemperaturdifferenz durch einen Controller des Heizsystems ermittelt. Beispielsweise kann der Controller die aktuell vorliegende Rücklauftemperatur empfangen und den aktuell vorliegenden Systemdruck empfangen und in Abhängigkeit davon die Maximaldifferenz ermittelt. Es ist auch denkbar, dass der Maximaltemperaturdifferenz ganz oder teilweise extern vom Heizsystem ermittelt wird, beispielsweise auf einem Server, insbesondere Cloud, auf einem mobilen oder stationären Endgerät wie beispielsweise einem Smartphone, Tablet, Heimcomputer, oder einen Wandcontroller. Vorteilhaft weist das Heizsystem eine Datenschnittstelle auf, beispielsweise einen Netzwerkanschluss oder ein Mobilfunkmodem, insbesondere zum Verbinden mit dem Internet, welche dazu vorgesehen, ist die zur Ermittlung der Maximaltemperaturdifferenz erforderlichen Daten, insbesondere die Rücklauftemperatur und den Systemdruck, zu versenden und welche dazu vorgesehen ist, die ermittelte Maximaltemperaturdifferenz zu empfangen.The maximum temperature difference is advantageously determined by a controller of the heating system. For example, the controller can receive the currently present return temperature and receive the currently present system pressure and determine the maximum difference as a function of this. It is also conceivable that the maximum temperature difference is determined entirely or partially externally by the heating system, for example on a server, in particular the cloud, on a mobile or stationary device such as a smartphone, tablet, home computer, or a wall controller. The heating system advantageously has a data interface, for example a network connection or a cellular modem, in particular for connecting to the Internet, which is intended to send the data required to determine the maximum temperature difference, in particular the return temperature and the system pressure, and which is intended to to receive the determined maximum temperature difference.
Darunter, dass eine Maximaltemperaturdifferenz in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur und dem Systemdruck ermittelt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass die Maximaltemperaturdifferenz auf Grundlage von der Rücklauftemperatur und von dem Systemdruck bestimmt wird bzw. dass der Wert der Rücklauftemperatur und der Wert des Systemdrucks als Parameter in die Berechnung der Maximaltemperaturdifferenz eingehen.The fact that a maximum temperature difference is determined as a function of the return temperature and the system pressure should be understood in particular to mean that the maximum temperature difference is determined on the basis of the return temperature and the system pressure or that the value of the return temperature and the value of the system pressure as parameters in enter into the calculation of the maximum temperature difference.
Vorteilhaft wird die Vorlauftemperatur soweit abgesenkt, bis die Temperaturdifferenz der Maximaltemperaturdifferenz entspricht oder diese unterschreitet. Dabei ist ein iteratives Vorgehen denkbar, bei welcher die Vorlauftemperatur schrittweise abgesenkt wird und nach jedem Schritt die Temperaturdifferenz ermittelt wird. Dabei wird die Vorlauftemperatur solange abgesenkt, bis die Temperaturdifferenz der Maximaltemperaturdifferenz entspricht oder diese unterschreitet. Es ist auch ein Absenken der Vorlauftemperatur nach Art eines Regelkreises denkbar, wobei die Vorlauftemperatur über einen die Vorlauftemperatur beeinflussenden Stellparameter, beispielsweise die Heizleistung, heruntergeregelt wird, so dass die Temperaturdifferenz als Regelgröße auf die Maximaltemperaturdifferenz als Sollwert geregelt wird.The flow temperature is advantageously reduced until the temperature difference corresponds to the maximum temperature difference or falls below it. An iterative procedure is conceivable in which the flow temperature is gradually reduced and the temperature difference is determined after each step. The flow temperature is reduced until the temperature difference equals or falls below the maximum temperature difference. It is also conceivable to lower the flow temperature in the manner of a control circuit, with the flow temperature being regulated down using a setting parameter that influences the flow temperature, for example the heating power, so that the temperature difference as a control variable is regulated to the maximum temperature difference as the setpoint.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens möglich.The features listed in the subclaims allow advantageous developments of the method.
Vorteilhaft kann die Vorlauftemperatur abgesenkt wird, indem eine aktuelle Heizleistung des Heizsystem abgesenkt wird. Dazu kann beispielsweise bei einem Gebläsebrenner die Drehzahl des Gebläses des Heizsystems reduziert werden und/oder in seiner maximalen Drehzahl begrenzt werden. Beispielsweise kann zum Absenken der Vorlauftemperatur die maximal mögliche Gebläsedrehzahl auf einen Wert zwischen 50% und 95% der vorher maximal zulässigen Gebläsedrehzahl abgesenkt werden, bevorzugt zwischen 60% und 90%, besonders bevorzugt zwischen 70% und 80%.The flow temperature can advantageously be lowered by lowering a current heating output of the heating system. For this purpose, in the case of a forced draft burner, for example, the speed of the fan of the heating system can be reduced and / or its maximum speed can be limited. For example, to lower the flow temperature, the maximum possible fan speed can be reduced to a value between 50% and 95% of the previously maximum permissible fan speed, preferably between 60% and 90%, particularly preferably between 70% and 80%.
Es ist auch denkbar, dass die Heizleistung des Heizsystem abgesenkt wird, indem eine Gebläsedrehzahlkennlinie angepasst wird. Eine Gebläsedrehzahldrehlinie ordnet einer angeforderten Leistung eine dafür nötige Gebläsedrehzahl zu. Zur Absenkung der aktuellen Heizleistung kann beispielsweise die Gebläsedrehzahlkennlinie so angepasst werden, dass die einer gewünschten Heizleistung zugeordnete Gebläsedrehzahl einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.It is also conceivable that the heating power of the heating system is reduced by adapting a fan speed characteristic. A fan speed rotation line assigns a required fan speed to a requested output. In order to lower the current heating output, the fan speed characteristic can be adapted, for example, in such a way that the fan speed assigned to a desired heating output does not exceed a predetermined maximum value.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Heizleistung des Heizsystems abgesenkt wird, indem das Heizsystem bzw. eine Verbrennung in einer Brennkammer des Heizsystems solange abgeschaltet wird, bevorzugt so lange abgeschaltet wird, bis die Vorlauftemperatur so weit abgesunken ist, dass die vorliegende Temperaturdifferenz unterhalb von der Maximaltemperaturdifferenz liegt.Furthermore, it is conceivable that the heating power of the heating system is reduced by switching off the heating system or a combustion in a combustion chamber of the heating system, preferably switching it off until the flow temperature has dropped so far that the temperature difference present is below the Maximum temperature difference is.
Das Verfahren wird weiter verbessert, wenn die Maximaltemperaturdifferenz linear mit der Rücklauftemperatur abfällt. Das ermöglicht eine besonders einfache Berücksichtigung der vorliegenden Heizwassertemperatur. Darunter, dass die Maximaltemperaturdifferenz linear mit der Rücklauftemperatur abfällt, soll insbesondere verstanden werden, dass bei der Ermittlung der Maximaltemperaturdifferenz die Rücklauftemperatur zumindest für einen Teilbereich bzw. Teilintervall aller möglichen Rücklauftemperaturwerte linear mit einem negativen Proportionalitätsfaktor eingeht. In anderen Worten wird die Maximaltemperaturdifferenz mit einer Formel bzw. einem Ausdruck berechnet, welche bzw. welcher zumindest einen Rücklauftemperatur-Term aufweist, welcher durch die Rücklauftemperatur multipliziert mit einem negativen, bevorzugt dimensionslosen Proportionalitätsfaktor gebildet wird, zumindest auf einem Teilbereich bzw. Teilintervall aller möglichen Rücklauftemperaturwerte. Das bedeutet insbesondere, dass die Maximaltemperaturdifferenz zumindest auf dem Teilbereich bzw. Teilintervall der möglichen Rücklauftemperaturwerte kleiner wird, wenn die Rücklauftemperatur größer wird. Bevorzugt ist die Maximaltemperaturdifferenz monoton fallend mit der Rücklauftemperatur, d.h. die Maximaltemperaturdifferenz sinkt oder bleibt konstant, wenn die Rücklauftemperatur erhöht wird.The method is further improved if the maximum temperature difference falls linearly with the return temperature. This enables the existing heating water temperature to be taken into account in a particularly simple manner. The fact that the maximum temperature difference falls linearly with the return temperature should be understood in particular to mean that when determining the maximum temperature difference, the return temperature is included linearly with a negative proportionality factor at least for a sub-range or sub-interval of all possible return temperature values. In other words, the maximum temperature difference is calculated using a formula or an expression which has at least one return temperature term that is multiplied by the return temperature by a negative, preferably dimensionless proportionality factor is formed, at least on a sub-range or sub-interval of all possible return temperature values. This means in particular that the maximum temperature difference becomes smaller, at least in the partial range or partial interval of the possible return temperature values, when the return temperature increases. The maximum temperature difference is preferably falling monotonically with the return temperature, ie the maximum temperature difference falls or remains constant when the return temperature is increased.
Das Verfahren wird ebenso verbessert, wenn die Maximaltemperaturdifferenz linear mit dem Systemdruck ansteigt. Das ermöglicht eine besonders einfache Berücksichtigung des vorliegenden Systemdrucks. Darunter, dass die Maximaltemperaturdifferenz linear mit dem Systemdruck ansteigt, soll insbesondere verstanden werden, dass bei der Ermittlung der Maximaltemperaturdifferenz der Systemdruck zumindest für einen Teilbereich bzw. ein Teilintervall aller möglichen Systemdruckwerte linear mit einem positiven Proportionalitätsfaktor eingeht. Anders formuliert wird die Maximaltemperaturdifferenz mit einer Formel bzw. mit einem Ausdruck berechnet, welche bzw. welcher zumindest einen Druck-Term aufweist, welcher durch den Systemdruck multipliziert mit einem positiven Proportionalitätsfaktor gebildet wird, zumindest auf einem Teilbereich bzw. Teilintervall aller möglichen Systemdruckwerte. Das bedeutet insbesondere, dass die Maximaltemperaturdifferenz zumindest auf dem Teilbereich bzw. Teilintervall der möglichen Systemdruckwerte größer wird, wenn der Systemdruck größer wird. Bevorzugt ist die Maximaltemperaturdifferenz monoton steigend mit dem Systemdruck, d.h. die Maximaltemperaturdifferenz steigt oder bleibt konstant, wenn der Systemdruck erhöht wird.The method is also improved if the maximum temperature difference increases linearly with the system pressure. This enables the existing system pressure to be taken into account in a particularly simple manner. The fact that the maximum temperature difference rises linearly with the system pressure is to be understood in particular to mean that the system pressure is included linearly with a positive proportionality factor at least for a sub-range or a sub-interval of all possible system pressure values when determining the maximum temperature difference. In other words, the maximum temperature difference is calculated with a formula or with an expression which has at least one pressure term which is formed by the system pressure multiplied by a positive proportionality factor, at least on a sub-range or sub-interval of all possible system pressure values. This means in particular that the maximum temperature difference increases at least in the partial range or partial interval of the possible system pressure values when the system pressure increases. The maximum temperature difference is preferably increasing monotonically with the system pressure, i.e. the maximum temperature difference increases or remains constant when the system pressure is increased.
Der Druck-Term hat vorteilhaft die physikalische Einheit einer Temperatur, so dass der im Druck-Term stehende Proportionalitätsfaktor die physikalische Einheit einer Temperatur geteilt durch die physikalische Einheit eines Drucks aufweist. Wird beispielsweise die Maximaltemperaturdifferenz in der Einheit °C angegeben und der Systemdruck in der Einheit bar, so hat der Proportionalitätsfaktor die Einheit °C geteilt durch bar. Es ist aber auch denkbar, dass die Temperatur und/oder Druck in dimensionslosen Größen angegeben werden, also als reine Zahlenwerte ohne physikalische Einheit.The pressure term advantageously has the physical unit of a temperature, so that the proportionality factor in the pressure term has the physical unit of a temperature divided by the physical unit of a pressure. For example, if the maximum temperature difference is given in the unit ° C and the system pressure in the unit bar, the proportionality factor has the unit ° C divided by bar. However, it is also conceivable that the temperature and / or pressure are specified in dimensionless quantities, that is, as pure numerical values without a physical unit.
Es ist von Vorteil, wenn die Maximaltemperaturdifferenz aus der Summe aus einer konstanten Basistemperatur, einem Rücklauftemperaturbeitrag und einem Systemdruckbeitrag ermittelt wird, wobei sich als besonders vorteilhafte Wertebereich für die Basistemperatur Werte zwischen 40°C und 65°C, bevorzugt zwischen 45°C und 60°C, besonders bevorzugt zwischen 50°C und 55°C erwiesen haben.It is advantageous if the maximum temperature difference is determined from the sum of a constant base temperature, a return temperature contribution and a system pressure contribution, with values between 40 ° C and 65 ° C, preferably between 45 ° C and 60 being the particularly advantageous value range for the base temperature ° C, particularly preferably between 50 ° C and 55 ° C.
Insbesondere wird der Rücklauftemperaturbeitrag in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur ermittelt. Vorteilhaft weist der Rücklauftemperaturbeitrag den Rücklauftemperatur-Term oder gleicht dem Rücklauftemperatur-Term.In particular, the return temperature contribution is determined as a function of the return temperature. The return temperature contribution advantageously has the return temperature term or is the same as the return temperature term.
Insbesondere wird der Systemdruckbeitrag in Abhängigkeit von dem Systemdruck ermittelt. Vorteilhaft weist der Systemdruckbeitrag den Druck-Term auf oder gleicht dem Druck-Term.In particular, the system pressure contribution is determined as a function of the system pressure. The system pressure contribution advantageously has the pressure term or is the same as the pressure term.
Als besonders vorteilhafte Parametrisierung hat es sich herausgestellt, wenn die Maximaltemperaturdifferenz linear von einer skalierten Rücklauftemperatur abhängt, wobei die skalierte Rücklauftemperatur ermittelt wird, indem die positive Rücklauftemperatur gemessen in °C mit einem mit einem negativen Temperaturfaktor zwischen -0,9 und -0,4, bevorzugt zwischen -0,8 und -0,5, besonders bevorzugt zwischen -0,7 und -0,6 multipliziert wird. Vorteilhaft entspricht der Rücklauftemperaturbeitrag und/oder der Rücklauftemperatur-Term der skalierten Rücklauftemperatur.It has been found to be particularly advantageous parameterization if the maximum temperature difference depends linearly on a scaled return temperature, the scaled return temperature being determined by measuring the positive return temperature in ° C with a negative temperature factor between -0.9 and -0.4 , preferably between -0.8 and -0.5, particularly preferably between -0.7 and -0.6. The return temperature contribution and / or the return temperature term advantageously corresponds to the scaled return temperature.
Eine weitere vorteilhafte Parametrisierung ist gegeben, wenn die Maximaltemperaturdifferenz linear von einem skalierten Systemdruck abhängt, wobei der skalierte Systemdruck ermittelt wird, indem der positive Systemdruck gemessen in bar mit einem positiven Druckfaktor zwischen 7°C/bar und 12°C/bar, bevorzugt zwischen 8°C/bar und 11°C/bar, besonders bevorzugt zwischen 9°C/bar und 10°C/bar multipliziert wird. Vorteilhaft entspricht der Systemdruckbeitrag und/oder der Druck-Term dem skalierten Systemdruck.Another advantageous parameterization is given when the maximum temperature difference depends linearly on a scaled system pressure, the scaled system pressure being determined by measuring the positive system pressure in bar with a positive pressure factor between 7 ° C / bar and 12 ° C / bar, preferably between 8 ° C / bar and 11 ° C / bar, particularly preferably between 9 ° C / bar and 10 ° C / bar. The system pressure contribution and / or the pressure term advantageously corresponds to the scaled system pressure.
Das Verfahren wird besonders stabil und zuverlässig, wenn die Maximaltemperaturdifferenz nicht mehr als eine absolute Maximaltemperaturdifferenz beträgt, welche zwischen 25°C und 50°C, bevorzugt zwischen 30°C und 45°C, besonders bevorzugt zwischen 35°C und 40°C beträgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nicht irrtümlich - beispielsweise durch eine fehlerhafte Messung - eine zu hohe Maximaltemperatur ermittelt wird. Auf diese Weise ist das Verfahren doppelt abgesichert gegen ein Kochen des Heizwassers. Es ist beispielsweise denkbar, dass zunächst eine vorläufige Maximaltemperaturdifferenz mit einer Formel berechnet wird, welche linear von der Rücklauftemperatur und linear von dem Systemdruck abhängt. Anschließend wird überprüft, ob die vorläufige Maximaltemperaturdifferenz kleiner ist als die absolute Maximaltemperaturdifferenz. Ist die vorläufige Maximaltemperaturdifferenz kleiner ist als die absolute Maximaltemperaturdifferenz, so ist die ermittelte Maximaltemperaturdifferenz gleich der vorläufig ermittelten Maximaltemperaturdifferenz. Ist die vorläufige Maximaltemperaturdifferenz größer als die absolute Maximaltemperaturdifferenz, so ist die ermittelte Maximaltemperaturdifferenz gleich der absoluten Maximaltemperaturdifferenz.The method becomes particularly stable and reliable when the maximum temperature difference is not more than an absolute maximum temperature difference, which is between 25 ° C and 50 ° C, preferably between 30 ° C and 45 ° C, particularly preferably between 35 ° C and 40 ° C . This ensures that an excessively high maximum temperature is not erroneously determined - for example due to an incorrect measurement. In this way, the process is doubly protected against boiling of the heating water. For example, it is conceivable that a preliminary maximum temperature difference is first calculated using a formula that is linearly dependent on the return temperature and linearly on the system pressure. It is then checked whether the preliminary maximum temperature difference is smaller than the absolute maximum temperature difference. If the preliminary maximum temperature difference is smaller than the absolute maximum temperature difference, the determined maximum temperature difference is equal to the preliminary determined maximum temperature difference. If the preliminary maximum temperature difference is greater than the absolute maximum temperature difference, the The determined maximum temperature difference is equal to the absolute maximum temperature difference.
Es ist auch denkbar, dass die Maximaltemperaturdifferenz für vorher festgelegte Parameterbereiche der Rücklauftemperatur und/oder des Systemdrucks mit einer Formel ermittelt wird, welche linear von der Rücklauftemperatur und linear vom Systemdruck abhängt, wobei die Parameterbereiche so gewählt sind, dass die absolute Maximaltemperaturdifferenz nicht überschritten wird.It is also conceivable that the maximum temperature difference for previously defined parameter ranges of the return temperature and / or the system pressure is determined using a formula that is linearly dependent on the return temperature and linearly on the system pressure, the parameter ranges being selected so that the absolute maximum temperature difference is not exceeded .
Von Vorteil ist auch eine Steuereinheit für ein Heizsystem, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, dass ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausführbar ist.A control unit for a heating system is also advantageous, the control unit being set up so that a method according to the present invention can be carried out.
Von Vorteil ist auch Heizsystem mit einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend eine Rücklauftemperaturermittlungseinheit, eine Vorlauftemperaturermittlungseinheit und eine Systemdruckermittlungseinheit. Ein solches Heizsystem hat den Vorteil, dass es durch eine hohe Maximaltemperaturdifferenz einen hohen Komfort bereitstellt, da stets ein schnelles Aufheizen möglich ist, und gleichzeitig ein sehr robustes und zuverlässiges Heizsystem bereitstellt, da trotz der hohen Maximaltemperaturdifferenz ein Aufkochen des Heizwassers verhindert wird und somit der Verschleiß des Heizsystems minimiert wird.A heating system with a control unit according to the present invention, having a return temperature determination unit, a flow temperature determination unit and a system pressure determination unit is also advantageous. Such a heating system has the advantage that it provides a high level of comfort due to a high maximum temperature difference, since rapid heating is always possible, and at the same time provides a very robust and reliable heating system, because despite the high maximum temperature difference, boiling of the heating water is prevented and thus the Wear of the heating system is minimized.
FigurenlisteFigure list
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Heizkreises mit einem Heizsystem welches zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist und -
2 eine Illustration des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of a heating circuit with a heating system which is set up to carry out the method according to the present invention and -
2 an illustration of the method according to the present invention.
Beschreibungdescription
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.The same parts are given the same reference numbers in the various design variants.
In
Als wesentliche Komponenten kann das Heizgerät
Die Wärmezelle weist bevorzugt einen Brenner, einen Wärmetauscher, ein Gebläse sowie ein Brennstoffventil auf. In Betrieb des Brenners ragt eine lonisationssonde in die Flamme am Brenner, welche insbesondere zur Flammenüberwachung vorgesehen ist. Mit Hilfe der lonisationssonde können weitere Flammenparameter ermittelt werden, beispielsweise ist es denkbar, dass über einen an der Flamme gemessenen lonisationsstrom der Lambdawert ermittelt wird, also das Brennstoff-Luft-Verhältnis der verbrannten Brennstoff-Luft-Mischung. Eine Gebläsedrehzahl des Gebläses ist variabel einstellbar. Die Gebläsedrehzahl wird vorteilhaft je nach Leistungsbedarf eingestellt. Insbesondere ist die pro Zeiteinheit durch das Gebläse beförderte Luftmenge proportional zur Heizleistung. Im Ausführungsbeispiel ist das Heizgerät
Vorteilhaft wird der Brennstoff in einer Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung, beispielsweise einem Venturi, in den vom Gebläse eingesaugten Luftstrom eingedüst. Vorteilhaft wird über das Brennstoffventil das gewünschte Brennstoff-Luft-Verhältnis eingestellt, um eine saubere Verbrennung zu gewährleisten und insbesondere Emissionen zu senken.The fuel is advantageously injected into the air stream sucked in by the fan in a fuel-air mixing device, for example a venturi. The desired fuel-air ratio is advantageously set via the fuel valve in order to ensure clean combustion and, in particular, to reduce emissions.
Die Steuereinheit weist beispielhaft einen Datenspeicher, eine Recheneinheit und eine Kommunikationsschnittstelle bzw. Datenschnittstelle auf. Über die Kommunikationsschnittstelle sind die Komponenten des Heizsystems ansteuerbar. Die Kommunikationsschnittstelle ermöglicht einen Datenaustausch mit externen Geräten. Externe Geräte sind beispielsweise Steuergeräte, Thermostate und/oder Geräte mit Computerfunktionalität, beispielsweise Smartphones.The control unit has, for example, a data memory, a computing unit and a communication interface or data interface. The components of the heating system can be controlled via the communication interface. The communication interface enables data exchange with external devices. External devices are, for example, control devices, thermostats and / or devices with computer functionality, for example smartphones.
Beispielsweise kann das Brennstoffventil als elektronisches Regelventil ausgebildet sein, welches über eine Datenverbindung mit der Steuereinheit verbunden ist. Auch die lonisationssonde kann über eine Datenverbindung mit der Steuereinheit verbunden sein. Auf diese Weise ist eine Regelung durch die Steuereinheit denkbar, bei welcher mit Hilfe der lonisationssonde das vorliegende Brennstoff-Luft-Verhältnis bestimmt wird und, falls notwendig, durch das elektronische Regelventil auf einen Sollwert angepasst wird.For example, the fuel valve can be designed as an electronic control valve which is connected to the control unit via a data link. The ionization probe can also be connected to the control unit via a data connection. In this way, regulation by the control unit is conceivable, in which the present fuel-air ratio is determined with the aid of the ionization probe and, if necessary, is adapted to a setpoint value by the electronic control valve.
Vorteilhaft ist das Gebläse über eine Datenverbindung mit der Steuereinheit verbunden. Über entsprechende Steuersignale ist die gewünschte Gebläsedrehzahl einstellbar. Beispielsweise ist in der Steuereinheit eine Gebläsedrehzahlkennlinie hinterlegt, welche einer gewünschten Heizleistung eine Gebläsedrehzahl zuordnet. Empfängt die Steuereinheit eine gewünschte Heizleistung, beispielsweise ausgelöst durch eine Raumtemperatureingabe an einem HMI, wird anhand der Gebläsedrehzahlkennlinie die notwendige Gebläsedrehzahl ermittelt und das Gebläse über die Datenverbindung entsprechend angesteuert.The fan is advantageously connected to the control unit via a data connection. The required fan speed can be set using appropriate control signals. For example, a fan speed characteristic is stored in the control unit, which assigns a fan speed to a desired heating output. If the control unit receives a desired heating output, for example triggered by a room temperature input on an HMI, the required fan speed is determined based on the fan speed characteristic and the fan is controlled accordingly via the data connection.
Das Heizgerät
Das Heizgerät
Das Heizgerät
Unter regelmäßigen Intervallen soll in diesem Zusammenhang ein Zeitintervall von unter 1 Minute, bevorzugt unter 10 Sekunden, besonders bevorzugt unter 1 Sekunde verstanden werden. Auf diese Weise ist es möglich, schnell plötzliche Änderungen von Systemparametern zu erfassen und, falls notwendig, die notwendigen Maßnahmen einzuleiten.In this context, regular intervals should be understood to mean a time interval of less than 1 minute, preferably less than 10 seconds, particularly preferably less than 1 second. In this way, it is possible to quickly detect sudden changes in system parameters and, if necessary, to initiate the necessary measures.
Im Ausführungsbeispiel läuft auf der Steuereinheit ein Verfahren zur Regelung des Heizkreises, bei welchem die aktuell vorliegende Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur überwacht wird. Dazu wird aus den aktuell empfangenen gemessenen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur die Differenz gebildet, was die aktuell vorliegende Temperaturdifferenz definiert. Diese wird mit einer Maximaltemperaturdifferenz
Falls die aktuell vorliegende Temperaturdifferenz die Maximaltemperaturdifferenz
Im Ausführungsbeispiel wird die Maximaltemperaturdifferenz
Im Ausführungsbeispiel hängt der Systemdruckbeitrag linear mit dem Systemdruck zusammen, beispielhaft wird der Systemdruckbeitrag ermittelt, indem der Systemdruck mit einem positiven Druckfaktor ermittelt wird:
Nachdem die aktuelle Maximaltemperaturdifferenz
In
Exemplarisch ist die Darstellung bei einer ersten Rücklauftemperatur
Graph
Graph
Graph
Graph
Es ist auch eine mathematisch äquivalente alternative Darstellung der Maximaltemperaturdifferenz
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-
2020
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