DE102021121888A1 - Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage, Brennwert-Heizanlage sowie Computerprogramm - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage, Brennwert-Heizanlage sowie Computerprogramm Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage (1), aufweisend mindestens einen, wenigstens eine Pumpe (2) umfassenden Heizwasserumlauf (3) mit mindestens einem Heizkörper (4) und einem Bypass (5), welcher einen Vorlauf (6) und einen Rücklauf (7) unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers (4) miteinander verbindet, wobei der Bypass (5) mittels eines differenzdruckbetätigbaren Ventils (8) öffen- und schließbar ist, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst;a) Erfassen eines Modulationssollwertes der Brennwert-Heizanlage (1),b) sensorisches Feststellen einer einsetzenden Durchströmung des Bypasses (5),c) Aufrechtherhalten des Betriebs der Pumpe (2) mit einer vorgegebenen Leistung über einen Zeitraum,d) Reduzieren der Leistung der Pumpe (2), wenn ein vorgegebener Modulationssollwertes erreicht ist.Weiter werden eine Brennwert-Heizanlage (1) sowie ein Computerprogramm vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage. Weiterhin wird eine Brennwert-Heizanlage vorgeschlagen sowie ein Computerprogramm, das bei der Ausführung des Verfahrens bei einer Brennwert-Heizanlage unterstützt.
  • Insbesondere wird hier das technische Gebiet der gasbefeuerten Brennwert-Heizanlagen bzw. Brennwert-Boiler angesprochen. Gasbefeuerte Brennwert-Heizanlagen bzw. Brennwert-Boiler werden insbesondere eingesetzt, Heizungen in Wohnungen, Häusern etc. bedarfsgerecht mit Heizwasser zu versorgen, die durch einen entsprechenden Heißwasserumlauf zu den Heizkörpern geführt werden und dort ihre Wärme abgeben und anschließend wieder zur Brennwert-Heizanlage zurückkommen, um dort erneut aufgewärmt zu werden.
  • Derartige Brennwert-Heizanlagen weisen üblicherweise mindestens eine Pumpe auf, die in einem (geschlossenen) Heizwasserumlauf vorgesehen ist. Mit der Pumpe wird Heißwasser durch den Heißwasserumlauf hindurchgepumpt, bevorzugt geregelt je nach der gewünschten Heizleistung der Heizkörper. Der Heißwasserumlauf kann mindestens einen, bevorzugt aber auch mehrere, Heizkörper umfassen. Sobald mehrere Heizkörper, wie bps. Radiatoren, vorgesehen sind, können diese parallel geschalten bzw. von Heizwasser durchströmbar sein.
  • Die meisten modernen Brennwert-Heizanlagen arbeiten modulierend. Das bedeutet insbesondere, dass sich die Leistung des Boilers bzw. Brenners der Brennwert-Heizanlage während des Betriebes an die tatsächlich erforderliche Wärmeleistung anpasst. Eine solche Anpassung bzw. Regulierung erfolgt bevorzugt stufenlos. Diese Modulation hat insbesondere das Ziel, energiesparend zu arbeiten, denn so genauer die erzeugte Leistung mit der erforderlichen Wärmeleistung übereinstimmt, desto effizienter können die Ressourcen, insbesondere das Brenngas, effizient ausgenutzt werden. So kann vorgesehen werden, dass die Brennwert-Heizanlage einen regulären Modulationssollwert aufweist, bspw. im Bereich von ca. 80 %, der zunächst eingestellt wird, bevor anschließend im Rahmen eines Modulation-Regelprozesses sich die Heizleistung der Brennwert-Heizanlage an die angeforderte Wärmeleistung anpasst.
  • Im Rahmen des Betriebs einer solchen Brennwert-Heizanlage können Situationen eintreten, die eine signifikante Druckerhöhung im Heizwasserumlauf erzeugen. Eine Hauptursache für eine signifikante Druckerhöhung im Heizwasserumlauf sind sich schließende Heizkörperventile. Mit der signifikanten Druckerhöhung im Heizwasserumlauf ist weiterhin eine Reduzierung des Heizwasservolumenstroms einhergehend. Um die durch das Heizgerät erzeugte thermische Energie an das Heizsystem zu verteilen, kann einer definierter minimaler Heizwasservolumenstrom vorgegeben sein. Wird dieser unterschritten, würde das Heizgerät den Heizbetrieb einstellen. Daher erhöht in dieser Situation der Regelkreis den Sollwert für die Pumpe, um den minimalen Heizwasservolumenstrom nicht zu unterschreiten. Der mit der Pumpe erzeugte Druck kann nicht ohne weiteres über das System „abgebaut“ werden, so dass dadurch die Druckdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf steigt.
  • Um in solchen Situationen Abhilfe zu schaffen, ist bekannt, einen Bypass vorzusehen, welcher einen Vorlauf des Heizwassers hin zu den Heizkörpern und einen Rücklauf für das Heizwasser unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers miteinander verbindet. Daher kann Heizwasser bei geöffnetem Bypass ohne Durchströmung eines Heizkörpers unmittelbar vom Vorlauf hin zum Rücklauf strömen. Weiter ist bekannt, dass in diesem Bypass ein differenzdruckbetätigbares Ventil vorgesehen ist, welches selbstständig öffnen und schließen kann, in Abhängigkeit der Druckdifferenz im Bypass stromaufwärts und stromabwärts des Ventils. Hierfür kann das Ventil mit einer Feder und einer vorgegebenen Federkraft bzw. Federkennlinie ausgestattet sein, sodass bei einem vorgegebenen Differenzdruck das Ventil öffnet. Liegt die Differenz darunter, bleibt das Ventil verschlossen und damit der Bypass undurchströmbar. Ein solch erhöhter Differenzdruck kann sich gerade bei der vorstehend beschriebenen Situation einstellen, sodass in diesem Fall der Bypass öffnet und weiterer Druckanstieg vermieden wird.
  • Das Vorsehen des Bypasses hat sich insbesondere als geeignet herausgestellt, wenn zu geringe Heizwasserumläufe bzw. zu hohe Differenzdrücke entstehen könnten, da hierdurch insbesondere die Vorlauftemperaturen bis hin zum Sieden ansteigen könnten und/oder deutlich spürbare bzw. hörbare Vibrationen an den Thermostatventilen entstehen könnten.
  • Bei üblichen System-Boilern sowie auch bei sogenannten Combi-Boilern, also Brennwert-Heizanlagen, die neben Heizwasser auch Verbrauchswasser, bspw. für Duschen oder andere Anwendungen sanitärer Art bereitstellen bzw. mit aufheizen, können weitere technische Probleme aufweisen.
  • So ist es bisher nicht möglich, bedarfsgerecht bzw. mit variabler Pumpenleistung auf ein Öffnen des Bypasses zu reagieren, wodurch einige Nachteile zur Einhaltung der Sicherheit hinzunehmen sind. Beispielsweise ist es erforderlich, mit dem Öffnen des Bypasses und beim Beimischen vom warmen Vorlaufwasser zum kalten Rücklaufwasser die Rücklauftemperatur anzuheben, wodurch die in einem Brennwert-Boiler vorgesehene Auskondensierungen von Wasserdampf im Abgas reduziert wird und demzufolge der Wirkungsgrad temporär vermindert wird. In Heizgeräten mit Bypass gemäß dem Stand der Technik werden die Pumpen weitgehend ungeregelt bzw. in Stufen geregelt betrieben, was zum einen zu einem erhöhten elektrischen Verbrauch führt und zum anderen dazu, dass der Bypass entsprechend dem ungeregelten Pumpenbetrieb häufig permanent geöffnet ist. Zudem emittieren Pumpen, insbesondere bei hohen Drehzahlen, störende Geräusche.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage angegeben werden, welches schonender und/oder energieeffizienter arbeitet. Weiterhin sollen eine hierfür geeignete Brennwert-Heizanlage, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium vorgeschlagen werden.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit dem Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage nach Anspruch 1, einer Brennwert-Heizanlage nach Anspruch 7, einem Computerprogramm nach Anspruch 9 und einem computerlesbaren Medium nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können, und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele und Präzisierungen an.
  • Das hier vorgeschlagene Betriebsverfahren kann in einer Brennwert-Heizanlage ausgeführt werden, welche mindestens einen, wenigstens eine Pumpe umfassenden Heizwasserumlauf mit mindestens einem Heizkörper und einem Bypass, welcher einen Vorlauf und einen Rücklauf unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers miteinander verbindet, aufweist. Der Bypass ist dabei mittels eines differenzdruckbetätigbaren Ventils öffen- und schließbar. Die Brennwert-Heizanlage ist insbesondere dazu eingerichtet, im Heizwasserumlauf befindliches Wasser mittels der Pumpe umzuwälzen, sodass das sogenannte Heizwasser im Regelbetrieb den mindestens einen Heizkörper durchströmt. Weiter hat die Brennwert-Heizanlage insbesondere einen sogenannten gasbefeuerten Brennwert-Boiler, wo dort hingeführtes Heizwasser mittels einer Gasfeuerung erhitzt wird. Das so erhitzte Heizwasser gelangt über den Vorlauf mit einer erhöhten Temperatur hin zu dem Heizkörper, durchströmt diesen, gibt dabei einen Großteil seiner Wärme ab und wird dann weiter zurück zu der Brennkammer geführt. Wie bereits erläutert, können mehrere Heizkörper vorgesehen sein, die bevorzugt parallele Wasserströmungspfade ausbilden.
  • Das Verfahren umfasst dabei zumindest folgende Schritte:
    1. a) Erfassen eines Modulationssollwertes der Brennwert-Heizanlage,
    2. b) sensorisches Feststellen einer einsetzenden Durchströmung des Bypasses,
    3. c) Aufrechterhalten des Betriebs der Pumpe mit einer vorgegebenen Leistung über einen Zeitraum,
    4. d) Reduzieren der Leistung der Pumpe, wenn ein vorgegebener Modulationssollwert erreicht ist.
  • Es ist möglich, dass die hier aufgeführten Schritte sequenziell bzw. nacheinander, in der hier angegebenen Reihenfolge a), b), c), d) ablaufen. Es ist aber auch möglich, dass sich die Schritte zumindest teilweise zeitlich überlagern.
  • So ist bspw. möglich, dass Schritt a) intermittierend oder kontinuierlich während des gesamten Verfahrens ausgeführt wird, also der Modulationssollwert praktisch kontinuierlich erfasst wird. Insbesondere findet Schritt a) während des sogenannten Regelbetriebs statt, also im Zustand, wenn der Bypass geschlossen ist.
  • In Schritt b) wird nun sensorisch festgestellt, wenn eine Bypassströmung einsetzt, also wenn das differenzdruckbetätigbare Ventil öffnet und damit Heizwasser durch den Bypass hindurchströmen kann. Das sensorische Feststellen umfasst insbesondere die Erkennung von Parametern bzw. Verlaufsparametern des Betriebes der Brennwert-Heizanlage, die charakteristisch für den Öffenvorgang des differenzdruckbetätigbaren Ventils bzw. des Bypasses sind. Insbesondere sind hierfür Grenzwerte bzw. Toleranzschwellen vorgesehen, deren Erreichen bzw. Über-/Unterschreiten zur unmittelbaren Feststellung einer einsetzenden Durchströmung des Bypasses zur Folge hat. Von besonderer Bedeutung kann sein, dass das sensorische Feststellen sehr schnell erfolgt, bspw. innerhalb weniger Sekunden, wie bspw. binnen max. 30 Sekunden oder sogar binnen max. 10 Sekunden. Insbesondere ist möglich, dass die sensorische Feststellung bereits vorliegt, bevor der vollständige Durchsatz durch den Bypass erreicht ist, den das differenzdruckbetätigbare Ventil maximal freigeben kann.
  • Bevorzugt unmittelbar im Anschluss an Schritt b) wird die Pumpenleistung der Pumpe im Heizwasserumlauf stabilisiert bzw. aufrechterhalten. Das kann insbesondere bedeuten, dass die üblicherweise leistungsmodulierte Pumpe im Rahmen des Schritt c) keine variierende Leistung aufweist, sondern mit einer konstanten Leistung betrieben wird. Diese Leistung kann insbesondere der entsprechen, die gerade zum Zeitpunkt der Feststellung der einsetzenden Durchströmung des Bypasses vorliegt. Es ist auch möglich, dass die vorgegebene Leistung einer gegenüber dem Regelbetrieb erhöhte Leistung ist, bspw. bei ca. 90 % oder sogar ca. 95 % liegt. Das Aufrechterhalten dieser vorgegebenen Leistung hält insbesondere so lange an, bis der Gesamtprozess wieder stabilisiert ist. Der Regelkreis der Pumpe ist bzw. bleibt so lange deaktiviert, wie der Bypass geöffnet ist. Das Schließen des Bypasses hängt vom Zustand des Heizsystems ab.
  • Ist der Prozess stabilisiert, was bspw. auch sensorisch anhand diverser Parameter oder Verlaufsparameter der Brennwert-Heizanlage erkannt bzw. feststellbar ist, kann Schritt d) initiiert werden. Dabei wird die Leistung der Pumpe dann reduziert, wenn ein vorgegebener Modulationssollwert erreicht ist. Der vorgegebene Modulationssollwert kann ein vorbestimmter Wert sein, es ist aber auch möglich, dass dieser aus einer parallelen Messung gemäß Schritt a) angepasst ermittelt und vorbestimmt wird.
  • Bevorzugt ist, dass in Schritt d) ein schrittweises Reduzieren der Leistung der Pumpe erfolgt, bis das differenzdruckbetätigbare Ventil schließt. Insbesondere kann eine Routine hinterlegt werden, welche, ggf. in Abhängigkeit der aktuellen Betriebssituation der Brennwert-Heizanlage die Schritte der Reduzierung (Größe und/oder Zeiträume) vorgibt. Die Reduzierung der Leistung der Pumpe führt aber erneut zu einem Angleichen der Druckverhältnisse insgesamt im Heizwasserumlauf, sodass bei einer erfolgreichen Stabilisierung das differenzdruckbetätigbare Ventil automatisch schließt und damit eine Durchströmung des Bypasses nicht mehr stattfindet.
  • Es ist möglich, dass in Schritt b) sensorisch das Erreichen eines Grenzwertes mittels eines Parameters aus der folgenden Gruppe festgestellt wird: Heizwasservolumenstrom, Heizwassersystemdruck, Heizwassertemperatur im Rücklauf. Insbesondere können Mittel und/oder Maßnahmen vorgesehen sein, anhand derer ein aktueller Heizwasservolumenstrom, ein aktueller Heizwassersystemdruck und/oder eine aktuelle Heizwassertemperatur im Rücklauf des Heizwasserumlaufs ermittelt werden. Auch hier ist möglich, diese aktuell sensorisch ermittelten Parameter mit einem vorgegebenen (fixen bzw. variabel anpassbaren) Grenzwert zu vergleichen. So ist bspw. möglich, dass auf ein Öffnen des Bypasses geschlossen wird, wenn der aktuelle Heizwasservolumenstrom in einem vorbestimmten Bereich, bspw. im Rücklauf des Heizwasserumlaufs, einen vorgegebenen Grenzwert für den Heizwasservolumenstrom erreicht bzw. überschreitet. Ebenso ist möglich, dass der Heizwassersystemdruck im Vorlauf unter einen vorgebbaren Grenzwert fällt bzw. im Rücklauf über einen vorgegebenen Grenzwert steigt, um auf die einsetzende Durchströmung des Bypasses zu schließen. Ebenso ist möglich, eine Temperaturerhöhung im Bereich des Rücklaufs anhand eines vorgegebenen Grenzwertes zu detektieren.
  • Doch nicht nur konkrete Werte, sondern ggf. auch zeitliche Verlaufsparameter können im Rahmen des Schritts b) überprüft werden. So ist es möglich, sensorisch das Erreichen eines Grenzwertes mindestens eines Verlaufsparameters aus der folgenden Gruppe festzustellen: Heizwasservolumenstromänderung, Heizwassersystemdruckänderung, Heizwassertemperaturänderung im Rücklauf. Folglich wird hier eine zeitliche Bewertung (Änderungsgeschwindigkeit) berücksichtigt.
  • Offensichtlich ist, dass Parameter und Verlaufsparameter auch miteinander bzw. wechselweise hierfür herangezogen werden können.
  • Es ist möglich, dass ein vor Schritt b) vorliegender Modulationssollwert etwa dem vorgegebenen Modulationssollwert in Schritt d) entspricht. So kann bspw. der unmittelbar vor Schritt b) in Schritt a) ermittelte Modulationssollwert gespeichert und dann als Vorgabe für den Modulationssollwert zum Start der Reduzierung der Leistung der Pumpe gemäß Schritt d) angegeben werden.
  • Es ist weiterhin möglich, dass nach Schritt d) ein Betrieb der Pumpe mit regulärer Leistung wieder erfolgt.
  • Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere eine Pumpenregelung, die das Öffnen des Bypasses auf ein Minimum reduziert. Sie nutzt eine Volumenstromregelung durch eine entsprechende Pumpe und Sensorik und umfasst eine Erkennung für die Öffnung des Bypasses, die Überwachung und Stabilisierung des dabei vorliegenden Gerätebetriebes und die kontrollierte Rückkehr zum regulären Pumpenbetrieb bei steigender Wärmeanforderung und damit einhergehendem Schließen des Bypasses.
  • Solange der Bypass geschlossen ist und der gesamte Heizwasservolumenstrom in die Heizkörper fließt, handelt es sich aus regelungstechnischer Sicht um ein lineares System. Dementsprechend können für eine Volumenstromregelung bis zum Öffnen des Bypasses Regelungsalgorithmen für lineare Systeme eingesetzt werden.
  • Das Öffnen des Bypasses stellt aus regelungstechnischer Sicht eine Nichtlinearität dar und zeichnet sich insbesondere durch einen sprunghaften Anstieg des Heizwasservolumenstroms ab. Dieser sprunghafte Anstieg ist mit der entsprechenden Sensorik direkt oder indirekt zu ermitteln. Ein zweiter plausibilisierender Indikator für das Öffnen des Bypasses ist der Temperaturanstieg des Heizwassers im Rücklauf, weil dieses Heizwasser mit aus dem Vorlauf über den Bypass einströmendem Heizwasser deutlich höherer Temperatur gemischt wird. Der Temperaturanstieg kann im Rahmen einer definierten Zeitspanne sowie im Beharrungszustand bezüglich einer gemessenen Temperatur und der aktuellen Modulation sowie der Pumpenleistung einen Schwellwert überschreiten oder einen Erfahrungswert erreichen.
  • Werden insbesondere diese beiden Zustände (Volumenstromsprung und Rücklauftemperaturanstieg) in einer definierten zeitlichen Abfolge erkannt, ist von einem geöffneten Bypass auszugehen. Es ist auch möglich, ggf. alternativ anstelle des Volumenstromanstiegs auch eine (sprunghafte) Änderung des Heizwassersystemdrucks (fallendem Vorlauf, steigendem Rücklauf) zur Feststellung einer einsetzenden Durchströmung des Bypasses heranzuziehen.
  • Nach Erkennen des Öffnens des Bypasses und zur Stabilisierung des Prozesses wird im weiteren Verlauf die Leistung der Pumpe konstant auf dem vorgegebenen Leistungsniveau gehalten, das zum Öffnen des Bypasses geführt hat. Insbesondere kann dies auch erfolgen, um ein sogenanntes „Toggeln“, also ein stetig sich wiederholendes Öffnen und Schließen des Bypasses, zu verhindern.
  • Weiterhin kann der Modulationssollwert der Brennwert-Heizanlage auf einen Anstieg überwacht werden, der dem thermischen Leistungsbedarf vor dem Öffnen des Bypasses entspricht. Wird dieser Wert erreicht, kann die bisher konstant gehaltene Pumpenleistung wieder gesenkt werden.
  • In der letzten Phase wird die Leistung der Pumpe so lange schrittweise reduziert, bis bevorzugt der Regel-Sollwert der Pumpenleistung erreicht ist. Hierbei kann dann davon ausgegangen werden, dass sich der Bypass nun wieder schließt.
  • Da sich zuvor der Sollwert des thermischen Leistungsbedarfs erhöht hat, ist davon auszugehen, dass Ventile an den Heizkörpern bzw. Radiatoren wieder geöffnet sind, wodurch der zuvor hohe hydraulische Druckverlust, der zum Öffnen des Bypasses geführt hat, nun geringer ist und durch eine Pumpenregelung auf geringem Leistungsniveau ohne ein Öffnen des Bypasses möglich ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Brennwert-Heizanlage vorgeschlagen, welche mindestens einen, wenigstens eine Pumpe umfassenden Heizwasserumlauf mit mindestens einem Heizkörper und einem Bypass aufweist. Der Bypass verbindet einen Vorlauf und einen Rücklauf unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers und ist mittels eines differenzdruckbetätigbaren Ventils öffen- und schließbar. Weiter sind Mittel vorgesehen, die so eingerichtet sind, dass diese die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens ausführen können. Diese Mittel können bspw. eine Regel- und Steuereinheit sowie mindestens ein Sensor sein. Als Sensoren, die insbesondere im Rahmen des Schritts b) eingesetzt werden, sind ausgewählt aus der Gruppe Temperatursensor, Drucksensor, Volumenstromsensor.
  • Weiter wird noch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass die Brennwert-Heizanlage der vorstehend genannten Art die Schritte des Verfahrens der hier offenbarten Weise ausführen. Schließlich kann noch ein computerlesbares Medium vorgesehen sein, auf dem das hier genannte Computerprogramm gespeichert ist.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend unter Bezugnahme einer Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Figur schematischer Natur ist und die Erfindung insgesamt nicht beschränken soll. Es zeigen:
    • 1: den Aufbau einer Brennwert-Heizanlage, und
    • 2: ein Diagramm zur Veranschaulichung von Heizanlagenparameter während des Betriebes.
  • 1 zeigt eine Brennwert-Heizanlage 1, welche insbesondere eingerichtet ist zur Durchführung des hier skizzierten Verfahrens. Die Brennwert-Heizanlage 1 weist in dieser schematischen Darstellung oben im zentralen Bereich eine Brennkammer 13 auf. Diese kann mit einem Primärwärmeübertrager ausgestattet sein, sodass bspw. über eine Gasfeuerung dort in diesen Boiler eintretendes Heizwasser bedarfsgerecht vorgeheizt wird. Von dort ausgehend strömt das erhitzte Heißwasser (hier nach links, wobei die Temperatur des Heizwassers im Vorlauf 6 mittels eines Temperatursensors 10 ermittelt bzw. erfasst werden kann. Die Strömungsrichtung 17 ist immer wieder durch kleine Pfeile charakterisiert. Nachfolgend strömt das Heizwasser vorbei an einem Drucksensor 11, und strömt dann weiter zu (entfernt gelegenen) Heizkörpern 4, die hier nach Art von Radiatoren dargestellt sind. Dort in den Radiatoren 4 gibt das Heizwasser seine Wärme ab und strömt dann wieder zurück hin zur Brennkammer 13. Für dieses Umwälzen des Heizwassers ist eine leistungsmodulierende Pumpe 2 vorgesehen. Nachfolgend dieser leistungsmodulierten Pumpe 2 ist ein Volumenstromsensor 12 vorgesehen, der hier ebenfalls im Rücklauf 7 des Heizwasserumlaufs 3 angeordnet ist. Kurz vor Eintritt in die Brennkammer 13 ist nochmals ein Temperatursensor 10 vorgesehen, mittels dem die Temperatur des Heizwassers bestimmbar ist.
  • Weiter ist hier auch ein Bypass 5 vorgesehen, der direkt den Vorlauf 6 mit dem Rücklauf 7 unter Umgehung der Heizkörper 4 miteinander verbindet. In diesem Bypass 5 ist ein differenzdruckbetätigbares Ventil 8 vorgesehen. Weiter ist anzumerken, dass diese 1 ein sogenanntes gasbefeuertes Kombi-Gerät betrifft, sodass neben dem reinen Heizwasserumlauf zusätzlich noch ein weiterer Wärmetauscher 16 parallel vom Heizwasser durchströmt wird, mit dem eine externe Wasserleitung 15 mit erwärmt werden kann. So ist es bspw. möglich, Verbrauchswasser für Wasserhähne, Duschen oder andere sanitäre Anlagen mit dem Heizwasser dieser Brennwert-Heizanlage 1 mit zu erwärmen. Um diese parallelen Ströme bedarfsgerecht und geregelt wieder miteinander vereinen zu können, ist ein zusätzliches 3-Wege-Ventil 14 vorgesehen.
  • Zudem ist in dem skizzierten Gehäuse der Brennwert-Heizanlage 1 eine Regel- und Steuereinheit 9 vorgesehen. Diese kann bspw. Signale bzw. Messwerte von den Sensoren, insbesondere den Temperatursensoren 10, dem Drucksensor 11 und/oder dem Volumenstromsensor 12 empfangen bzw. verarbeiten. Weiter ist möglich, dass diese Regel- und Steuereinheit auf die Prozesse bzw. Betriebsparameter der Brennkammer 13, der Pumpe 2 und/oder des 3-Wege-Ventils 14 beeinflussen bzw. kontrollieren kann. Die Regel- und Steuereinheit 9 kann so eingerichtet sein, dass diese die zuvor skizzierten Schritte des hier vorgeschlagenen Verfahrens ausführt. So ist z. B. möglich, dass die Erfassung des Modulationssollwertes der Brennwert-Heizanlage 1 bzw. der Brennkammern 13 dort verarbeitet wird. Da die Regel- und Steuereinheit 9 mit den Sensoren zusammen agiert, kann diese auch feststellen, wenn die Durchströmung des Bypasses 5 einsetzt bzw. das (autarke) differenzdruckbetätigbare Ventil 8 öffnet. Weiter ist es der Regel- und Steuereinheit 9 möglich, bei Feststellung einer solchen Durchströmung des Bypasses 5 den Betrieb der Pumpe 2 zu regulieren, insbesondere, indem diese eine Leistung über einen vorgegebenen Zeitraum aufrechterhält. Ebenso kann die Regel- und Steuereinheit 9 dann nach vorgegebenen Kriterien entscheiden bzw. vorgeben, wenn die Leistung der Pumpe (schrittweise) wieder reduziert werden soll.
  • 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von Heizanlagenparameter während des Betriebes einer Brennwert-Heizanlage, insbesondere während der Umsetzung des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Diagramm zeigt schematisch den Verlauf der Parameter Vorlauftemperatur Tv, Rücklauftemperatur Tr, Heizwasservolumenstrom V, Modulationssollwert Msw und Pumpensollwert Psw über die Zeit t. Um hier die Parallelität oder den zeitlichen Versatz zu veranschaulichen, sind diese Verläufe (einheitslos und nicht maßstabsgerecht) übereinander dargestellt.
  • In einer ersten Phase des Betriebes kann die eingangs erläuterte Reduzierung des Heizwasservolumenstroms V festgestellt werden. Erreicht der Heizwasservolumenstrom V einen vorgegebenen Grenzwert, wird (automatisch) der Pumpensollwert Psw angehoben (im Diagramm als Zeitpunkt t1 gekennzeichnet), was mit einer unmittelbaren Druckerhöhung im Heizwasserumlauf einhergeht. Der mit der Pumpe erzeugte Druck führt nunmehr auch zu der beschriebenen Druckdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf, wobei sich zum Zeitpunkt des (automatischen) Öffnens des differenzdruckbetätigbaren Ventils (siehe Zeitpunkt t2 im Diagramm) der Heizwasservolumenstrom V signifikant oder gar fast sprunghaft ansteigt, die Vorlauftemperatur Tv abfällt und die Rücklauftemperatur Tr ansteigt. Daher kann durch sensorisches Erfassen dieses charakteristischen Verlaufs auf ein einsetzendes Durchströmen des Bypasses geschlossen werden, vgl. Schritt b) des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Nun wird für eine weitere Phase der zum Zeitpunkt t2 vorliegende Pumpensollwert Psw konstant gehalten und der Modulationssollwert Msw variiert. Insbesondere wenn die Vorlauftemperatur Tv wieder einen gewünschten (konstanten) Wert erreicht und/oder der Modulationssollwert Msw wieder einen gewünschten (konstanten) Wert erreicht (siehe Zeitpunkt t3 im Diagramm), befindet sich die Brennwert-Heizanlage wieder in einem stationären Zustand und die Überwachung des Modulationssollwertes Msw bzw. der Pumpenleistung Psw beginnt. Wenn der Bypass schließt - was vom Zustand des Heizsystems abhängt und hier nicht mehr veranschaulicht ist - wird der Regelkreis der Pumpe wieder aktiviert, wobei ggf. stufenweise der Pumpensollwert Psw gesenkt wird (hier nicht mehr dargestellt).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennwert-Heizanlage
    2
    Pumpe
    3
    Heizwasserumlauf
    4
    Heizkörper
    5
    Bypass
    6
    Vorlauf
    7
    Rücklauf
    8
    differenzdruckbetätigbares Ventil
    9
    Regel- und Steuereinheit
    10
    Temperatursensor
    11
    Drucksensor
    12
    Volumenstromsensor
    13
    Brennkammer
    14
    Dreiwegeventil
    15
    Wasserleitung
    16
    Wärmetauscher
    17
    Strömungsrichtung
    Tv
    Vorlauftemperatur
    Tr
    Rücklauftemperatur
    V
    Heizwasservolumenstrom
    Msw
    Modulationssollwert
    Psw
    Pumpensollwert
    t
    Zeit

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennwert-Heizanlage (1), aufweisend mindestens einen, wenigstens eine Pumpe (2) umfassenden Heizwasserumlauf (3) mit mindestens einem Heizkörper (4) und einem Bypass (5), welcher einen Vorlauf (6) und einen Rücklauf (7) unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers (4) miteinander verbindet, wobei der Bypass (5) mittels eines differenzdruckbetätigbaren Ventils (8) öffen- und schließbar ist, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst; a) Erfassen eines Modulationssollwertes der Brennwert-Heizanlage (1), b) sensorisches Feststellen einer einsetzenden Durchströmung des Bypasses (5), c) Aufrechtherhalten des Betriebs der Pumpe (2) mit einer vorgegebenen Leistung über einen Zeitraum, d) Reduzieren der Leistung der Pumpe (2), wenn ein vorgegebener Modulationssollwertes erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt d) ein schrittweises Reduzieren der Leistung der Pumpe erfolgt, bis das differenzdruckbetätigbare Ventil (8) schließt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt b) sensorisch das Erreichen eines Grenzwertes mindestens eines Parameters aus der folgenden Gruppe festgestellt wird: Heizwasservolumenstrom, Heizwassersystemdruck, Heizwassertemperatur im Rücklauf.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt b) sensorisch das Erreichen eines Grenzwertes mindestens eines Verlaufsparameters aus der folgenden Gruppe festgestellt wird: Heizwasservolumenstromänderung, Heizwassersystemdruckänderung, Heizwassertemperaturänderung im Rücklauf.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein vor Schritt b) vorliegender Modulationssollwert etwa dem vorgegebenen Modulationssollwert in Schritt d) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach Schritt d) ein Betrieb der Pumpe (2) mit regulärer Leistung erfolgt.
  7. Brennwert-Heizanlage (1), aufweisend mindestens einen, wenigstens eine Pumpe (2) umfassenden Heizwasserumlauf (3) mit mindestens einem Heizkörper (4) und einem Bypass (5), welcher einen Vorlauf (6) und einen Rücklauf (7) unter Umgehung des mindestens einen Heizkörpers (4) miteinander verbindet, wobei der Bypass (5) mittels eines differenzdruckbetätigbaren Ventils (8) öffen- und schließbar ist, sowie Mitteln, die eingerichtet sind, die Schritte eines Verfahrens aus einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
  8. Brennwert-Heizanlage (1) nach Anspruch 7, wobei eine Regel- und Steuereinheit (9) sowie mindestens ein Sensor (10, 11, 10) vorgesehen ist.
  9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Brennwert-Heizanlage (1) des Anspruchs 7 die Schritte eines Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.
  10. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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