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Selbsttätige, elektrische Regeleinrichtung für Pumpen-Warmwasserheizungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige, elektrische Regeleinrichtung für
Pumpen-Warmwasserheizungsanlagen mit einem oder mehreren voneinander unabhängigen
Verbraucherrohrnetzen, von der Kesselwassertemperatur thermostatgesteuertem Heizkesselbrenner
und in jeder Vorlaufleitung eingeschaltetem, von der Verbrauchertemperatur thermostatgesteuertem,
elektrisch betätigtem Ventil, bei dessen Öffnen die Warmwasser-Umwälzpumpe in Betrieb
gesetzt wird.
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Durch eine derartige Regeleinrichtung wird erreicht, daß jedes der
voneinander unabhängigen Verbraucherrohrnetze nur dann eine Wärmezufuhr verlangt,
wenn der Thermostat seines Verbrauchers den Stromkreis des in der Vorlaufleitung
angeordneten, elektrisch betätigten Ventils geschlossen hat und dadurch auch ,die
Warmwasser-Umwälzpumpe arbeitet. Sind gleichzeitig diese Ventile aller Verbraucherrohrnetze
geschlossen, wobei die Warmwasser-Umwälzpumpen außer Betrieb sind, so steigt bei
in Betrieb befindlichem Heizkesselbrenner die Temperatur des Kesselwassers rasch
auf die Temperatur an, bei der der Kesselwasserthermostat den Brenner außerBetrieb
setzt. Da aus dem Kessel, abgesehen von der Abstrahlung, keine Wärme abgeführt wird,
steigt die Temperatur desK esselwassers durch dieNachwirkung der in der Brennkammer
gespeicherten Wärme weiter an. Dieser Temperaturanstieg des Kesselwassers ist besonders
groß, wenn alle Verbraucherrohrnetze zu einem Zeitpunkt außer Betrieb gesetzt sind,
in dem der thermostatischeingeregelteHöchstwert der Kesselwassertemperatur nahezu
erreicht ist. Dann kann das Kesselwasser, dessen Temperatur so hoch wie möglich
eingeregelt wird, eine gefährlich hohe Temperatur annehmen. Die Temperatursteigerung
hat gleichzeitig eine erhöhte Abstrahlung zur Folge, so daß der Wärmeüberschuß bis
zum Wiedereinschalten eines Verbrauchers unter Umständen ganz verloren geht.
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Die Erfindung bezweckt, einem unerwünschten Temperaturanstieg des
Kesselwassers zu begegnen und gleichzeitig den Wärmeüberschuß wirtschaftlicher auszunutzen.
Das wird nach der Erfindung mit einer selbsttätigen, elektrischen Regeleinrichtung
der eingangs angeführten Gattung dadurch erreicht, daß ein zweiter, nur der Kesselwassertemperatur
ausgesetzter Thermostat mit einem der Verbraucherthermostaten derart parallel geschaltet
ist, daß seine Kontakte schließen und .dadurch die bei keinem Wärmebedarf in der
Anlage nicht laufende Umwälzpumpe in Betrieb gesetzt wird, wenn die Kesselwassertemperatur
die am Brennerthermostaten eingestellte Ausschalttemperatur überschreitet. Diese
Schaltstellung bleibt so lange bestehen, bis dieUmwälzpumpe über das geöffnete,
elektrisch betätigteVentil dem vorgenanntenVerbraucherrohrnetz so viel Kesselwasser
zugeführt hat, daß der Wärmeüberschuß des Kessels annähernd aufgebraucht ist.
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Es wird auf diese Weise aus dem Kessel Wärme abgeführt, so daß die
unvermeidbare Nachheizung nach Abstellen des Brenners nicht zu einer nennenswerten
Steigerung der Kesselwassertemperatur führen kann. Der Wärmeüberschuß wird in .dem
eingeschalteten Verbraucherrohrnetz mindestens annähernd nutzbringend verbraucht.
Der damit verbundene, geringfügige Temperaturanstieg an der Verbrauchsstelle über
den von dem Verbraucherthermostaten begrenzten Wert stört im allgemeinen nicht.
Es wird lediglich die Zeitdauer bis zum Wiedereinschalten des Wasserumlaufes -durch
den Verbraucherthermostaten vergrößert.
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Damit der temperatursteigernde Einfluß der aus dem Kessel abgeführten
Überschußwärme klein bleibt, wird der zweite Kesselwasserthermostat vorzugsweise
einem Verbraucherrohrnetz mit großer Heizleistung zugeodnet. Am besten eignet sich
ein Wärmetauscher für Warmwasserbereitung. Hier wird es nicht störend empfunden,
wenn die .durch den Thermostaten auf beispielsweise 75° C begrenzte Höchsttemperatur
um 1 oder 2° C überschritten wird. Da der Warmwassebereiter gut wärmeabgedämmt ist,
geht die in ihm zusätzlich gespeicherteWärme nicht verloren, auch wern sie nicht
gleich verwendet wird.
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Vorzugsweise hat der zusätzlich am Kessel angebrachte Thermostat eine
kleine Schaltdifferenz von beispielsweise 3° C und ist so eingestellt, daß auch
seine
Ausschalttemperatur etwas über der am Brennerthermostaten eingestellten Ausschaltemperatur
liegt. Auf diese Weise wird ein Wärmerücklauf von der Heizstelle zum Kessel vermieden,
solange dieser abkühlt.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Beispiels erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 das Schema einer Regeleinrichtung nach
der Erfindung für eine Heizungsanlage mit zwei Verbraucherrohrnetzen, von denen
.das eine zu einem Warmwasserbereiter gehört, und Fig.2 das Schema der wesentlichen
elektrischen Einrichtungen.
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Der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Heizkessel wird mit einem Brenner
2 betrieben, dessen Betrieb in bekannter Weise durch einen am Kessel angebrachten,
die Temperatur des Kesselwassers überwachenden Thermostaten 3 über ein Schaltgerät
4 gesteuert wird. Der Thermostat 3 schaltet durch Öffnen seiner Kontakte den Brenner
2 aus, sobald die Kesselwassertemperatur auf den eingestellten Höchstwert angestiegen
ist, und er setzt den Brenner wieder in Betrieb, wenn die Kesselwassertemperatur
auf seineEinschalttemperatur abgesunken ist. Ein zweiter, ebenfalls die Temperatur
des Kesselwassers überwachender Thermostat 5, der auf eine höhere Ausschalttemperatur
eingestellt ist als der Thermostat 3, hat nur die Aufgabe, den Brenner 2 außer Betrieb
zu setzen, wenn der Thermostat 3 einmal versagen sollte. Zu diesem Zweck sind die
Kontakte der beiden Thermostaten 3 und 5 in Reihe geschaltet (Fig.2).
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind der Einfachheit halber
nur zwei Verbraucherrohrnetze vorgesehen. Das eine Verbraucherrohrnetz enthält einen
Heizköper 6, dem ein Thermostat 7 zugeordnet ist. In der Vorlaufleitung ist ein
Ventil, z. B. ein motorbetätigtes Ventil 8, vorgesehen, das durch den Thermostaten
7 über Relais 9 gesteuert wird. Derartige Verbraucherrohrnetze können mehrfach vorgesehen
sein.
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Das zweite Verbraucherrohrnetz enthält einen Wärmetauscher 10 für
Warmwasserbereitung, dessen in der Kreislaufleitung liegende Heizvorrichtung mit
11 bezeichnet ist. Die Wassertemperatur des Warmwasserbereiters wird von einem Thermostaten
12 überwacht, dessen Fühler in das zu beheizende Wasser eintaucht. DieserThermostat
steuert in glericherWeise wie der Thermostat 7 ein in der Kreislaufleitung angeordnetes,
elektrisch betätigtes Ventil 13 über ein Relais 14.
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Mittels Hilfskontakten 15 (Fig. 2) der Ventile 8 und 13, die von den
Relais 9 und 14 geschaltet werden, wird der Stromkreis des Antriebsmotors einer
Warmwasser-Umwälzpumpe 16, vorzugsweise über ein Schütz, geschlossen. Die elektrischen
Anschlußleitungen zum Pumpenmotor und dem Schaltschütz sind in Fig. 2 mit 17 bezeichnet.
Infolge dieser Schaltung arbeitet die Pumpe 16, sobald mindestens eines derVentile8
und 13 durchEinschalten seinesThermostaten 7 oder 12 geöffnet worden ist. Sind .durch
Ausschaltender Thermostaten 7 und 12 alle Ventile 8 und 13 geschlossen, so ist auch
die Pumpe 16 außer Betrieb.
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An dem Kessel t ist erfindungsgemäß ein zusätzlicher Thermostat 18
angebracht, dessen Fühler, wie der des Thermostaten 3, in das Kesselwasser eintaucht.
Während der Thermostat 3 bei steigender Kesselwassertemperatur seine Kontakte öffnet,
arbeitet der Thermostat 18 umgekehrt, d. h. er stellt bei steigender Kesselwassertemperatur
einen Kontaktschluß her. Die Kontakte des Thermostaten 18 sind zu den Kontakten
eines der an .den Heizstellen vorgesehenen Thermostaten, und zwar beim Beispiel
zu den Kontakten des Wärmetauscherthermostaten 12 parallel geschaltet. Der Thermostat
18 kann daher unabhängig vom Schaltzustand des Thermostaten 12 das Ventil 13 steuern.
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Der Thermostat 18 ist so eingestellt, daß seine Kontakte bei einer
Temperatur schließen, die einige Grade über der Ausschalttemperatur des den Brenner
2 steuernden Thermostaten 3 liegt.
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Sobald nach dem ersten Anfahren das Kesselwasser die Temperatur erreicht
hat, auf die der Thermostat 3 eingestellt ist, schaltet dieser Thermostat den Brenner
2 ab. Von diesem Augenblick an wird beim weiteren Betrieb der Brenner 2 von dem
Thermostaten 3 gesteuert. Dabei wird dieWassertemperatur imKessel innerhalb der
Schaltdifferenz des Thermostaten 3 konstant gehalten. Der Begrenzungsthermostat
5 in der Vorlaufleitung bleibt beim normalen Betrieb unwirksam. Er schaltet den
Brenner 2 nur dann ab, wenn beim Versagen des Thermostaten 3 die Kesselwassertemperatur
erheblich über den an diesem Thermostaten eingestellten Wert angestiegen ist. Der
Thermostat 5 wirkt demnach als Sicherheitsvorrichtung.
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Die zu den Verbraucherrohrnetzen gehörenden, elektrisch betätigten
Ventile 8 und 13 werden durch die zugehörigen Thermostaten 7 und 12 je nach Wärmebedarf
an den Heizstellen geöffnet oder geschlossen. Beim Öffnen eines dieser Ventile werden
die Hilfskontakte 15 dieses Ventils geschlossen. Hierdurch wird der Antriebsmotor
der Umwälzpumpe 16 eingeschaltet. Wenn alle Ventile geschlossen und damit ihre Hilfskontakte
15 ausgeschaltet sind, ist die Pumpe außer Betrieb. Von dem Betrieb des Brenners
2 und der Temperatur des Kesselwassers ist die Pumpentätigkeit unabhängig.
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Wenn der Brenner 2 ausgeschaltet ist, sinkt die Temperatur des Kesselwassers,
und zwar um so rascher, je mehr Verbraucherrohrnetze eingeschaltet sind. Sobald
die Temperatur des Kesselwassers auf die Einschalttemperatur des Thermostaten 3
abgesunken ist, kommt der Brenner 2 in Betrieb. Das Kesselwasser wird wieder aufgeheizt.
Wenn kurz vor dem Erreichen der Höchsttemperatur des Kesselwassers alle Ventile
8 und 13 von ihren Thermostaten 7 und 12 geschlossen werden und dann der Brenner
2 außer Betrieb kommt, so steigt durch die Nachwirkung der in der Brennkammer gespeicherten
Wärme die Temperatur des Kesselwassers weiter an. Der an dem Thermostaten 3 eingestellte
Höchstwert wird also überschritten. Dieser Temperaturanstieg kann für den Kessel
gefährlich werden und bringt auf jeden Fall bei der anschließenden Abkühlung des
Kessels einen unnötigen Wärmeverlust mit sich. Hier schafft der zusätzliche Thermostat
18 Abhilfe. Er schließt seine Kontakte, sobald die Temperatur des Kesselwassers
um wenige Grade über die Abschalttemperatur des Thermostaten 3 angestiegen ist.
Hierdurch wird unabhängig von dem augenblicklichen Schaltzustand des Wärmetauscherthermostaten
12 das Ventil 13 geöffnet und durch dessen Hilfskontakte 15 die Pumpe 16 in Betrieb
gesetzt. Es wird also Wasser zwischen dem Kessel und dem Heizkörper 11 des Warmwasserbereiters
10 umgewälzt und die überschüssige Kesselwärme an das Wasser des Wärmetauschers
abgeführt, und zwar unabhängig von dessen augenblicklichem Wärmebedarf. Der Thermostat
18 öffnet seine
Kontakte wieder, sobald die Temperatur des Kesselwassers
auf seine Ausschalttemperatur abgesunken ist. Hierbei wird die Pumpe 16 außer Betrieb
gesetzt, sofern nicht inzwischen mindestens einer der Heizstellenthermostaten seine
Kontakte geschlossen hat.
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Der Thermostat 18 hat vorzugsweise eine so kleine Schaltdifferenz,
daß auch seine Ausschalttemperatur über der Ausschalttemperatur .des den Brenner
2 steuernden Kesselwasserthermostaten 3 liegt. Hierdurch wird verhütet, daß infolge
einer schnelleren Abkühlung des Kessels Wärme vom Warmwasserbereiter zum Kessel
zurückfließt.
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Lediglich als Beispiel seien nachstehend geeignete Werte für die Einstellung
und :die Schaltdifferenz der auf die Temperatur des Kesselwassers ansprechenden
Thermostaten 3, 5 und 18 genannt.
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a) Der Brennerthermostat öffnet bei 80° C und schließt bei 70° C,
Schaltdifferenz 10° C; b) der Sicherheitsthermostat 5 öffnet bei 90° C und schließt
bei 80° C, Schaltdifferenz 10° C; c) der zusätzliche Thermostat 18 schließt bei
85° C und öffnet bei 82° C, Schaltdifferenz 3° C.
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Die Thermostaten 7 und 10 der Heizstellen können unabhängig von dem
vorgenannten Thermostaten auf jede beliebige Temperatur eingestellt werden. Auf
alle Fälle muß der Schalttemperaturbereich des Wärmetauscherthermostaten 12 unterhalb
des Schalttemperaturbereiches des Thermostaten 18 liegen, z. B. Schließtemperatur
70° C und öffnungstemperatur 75° C.