DE19511367A1 - Verfahren zum Erwärmen von Wasser einer Heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nach einem bekannten Verfahren wird der Brenner bei einem Ab­ sinken der Temperatur im Bereich des Speichers eingeschaltet und bei Erreichen einer bestimmten oberen Temperatur des Was­ sers im Speicher wieder abgestellt. Dabei erfolgt die Steuerung des Brenners allein aufgrund der im Speicher herrschenden Tem­ peratur, unabhängig von der Belastung der Heizungsanlage.

Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil einer relativ großen Häu­ figkeit der Schaltungen des Brenners und damit eine hohe Zahl von Starts des Brenners während eines bestimmten Zeitraumes, zum Beispiel eines Tages. Dies führt zu einem entsprechend ho­ hen Ausstoß an Schadstoffen.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem die Zahl der Starts des Brenners innerhalb eines vorgegebenen Zeit­ raumes minimiert werden.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs er­ wähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Die Erfindung geht davon aus, daß bei Fehlen einer momentan er­ forderlichen Heizleistung ein Aufheizen des Speichers über die vorgesehene Vorlauftemperatur nicht erforderlich ist, anderer­ seits ist ein Einbringen von Energie in den Speicher bei einer der Nennleistung des Brenners entsprechenden momentanen Heiz­ leistung nicht erforderlich, da in diesem Fall der Brenner oh­ nehin nicht abgeschaltet wird, sondern für die Aufbringung der erforderlichen Energie ohnehin benötigt wird.

Anders verhält es sich im Teillastbereich. In diesem Bereich läßt sich durch Einspeichern von Energie in den Speicher eine Verminderung der Schalthäufigkeit des Brenners erreichen. Dabei kann das Einspeichern von Energie in den Speicher entweder durch Vergrößerung des Speichervolumens, zum Beispiel durch An­ ordnung mehrerer Speicherzellen, die bedarfsweise in Betrieb genommen werden, oder durch Aufheizung eines ein konstantes Vo­ lumen aufweisenden Speichers über die vorgesehene Vorlauftempe­ ratur hinaus, wodurch ebenfalls mehr Energie im Speicher ge­ speichert werden kann. Dabei ergibt sich die gespeicherte zu­ sätzliche Energie aus Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauf­ temperatur und der Speichertemperatur und dem Inhalt des Spei­ chers.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird eine weitgehende Redu­ zierung der Starts des Brenners erreicht.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil ei­ ner konstruktiv einfachen Lösung.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch eine Heizungsanlage,

Fig. 2 ein Diagramm der Schaltzahl des Brenners bei einer Hei­ zungsanlage ohne Speicher.

Die Heizungsanlage nach der Fig. 1 weist einen Primärwärmetau­ scher 1 auf, der von einem Brenner 2 beaufschlagt ist, der mo­ dulierend betrieben ist und in seiner Heizleistung von z. B. 5 bis 18 kW variierbar ist. Der Brenner ist dabei über eine Gas­ armatur 3 mit Gas versorgbar.

Der Primärwärmetauscher 1 ist über eine Vorlaufleitung 4 und eine Rücklaufleitung 5, in der eine Umwälzpumpe 6 angeordnet ist, mit einem Speicher 7 verbunden, der mit einer wärmeisolie­ renden Schicht 8 versehen ist.

An diesem Speicher 7 sind über eine Heizungsvorlaufleitung 9 und eine Heizungsrücklaufleitung 10 Heizkörper 11 angeschlos­ sen, dabei ist in der Heizungsvorlaufleitung 9 ein Drei-Wege-Ventil 12 und eine Umwälzpumpe 17 angeordnet, an dem eine Bypassleitung 13 angeschlossen ist.

Im Speicher 7 ist ein Temperaturfühler 14 angeordnet, der mit einer Steuerung 15 verbunden ist. Diese ist weiter mit einem Außentemperaturfühler 16 verbunden. Diese Steuerung 15 ist aus­ gangsseitig mit der Umwälzpumpe 6 und der Gasarmatur 3 verbun­ den und steuert diese.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Schalthäufigkeit eines Bren­ ners einer Heizungsanlage ohne Speicher beziehungsweise mit ei­ nem Speicher, der unabhängig von der momentanen erforderlichen Heizleistung betrieben wird.

Aus diesem Diagramm ist zu ersehen, daß die Schalthäufigkeit des Brenners einer Heizungsanlage im Teillastbereich von 50% am größten ist.

Um diese im Bereich von 50% der Nennlast des Brenners 2 lie­ gende erhöhte Schaltzahl des Brenners zu vermindern, ist vorge­ sehen, daß die Temperatur des Wassers im Speicher 7 in Abhän­ gigkeit vom Verhältnis der momentan erforderlichen Heizleistung zur Nennleistung des Brenners über die vorgesehene Vorlauftem­ peratur der Heizkörper 11 erhöht und damit eine entsprechend größere Energie im Speicher 7 gespeichert wird.

Mit dieser Pufferenergie können die Heizkörper entsprechend länger mit der erforderlichen Energie versorgt werden, ohne daß deshalb der Brenner 2 gestartet werden muß. Außerdem ergibt sich durch die höhere Aufladung des Speichers 7 eine längere Betriebszeit des Brenners nach jedem Start desselben. Dadurch sinkt die Zahl der Brennerschaltungen.

Dieser Betrieb der Heizungsanlage ist in gleicher Weise bei mo­ dulierend arbeitenden Brennern wie auch bei einem nicht modu­ lierend arbeitenden Brenner möglich, wobei sich bei einem modu­ lierend arbeitenden Brenner 2 eine geringere Schalthäufigkeit des Brenners 2 innerhalb eines bestimmten Zeitraumes, zum Bei­ spiel während eines Tages, ergibt.

Die Temperatur des Speichers rechnet sich unter der Annahme ei­ ner linearen Heizkurve nach der folgenden Beziehung:

Dabei bedeuten ϕ den relativen momentanen Wärmebedarf, der sich nach der Beziehung

errechnet, f einen Faktor, der die Überdimensionierung des Brenners charakterisiert und sich nach der Beziehung

errechnet, K eine Konstante, die sich nach der Beziehung

errechnet, wobei die maximale Übertemperatur Δ δ_puffer·max des Speichers 7 eingesetzt wird, die bei der Belastung ϕ_max er­ reicht wird, eingesetzt wird, δ_i die Soll-Raumtemperatur, δ_VL,Ausl die Soll-Vorlauftemperatur im Auslegepunkt der Hei­ zungsanlage und den momentanen Modulationspunkt, der sich nach der Beziehung

errechnet, _WB,m den momentanen Wärmebedarf, _WB,N den Normwär­ mebedarf, _B die momentane Brennerbelastung, _NB die Nennlei­ stung des Brenners 2 bedeuten.

Die Schaltspielzahl n ergibt sich dabei aus der folgenden Be­ ziehung

errechnet, dabei bedeuten V_Puffer das Volumen des Speichers, c_PW die spezifische Wärme des Heizungswassers und b die tägli­ che Bereitschaftszeit des Brenners 2.

Claims (3)

1. Verfahren zum Erwärmen von Wasser einer Hei­ zungsanlage mit einem von einem Brenner (2) beaufschlagten Primärwärmetauscher (1), der einen Speicher (7) versorgt, an den Heizkör­ per (11) über eine Vorlauf- (9) und eine Rücklaufleitung (10) angeschlossen sind, bei welchem Verfahren der Brenner (2) bei Absin­ ken der Temperatur des Inhaltes des Speichers unter die vorgesehene Vorlauftemperatur ein­ geschaltet und gegebenenfalls modulierend be­ trieben wird, bis der Inhalt des Speichers eine bestimmte Temperatur erreicht hat, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) ab­ geschaltet wird, sobald der Speicher (7) mit einer in Abhängigkeit vom Anteil der momentan aufgrund der Wärmeanforderung erforderlichen Heizleistung, bezogen auf die Nennleistung des Brenners festgelegten Leistung, aufgela­ den ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (7) bei einer er­ forderlichen momentanen Heizleistung, der der halben Nennleistung des Brenners entspricht, mit der größten Leistung aufgeladen wird, wo­ bei die Aufladung des Speichers (7) von die­ sem Verhältnis von Nennleistung zu erforder­ licher momentaner Heizleistung mit steigender und auch mit sinkender momentaner erforderli­ cher Heizleistung abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Speicherung der Energie im Speicher (7) bei konstantem Volumen des­ selben durch Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen der vorgesehenen Vorlauftemperatur und der gegenüber dieser Temperatur höheren Temperatur des Wassers im Speicher (7) er­ folgt.