DE19527830C2 - Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und Heizanlage - Google Patents
Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und HeizanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer
Heizanlage sowie eine Heizanlage mit einer Hauptheizung
und mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung mit den
Merkmalen im Oberbegriff der Hauptansprüche.
Aus der DE-A 29 01 820 ist es bekannt, eine Solarheizung
mit einer zusätzlichen Heizung, insbesondere einem
Brenner, zu verbinden. Beide Heizungen sind gemeinsam auf
einen Vor- und Rücklauf eines Heizkreises geschaltet. Sie
haben eine gemeinsame Regelvorrichtung, die außer den
beiden Heizquellen auch zwei Umschalt-Mischventile
beaufschlagt und diese einzeln oder gemeinsam steuert.
Eine solche Regelung ist hochkomplex und bedingt, daß das
gesamte Heizsystem aus einem Guß ist und von vornherein
bei der Erstellung schon als Kombi-Heizsystem konzipiert
ist. Durch diese komplexe Struktur ist es nicht mit
vertretbarem Aufwand möglich, an eine bestehende Öl- oder
Gasheizung eine Solarheizung nachzurüsten oder
nachträglich anzuschließen.
Die DE-Firmenschrift CENTRA-BÜRKLE K5, April 1982,
S. K5. 29, K5. 31 und K5. 33 zeigt eine solche komplexe
Regelvorrichtung für eine bivalente Heizung. Diese
Regelvorrichtung beaufschlagt beide Heizquellen und ist
wie beim vorgenannten Stand der Technik entsprechend
komplex ausgebildet. Wegen des hohen Kosten- und
Bauaufwands ist sie für eine Nachrüstung an bestehenden
Öl- oder Gasheizungen nicht geeignet. Die von der
vorhandenen Heizung bestehende Regelung der
Verbraucherkreise müßte entfernt und gegen die
Kombi-Regelung ausgetauscht werden.
Eine regelbare Heizanlage nebst Verfahren sind auch aus
DE-Z.: IKZ, Heft 12, 1977, Seite 26 bekannt. Die hier
gezeigte bivalente Heizanlage verbindet eine Hauptheizung
in Form einer Ölheizung mit einer Zusatzheizung in Gestalt
einer Wärmepumpe. Für Haupt- und Zusatzheizung ist auch
hier eine gemeinsame neue Regelung für die
Verbraucherkreise erforderlich. Der Einbau der
Zusatzheizung bedarf daher eines hohen konstruktiven und
schaltungstechnischen Aufwands.
In der Praxis ist es ferner bekannt, eine Hauptheizung mit
einer separat geschalteten Zusatzheizung, insbesondere
einer Solarheizung, zu verbinden. Für Heizzwecke war ein
eigenständiger Pufferspeicher mit integriertem
Wärmetauscher erforderlich, der bei einer Solarheizung
große Kollektorflächen benötigte. Der Pufferspeicher mußte
längere Zeit aufgeheizt werden und öffnete erst bei
Erreichen eines bestimmten Energieniveaus. Die Energie der
Zusatzheizung wurde dadurch oftmals nicht ausreichend
ausgenutzt. Für die Warmwasseraufbereitung mußte im
Warmwasserboiler ein zweiter Kreislauf eingebaut und
direkt mit der Zusatzheizung verbunden werden. Dabei
benötigte man ein Wasser/Glykol-Gemisch als Wärmeträger.
Die Warmwasseraufbereitung mußte außerdem getrennt vom
Heizwasser erfolgen. Alternativ ist es auch bekannt, einen
Wärmetausch auf der Zulauf- bzw. Frischwasserseite des
Wasserboilers durchzuführen. Dies hatte Kalkausfällungen
im Wärmetauscher des Solarkollektors und im
Warmwasserboiler zur Folge. Außerdem wurde die laminare
Temperaturschichtung im Warmwasserboiler zerstört. Die
vorbekannten Heizanlagen waren insgesamt teuer,
umständlich und benötigten einen erheblichen Bau- und
Umrüstungsaufwand. Außerdem mußten hohe Wärmeverluste der
Zusatzheizung in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere und
kostengünstigere Heizanlage nebst Verfahren zum Betrieb
einer solchen Heizanlage aufzuzeigen, die insbesondere
eine Nachrüstung bestehender Heizungen erlaubt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im
Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
Bei der Erfindung hat die Zusatzheizung eine eigene
separate Zusatzsteuerung, wobei die vorhandene
Hauptheizung und die Regelung der Verbraucherkreise
erhalten bleiben. Auf diese Weise können aufwendige
Umbaumaßnahmen an der Hauptheizung vermieden werden. Mit
Zuschaltung der Zusatzheizung wird im Vorrangbetrieb
lediglich der Wärmeerzeuger ausgetauscht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen
Vorrichtung können bestehende Hauptheizungen mit einer
Zusatzheizung nachgerüstet werden. Die Integration der
Zusatzheizung ist auch bei Neuanlagen möglich. Die
ursprünglichen Installationen können weitestgehend
behalten werden. Ferner ist ein individueller Einsatz der
Zusatzheizung für beliebige Verbraucherkreise je nach
Anlage und Kundenwunsch möglich.
Die erfindungsgemäße Heizanlage hat einen modularen Aufbau
und läßt sich dadurch jederzeit ohne großen Aufwand
erweitern und abwandeln. Zudem ergibt sich eine kompakte
und platzsparende Bauweise in Verbindung mit einem
geringen hydraulischen sowie elektrischen Montageaufwand.
Insbesondere sind nur geringfügige Eingriffe am Rohrnetz
der bestehenden Heizung erforderlich.
Bei der erfindungsgemäßen Heizanlage sind die
Zusatzheizung und die Hauptheizung mit dem Vor- und dem
Rücklauf der Verbraucherkreise verbunden, wobei die
Zusatzheizung ihre Wärmeenergie durch einen Wärmetauscher
auf den Vor- und Rücklauf überträgt. Der Rücklauf der
Verbraucherkreise ist mit steuerbarem Vorrang über die
Zusatzheizung geführt. Im Vorrangbetrieb kann dadurch von
der Zusatzsteuerung der Rücklauf zur Hauptheizung
abgeschaltet werden und der Verbraucherkreis über die
Zusatzheizung geführt werden. Zugleich wird im
Vorrangbetrieb von der Zusatzsteuerung die Flammenbildung
in der Hauptheizung unterbrochen. Die bestehende Regelung
der Verbraucherkreise bleibt dabei jedoch
aufrechterhalten.
Die Zusatzheizung ist vorzugsweise parallel zur
Hauptheizung auf den Vorlauf der Verbraucherkreise
geschaltet. Die Zusatzheizung braucht weder einen
Pufferspeicher noch einen speziellen Warmwasserboiler oder
besondere Umbaumaßnahmen am Warmwasserboiler.
Vorteilhafterweise können die in den Verbraucherkreisen
vorhandenen Pump- und Mischsysteme für den Betrieb der
Zusatzheizung verwendet werden. Eigene Pumpen für den
Sekundärkreis des Wärmetauschers in der Zusatzheizung sind
entbehrlich. Nur im Zusatzkreis ist eine Pumpe
erforderlich. Eine Leistungsanpassung der Zusatzheizung
kann auf einfache Weise über Durchflußsteller erreicht
werden. Die erfindungsgemäße Heizanlage zeichnet sich
somit auch sonst durch einen geringen Bauaufwand aus.
Die Zusatzheizung kann mit schaltbarem Vorrang vor der
Hauptheizung betrieben werden. Zusätzlich ist es auch
möglich, beide Heizungen parallel zu betreiben, wobei sie
mit unterschiedlichen Verbrauchern verbunden sind.
Die Flammenbildung wird auf besonders einfache Weise durch
Öffnung der Thermostatschleife unterbrochen. Diese
Schleife ist in der Brennersteuerung ohnehin vorhanden und
wird in Abhängigkeit von der Kesseltemperatur betätigt.
Der Unterbrecher der Zusatzheizung liegt in Reihe mit dem
Thermostatschalter des Kessels und überbrückt diesen im
Vorrangbetrieb.
Mit der erfindungsgemäßen Einbindung der Zusatzheizung
lassen sich besondere Vorteile am Warmwasserboiler
erzielen. Bei Wasserboilern mit zwei oder mehr Heizwendeln
kann die Zusatzheizung mit mehreren Heizwendeln
umsteuerbar verbunden werden. Hierdurch ist wahlweise eine
Schnellaufladung und/oder eine Bevorratungsladung des
Warmwasserboilers möglich.
Die Zusatzheizung kann mit beliebigen Energieträgern
betrieben werden. Von besonderem Vorteil ist ein Betrieb
mit Umgebungswärme, insbesondere mit Solarenergie. Daneben
sind als Wärmeträger auch Geowärme, Wärmerückführung von
Industrieanlagen, Wärmeerzeugung aus Biogas, Gülle und
dergleichen möglich. Unter Beibehaltung des gleichen
Wohnkomforts kann durch den Zusatzheizbetrieb die
Hauptheizung häufig abgeschaltet werden. Das spart fossile
Brennstoffe und mindert den Schadstoffausstoß.
Durch den einfachen Aufbau und die einfache Einbindung der
Zusatzheizung läßt sich vorteilhafterweise auch eine
Notabschaltung realisieren. Bei Störungen,
Heizungsausfällen und anderen Fehlerursachen läßt sich
dadurch die Zusatzheizung mit einem einfachen Knopfdruck
abschalten und die gesamte Heizanlage automatisch
elektrisch und hydraulisch auf den Hauptheizungsbetrieb
umschalten. Manuelle Eingriffe an Ventilen, Reglern oder
dergleichen sind entbehrlich.
Durch die geschlossenen Verbraucherkreise und den
Wärmetausch mit dem Zusatzkreis ist die Zusatzheizung
optimal gegen Verkalken, Korrosion und andere negative
Einflüsse geschützt. Sie läßt sich dadurch leichter und
besser als bekannte Konstruktionen in die Heizanlage
einbinden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und
schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 bis 4 einen hydraulischen Schemaschaltplan einer
Heizanlage in verschiedenen
Ausgestaltungen und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der
Flammenbildungsunterbrechung am
Brennerstecker.
Fig. 1 bis 4 zeigen in hydraulischen Schaltplänen eine
Heizanlage (1) in verschiedenen Ausführungsformen. Die
Heizanlage (1) besteht jeweils aus einer Hauptheizung (2)
und einer Zusatzheizung (3) sowie ein oder mehreren
Verbraucherkreisen (15), die hier beispielsweise als
Heizkreis (16) und Brauchwasserkreis (17) ausgebildet
sind.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 wird die
Zusatzheizung (3) beim Zuschalten stets mit Vorrang vor
der Hauptheizung (2) betrieben, die dazu in der
nachfolgend beschriebenen Weise abgeschaltet und von den
Verbraucherkreisen (15) getrennt wird. Die Zusatzheizung
(3) versorgt dann alle Verbraucherkreise (15).
In der Ausführungsform von Fig. 4 ist diese Betriebsart
ebenfalls vorgesehen, wenn die Zusatzheizung (3) genügend
Heizenergie liefert. Zusätzlich ist hier aber auch noch
ein Parallelbetrieb von Zusatz- und Hauptheizung (3, 2)
möglich, wobei die beiden Heizungen (2, 3) unterschiedliche
Verbraucherkreise (15) bedienen. Die Zusatzheizung (3)
arbeitet z. B. auf den Brauchwasserkreis (17) und die
Hauptheizung (2) auf den Heizkreis (16).
Alternativ können auch mehrere Heizkreise (16) für
Fußboden-, Bad- und Radiatorenheizung etc. vorhanden sein.
Die Zusatzheizung (3) kann im Parallelbetrieb dann auch
z. B. die Fußbodenheizung mitbedienen, während die
Hauptheizung (2) die Radiatoren versorgt. Die Auswahl der
jeweils von der Zusatzheizung (3) mitbedienten
Verbraucherkreise erfolgt nach wirtschaftlichen
Gesichtspunkten, Boilervorrang, Niedertemperaturkreisen
etc.
In der Hauptheizung (2) werden vorzugsweise fossile
Brennstoffe mit kontrollierter Flammenbildung verbrannt.
Die Flamme kann von außen gesteuert unterbrochen werden,
indem zum Beispiel die Brennstoffzufuhr abgesperrt oder
ggf. auch die Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr unterbrochen
wird. Vorzugsweise ist die Hauptheizung (2) als Öl- oder
Gasheizung ausgebildet. Sie kann aber auch mit
regenerativen Brennstoffen, wie z. B. Rapsöl, Holz oder
dgl., betrieben werden. Die Brennstoffe können flüssig,
gasförmig oder fest sein.
Die Zusatzheizung (3) ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel als Solarheizung ausgebildet. Sie
besitzt ein oder mehrere Kollektoren (32), die über
Rohrleitungen in einem Zusatzkreis (24) mit einer
nachfolgend näher beschriebenen Schalteinheit (4)
verbunden sind. Alternativ kann die Zusatzheizung (3) auch
als Luft- oder Wasser-Wärmepumpe, als Fernheizung,
Geowärmeheizung oder dgl. ausgebildet sein. Die
Wärmeerzeuger können grundsätzlich beliebig sein. Die
Wärme wird über ein Fluid im Zusatzkreis (24) übertragen.
Das Fluid kann Wasser, eine besondere Trägerflüssigkeit,
aber auch ein Gas sein.
Die Verbraucherkreise (15) haben im Ausführungsbeispiel
von Fig. 1 bis 3 einen gemeinsamen Vorlauf (18) und einen
gemeinsamen Rücklauf (19), die beide im Kessel (7) der
Hauptheizung (2) münden. Der Zusatzkreis (24) ist über
einen Wärmetauscher (25) mit dem Vor- und Rücklauf (18, 19)
verbunden. Der Zusatzkreis (24) kann dadurch ein eigenes
angepaßtes Trägermedium haben, z. B. ein
Wasser/Glykol-Gemisch, ohne daß dadurch die
Verbraucherkreise (15) beeinträchtigt werden.
Der Rücklauf (19) ist mit steuerbarem Vorrang über die
Zusatzheizung (3) geführt, bevor er in den Kessel (7)
kommt. Zu diesem Zweck ist der Rücklauf (19) in einer
Rohrschleife über ein steuerbares Umschaltventil (26) in
der Zusatzheizung (3) geführt. Durch das Umschaltventil
(26) kann der Rücklauf (19) beim Vorrangbetrieb über den
Wärmetauscher (25) auf den Vorlauf (18) geschaltet werden.
Im Hauptheizungsbetrieb wird das Umschaltventil (26)
geschlossen, so daß der Wärmetauscher (25) in der
Zusatzheizung (3) abgehängt und der Rücklauf (19) in den
Kessel (7) geführt wird. Die Rohrschleife im Rücklauf (19)
läßt sich auf einfache Weise mit Fittings und einem Stück
neuer Rohrleitung bilden. Vom Wärmetauscher (25) führt
eine zusätzliche Rohrleitung in den Vorlauf (18) und ist
auf diesen parallel zum Zulauf auf den Kessel (7)
geschaltet. Dies kann ebenfalls auf einfache Weise über
einen Fitting geschehen.
Die Schalteinheit (4) der Zusatzheizung (3) beinhaltet den
vorerwähnten Wärmetauscher (25), der primärseitig über
Leitungen mit Rohranschlüssen (30) mit dem Zusatzkreis
(24) verbunden ist. Der Wärmetauscher (25) ist
vorzugsweise als Plattentauscher mit einem getrennten
Zwei-Kanal-System für den Primär- und Sekundärkreislauf
ausgebildet. Die Platten sind profiliert und erzeugen
übertragungsgünstige hohe Turbulenzen in den strömenden
Medien. Ansonsten kann der Wärmetauscher (25) auch in
beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
In die Leitungsführung innerhalb der Schalteinheit (4)
sind primärseitig, d. h. im Zusatzkreis (24), ein
Druckausdehnungsgefäß (29) und eine Pumpe (27) sowie
geeignete Ventile und/oder Absperrhähne integriert.
Außerdem können an den Leitungen geeignete Wärmefühler
angebracht sein. Sekundärseitig ist der Wärmetauscher (25)
über eine Leitung mit dem besagten Umschaltventil (26) und
der Rohrschleife zum Rücklauf (19) verbunden. Hierbei sind
ebenfalls geeignete Rohranschlüsse (30) vorhanden. Am
anderen sekundärseitigen Ende ist der Wärmetauscher (25)
über eine weitere Leitung mit Rohranschlüssen (30) mit dem
Vorlauf (18) verbunden. Auch hier können an den Leitungen
Wärmefühler angebracht sein. Außerdem kann an dem
zulaufseitigen Leitungsstück eine Entlüftung vorgesehen
sein. Die erwähnten Komponenten befinden sich ebenfalls in
der Schalteinheit (4).
Die Leistungsanpassung in der Zusatzheizung (3) zwischen
dem primärseitigen Zusatzkreis (24) und dem
sekundärseitigen Vor- und Rücklauf (18, 19) erfolgt über
einen Durchflußsteller im Sekundärkreis. Es wird
angestrebt, im Wärmetauscher (25) primär- und
sekundärseitig zur optimalen Übertragung den gleichen
Durchfluß zu haben. Sekundärseitig braucht die
Zusatzheizung (3) keine zusätzlichen Pumpen, sondern
greift auf die vorhandenen Pumpsysteme in den
Verbraucherkreisen (15, 16, 17) zurück, die das Fluid
sekundärseitig durch den Wärmetauscher (25) und die Vor-
und Rücklaufleitungen saugen. Durch den Durchflußsteller
kann der Durchfluß unabhängig von der vorhandenen
Pumpenleistung auf einen festen Wert eingestellt und
gehalten werden.
Die Schalteinheit (4) umfaßt ferner noch eine Steuerung
(5) für die Zusatzheizung (3). Diese beinhaltet einen
Zusatzregler (6), der als Solarregler ausgebildet ist und
der die Primärseite des Wärmetauschers (25) und den
Zusatzkreis (24) beeinflussen. Die Zusatzsteuerung (5) ist
mit dem Hauptregler (9) der Hauptheizung (2) verbunden.
Beide ergänzen sich bei der Regelung der Heizanlage (1) im
Vorrangbetrieb.
Die Zusatzsteuerung (5) beinhaltet ferner eine
Notschaltung (28) mit einem Druckknopf oder einem anderen
geeigneten Betätigungsmittel. Über die Notschaltung (28)
kann die Zusatzheizung (3) komplett abgeschaltet und die
Hauptheizung (2) automatisch eingeschaltet werden. Durch
Knopfdruck läßt sich ohne zusätzliche Maßnahmen
automatisch von Zusatz- auf Hauptheizungsbetrieb
umstellen.
Die genannten Komponenten der Zusatzheizung (3) sind in
der kompakten Schalteinheit (4) in unmittelbarer Nähe
zueinander untergebracht und miteinander verbunden. Die
Schalteinheit (4) ist in einem Gehäuse (31) untergebracht,
das vorzugsweise aus einem wärmedämmenden Material, z. B.
einem Schaumstoff besteht. Das Gehäuse (31) hat geeignete
Befestigungsmittel und läßt sich an der Wand oder einer
anderen geeigneten Stelle im Heizungsraum befestigen. Das
Gehäuse (31) umgibt die Schalteinheit (4) vorzugsweise am
vollen Umfang und bietet Auslaßöffnungen für die
Rohranschlüsse (30). Außerdem können Sichtöffnungen für
die Zusatzsteuerung (5) und den Zusatzregler (6) nebst
Notschalter (28) sowie die an den Rohranschlüssen (30)
befindlichen Ventile und Absperrhähne vorhanden sein.
Durch geeignete Gehäuseöffnungen können auch Wärmefühler
und/oder Thermometer oder dergleichen Kontrollinstrumente
von außen zugänglich sein. Die Schalteinheit (4) läßt sich
im Gehäuse (31) als kompakte Baueinheit transportieren und
mit wenig Aufwand sowie genormten Anschlüssen montieren.
In der Heizanlage (1) von Fig. 1 bis 3 werden die
Hauptheizung (2) und die Zusatzheizung (3) abwechselnd
betrieben. Im Vorrangbetrieb wird die Hauptheizung (2)
abgeschaltet. Dies geschieht durch Unterbrechung der
Flammenbildung im Brenner (8). Vorzugsweise wird dieser
Vorgang durch die Zusatzsteuerung (5) ausgelöst und
gesteuert.
Die Unterbrechung der Flammenbildung erfolgt vorzugsweise
durch Öffnen der Thermostatschleife (14) in der
Steuerverbindung zwischen Brenner (8) und Kessel (7). Zu
diesem Zweck ist die Thermostatschleife (14) über
geeignete Schaltmittel mit der Zusatzsteuerung (5)
verbunden.
Fig. 5 gibt eine bevorzugte Ausführungsform für einen
solchen Flammeneingriff über den Brennerstecker (10)
wieder. Im Brennerstecker (10) ist die Thermostatschleife
(14) über die Kontakte (T2) und (T1) geschaltet. In Serie
zu dem normalen Thermostatschalter (nicht dargestellt),
ist über geeignete Klemmen eine zusätzliche Leitung (12)
geschaltet, die zur Zusatzsteuerung (5) und einem dort
befindlichen Schalter (13) führt. Durch Öffnen des
Schalters (13) wird die Thermostatschleife (14) im
Vorrangbetrieb unterbrochen. Dies hat ein Abschalten des
Brenners (8) zur Folge, wobei der Hauptregler (9)
unangetastet bleibt. Vom Hauptregler (9) können dadurch
nach wie vor die Pumpen, Ventile und sonstigen
Betätigungs- und Steuerorgange im Verbraucherkreis (15)
betätigt werden. Auch die Regelung über die Außen- und
Innenthermostate bleibt erhalten. Über entsprechende
Steuersignale vom Hauptregler (9) zur Zusatzsteuerung (5)
wird die Zusatzheizung (3) in geeigneter Weise betrieben
und geregelt.
In den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Heizanlage
(1) zeigt Fig. 1 eine einfache Bauvariante, bei der ein
sogenannter Unit-Kessel (7) zum Einsatz kommt und der
Warmwasserbehälter (20) integriert ist. Der Heizkreis (16)
ist über ein vom Hauptregler (9) steuerbares
Mehrwegeventil (23) mit dem Vorlauf (18) verbunden.
Zwischen Kessel (7) und Warmwasserbehälter (20) befindet
sich ebenfalls eine pumpenbestückte und mit Ventilen
versehene Leitung. Bei geschlossenem Mehrwegeventil (23)
und geöffneten Verbindungsrohren wird der Vorlauf (18) in
den Warmwasserbehälter (20) geleitet, von wo aus der
Rücklauf (19) wieder in den Kessel (7) führt.
Fig. 2 zeigt eine konventionelle Hauptheizung (2), bei der
der Kessel (7) über einen gemeinsamen Vorlauf (18) mit dem
Heizkreis (16) und dem Brauchwasserkreis (17) sowie einem
Warmwasserboiler (20) verbunden ist. Der Warmwasserboiler
(20) hat nur eine Heizwendel (21), die im Bodenbereich
angeordnet ist. Die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung
(2) arbeiten beide auf die gleiche Heizwendel (21) und
beschicken den Heiz- und Brauchwasserkreis (16, 17) in
gleicher Weise.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung, die besonders auf die
Zusatzheizung (3) abgestimmt ist. Hier hat der
Warmwasserboiler (20) zwei Heizwendeln (21, 22), deren
Vorläufe auf ein steuerbares Mehrwegeventil (23)
geschaltet sind. Die Rückläufe der Heizwendeln (21, 22)
münden gemeinsam im Rücklauf (19). Das Mehrwegeventil (23)
wird vorzugsweise von der Zusatzsteuerung (5) aus
geschaltet. Im Hauptheizungsbetrieb wird z. B. nur die
obere Heizwendel (22) für die Schnellaufladung des
Warmwasserboilers (20) beaufschlagt. Im Vorrangbetrieb
wird das Mehrwegeventil (23) so gesteuert, daß wahlweise
die untere oder die obere oder beide Heizwendeln (21, 22)
beaufschlagt werden. Über die Zusatzheizung (3) kann
dadurch wahlweise eine Schnellaufladung des
Warmwasserboilers (20) über die obere Heizwendel (22)
erfolgen. Ist das obere Wasserreservoir im Boiler (20)
ausreichend erhitzt, kann auf die untere Heizwendel (21)
für die Bevorratungsladung umgeschaltet werden.
In allen Ausführungsformen bleiben die konventionellen
Regelkonzepte, d. h. die übliche Vorrangschaltung für die
Warmwasseraufbereitung gegenüber der Heizung etc.
erhalten.
Die Umschaltung von Hauptheizungs- auf
Zusatzheizungsbetrieb erfolgt in Abhängigkeit von der
Versorgungstemperatur im Zusatzkreis (24). Vorzugsweise
mißt dazu die Zusatzsteuerung (5) über geeignete Sensoren
die Temperatur im Kollektor (32) und im Rücklauf des
Zusatzkreises (24). Sobald die Kollektortemperatur über
einer voreingestellten und wählbaren Grenztemperatur liegt
und zugleich höher ist als die Rücklauftemperatur,
schaltet der Solarregler (6) die Pumpe (27) ein und setzt
die Zusatzheizung (3) in Betrieb. Zugleich meldet die
Zusatzsteuerung (5) die Heizungsumschaltung an den
Hauptregler (9) und unterbricht in der vorbeschriebenen
Weise die Flammenbildung am Brenner (8). Außerdem wird das
Umschaltventil (26) betätigt und der Rücklauf (19) auf die
Zusatzheizung (3) geschaltet. Vor Abschaltung der
Hauptheizung (2) kann die Zusatzheizung (3) bei
ausreichender Energiezufuhr, d. h. zum Beispiel
ausreichender Sonneneinstrahlung, zuerst im Leerlauf
gefahren werden. Das bedeutet, daß Auskühlverluste im
Kollektorsystem vermieden werden und eine gleichmäßige
Energiestabilisierung im Solarsystem stattfinden kann.
Ist bei der üblichen Brauchwasser-Vorrangschaltung die
Soll-Temperatur im Warmwasserboiler (20) erreicht, wird
von der Zusatzsteuerung (5) über den Hauptregler (9)
automatisch auf den Heizkreis (16) umgeschaltet. Die
Umschaltung wird an der Zusatzsteuerung (5) oder dem
Zusatzregler (6) optisch angezeigt. Der Vorlauf des
Heizsystems (16) kann mit einem Sicherheitsthermostaten
ausgestattet werden, der eine zu hohe Vorlauftemperatur
verhindert. Wird der am Sicherheitsthermostaten
voreingestellte Wert überschritten, schaltet die
betroffene Heizungspumpe ab, der ggf. vorhandene Mischer
schließt und zugleich schaltet die zum Warmwasserboiler
(20) gehörige Pumpe selbsttätig wieder ein. Diese Funktion
kehrt sich um, wenn die Maximaltemperatur des
Sicherheitsthermostaten im Heizungsvorlauf wieder
unterschritten wird.
Mit der Zusatzheizung (3) können Überhitzungen im
Zusatzkreis (24), aber auch ein Einfrieren vermieden
werden. Zu hohe Temperaturen des Kollektors (32), die z. B.
im Sommerbetrieb bei saisonalem Überschuß entstehen
können, werden durch die Abfuhr der Wärme über den
Heizkreis (16) vermieden. Es genügt, einige
Heizkörperventile, z. B. im Keller, offenzulassen und
hierüber die überschüssige Wärme abzuführen.
Im Winter wird hingegen bei Frostgefahr und Absinken der
Kollektortemperatur unter eine voreingestellte
Temperaturschwelle die Pumpe (27) in Betrieb gesetzt.
Hierdurch wird solange Wärme vom konventionellen
Heizungssystem zum Kollektor (32) abgeführt, bis der
Eigenschutz und die Sicherheitstemperatur im Zusatzkreis
(24) wieder erreicht sind. Zu diesem Zweck kann auch
zeitweise auf Zusatzheizungsbetrieb umgeschaltet werden.
Bei Ausfall von Temperaturfühlern im Zusatzheizsystem kann
die Zusatzsteuerung (5) reagieren und zum Beispiel die
Pumpe (27) auf Dauerbetrieb schalten, um durch eine
permanente Fluidumwälzung eine Überhitzung oder einen
Frostschaden im Zusatzkreis (24) zu vermeiden.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Heizanlage (1), die einen
Vorrangbetrieb der Zusatzheizung (3) und einen
Parallelbetrieb von Haupt- und Zusatzheizung (2, 3)
ermöglicht.
Der Vorlauf (18) und der Rücklauf (19) sind hier jeweils
in mehrere Vorlaufzweige (18', 18", 18''') und
Rücklaufzweige (19', 19", 19") unterteilt. Die
Vorlaufzweige (18', 18", 18''') sind untereinander zu einem
gemeinsamen Vorlauf (18) verbunden. Die Rücklaufzweige
(19', 19", 19''') sind über ein steuerbares Mehrwegeventil
(23) und das Umschaltventil (26) miteinander verbunden. Je
nach Schaltstellung der Ventile (23, 26) können die
Rücklaufzweige (19', 19", 19''') miteinander gekoppelt oder
voneinander getrennt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zusatzheizung (3)
zwischen den Brauchwasserkreis (17) und den
Heizwasserkreis (16) geschaltet. Im Vorrangbetrieb
versorgt die Zusatzheizung (3) beide Verbraucherkreise
(15, 16, 17), wobei die Hauptheizung (2) in der vorstehend
beschriebenen Weise abgeschaltet wird. Der Vorrangbetrieb
stellt sich ein, wenn der Zusatzkreis (24) genügend
Wärmeenergie liefert. Ist das Energieangebot nicht voll
ausreichend, kann die Heizanlage (1) auf Parallelbetrieb
schalten. In diesem Fall speist die Zusatzheizung (3) nur
den Brauchwasserspeicher (20). Die Hauptheizung (2) bleibt
in Betrieb, versorgt aber nur den Heizkreis (16). In
diesem Fall ist der Rücklauf (19) aufgeteilt. Bei
abgeschalteter Zusatzheizung (3) versorgt die Hauptheizung
(2) alle Verbraucherkreise (15, 16, 17).
Im Vorrangbetrieb teilt sich der aus der Zusatzheizung (3)
kommende Vorlauf in den zum Warmwasserboiler führenden
Vorlaufzweig (18') und den nach der anderen Seite zum
Heizkreis (16) führenden Vorlaufzweig (18") auf. Der aus
dem Heizkreis (16) kommende Rücklauf wird an dem von der
Zusatzheizung (3) gesteuerten Mehrwegeventil (23) über die
Flußrichtung AB-A auf den Rücklaufzweig (19") zur
Zusatzheizung (3) geleitet. Der aus dem Warmwasserboiler
(20) kommende Rücklaufzweig (19') vereinigt sich an einer
Stromkreuzung mit dem Rücklaufzweig (19") und geht mit
diesem unter Berücksichtigung des Boilervorrangs gemeinsam
über das Umschaltventil (26) und die Stromrichtung AB-A
wieder in den Wärmetauscher (25). Über das Mehrwegeventil
(23) ist im Vorrangbetrieb der zur Hauptheizung (2)
führende Rücklaufzweig (19''') gesperrt und damit die
Hauptheizung (2) vom Rücklauf aus den Verbraucherkreisen
(15, 16, 17) abgehängt.
Im Parallelbetrieb wird das Mehrwegeventil (23)
umgeschaltet. Der aus der Zusatzheizung (3) kommende
Vorlauf geht dann nur über den Vorlaufzweig (18') in die
Heizwendel (21) und von dort über den Rücklaufzweig (19')
zurück auf das Umschaltventil (26) und in den
Wärmetauscher (25). Das Umschaltventil (26) ist auf die
Strömungsrichtung AB-A geschaltet und verhindert ein
Überströmen des Rücklaufs in Richtung zum Heizkreis (16).
Im Parallelbetrieb speist die Hauptheizung (2) über den
Vorlaufzweig (18''') den Heizkreis (16). Dessen Rücklauf
wird über das nun umgeschaltete Mehrwegeventil (23) und
die Stromrichtung AB-B auf den Rücklaufzweig (19''') und
zurück in die Hauptheizung (2) geleitet. Durch einen
geeigneten Abgleich der Pumpen im Brauchwasserkreis (17)
und im Heizkreis (16) oder durch Durchflußsteller wird der
Vorlaufzweig (18") zwischen Zusatzheizung (3) und
Heizkreis (16) im wesentlichen stromlos. Dadurch bleiben
auch die Vorlaufzweige (18') und (18''') getrennt.
Rücklaufseitig verlaufen die Zweige (19') und (19''')
getrennt.
Wenn im dritten Betriebsfall die Zusatzheizung (3)
abgeschaltet ist, versorgt die Hauptheizung (2) über die
miteinander verbundenen Vorlaufzweige (18', 18", 18''')
alle Verbraucherkreise (15, 16, 17) unter Berücksichtigung
des Boilervorrangs etc. Das Umschaltventil (26) ist dann
auf den Stromweg AB-B geschaltet, so daß der vom
Brauchwasserkreis (17) kommende Rücklaufzweig (19') über
das Umschaltventil (26) wieder aus der Zusatzheizung (3)
herausgeführt und zum Mehrwegeventil (23) geleitet wird.
Dieses ist in der Stromrichtung AB-B geschaltet, so daß
die sich hier vereinigenden Rückläufe des Heizkreises (6)
und des Brauchwasserkreises (17) gemeinsam über den
Rücklaufzweig (19''') zurück in die Hauptheizung (2)
geführt werden.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind in
verschiedener Weise möglich. So können zum Beispiel die
angegebenen Variationsmöglichkeiten beliebig untereinander
kombiniert werden. Abwandlungen sind auch hinsichtlich der
Verbraucherkreise (15) möglich, wobei beispielsweise
mehrere Heizkreise (16) als Radiatoren- und
Fußbodenheizung nebeneinander geführt werden. Außerdem
können verbraucherseitig auch noch andere beliebige
Warmwasserversorgungen angeschlossen sein. Ferner kann die
Zusatzheizung mehrere parallel oder in anderer Form
betriebene Einzelheizsysteme aufweisen, z. B. Solarheizung
und Wärmepumpenheizung. Entsprechend sind dann mehrere
Zusatzkreise über Wärmetauscher an die Verbraucherkreise
angeschlossen und in geeigneter Weise, z. B. zentral
gesteuert.
1
Heizanlage
2
Hauptheizung, Öl- oder Gasheizung
3
Zusatzheizung, Solarheizung
4
Schalteinheit
5
Zusatzsteuerung
6
Zusatzregler, Solarregler
7
Kessel
8
Brenner
9
Hauptregler
10
Brennerstecker
11
Gegenstecker
12
Leitung
13
Schalter
14
Thermostatschleife
15
Verbraucherkreise
16
Heizkreis
17
Brauchwasserkreis
18
Vorlauf
18
'Vorlaufzweig
18
"Vorlaufzweig
18
'''Vorlaufzweig
19
Rücklauf
19
'Rücklaufzweig
19
"Rücklaufzweig
19
'''Rücklaufzweig
20
Warmwasserboiler
21
Heizwendel
22
Heizwendel
23
Mehrwegeventil
24
Zusatzkreis
25
Wärmetauscher
26
Umschaltventil
27
Pumpe
28
Notschaltung
29
Druckausdehnungsgefäß
30
Rohranschluß
31
Gehäuse
32
Kollektor
Claims (19)
1. Verfahren zum Betrieb einer geregelten Heizanlage
(1)
- 1. mit einer abschaltbaren Hauptheizung (2), in der Brennstoffe unter kontrollierter Flammenbildung verbrannt werden,
- 2. mit einer Regelung (9) für die Verbraucherkreise (15) und
- 3. mit mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung (3), wobei
- 4. Vor- und Rücklauf (18, 19) von ein oder mehreren Verbraucherkreisen (15) über die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) geführt werden und
- 5. die Wärmeenergie der Zusatzheizung (3) über Wärmetausch (25) auf den Vor- und Rücklauf (18, 19) übertragen wird,
- 6. wobei die Zusatzheizung (3) mit schaltbarem Vorrang zur Hauptheizung (2) betrieben wird,
- 1. die Zusatzheizung (2) mit einer eigenen separaten Zusatzsteuerung (5) ein- und ausgeschaltet wird,
- 2. wobei im Vorrangbetrieb von der Zusatzsteuerung (5) der Rücklauf (19) zur Hauptheizung (1) abgeschaltet wird und die Flammenbildung in der Hauptheizung (1) unterbrochen wird, wobei
- 3. die Regelung (9) der Verbraucherkreise (15) erhalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung
(3) im Vorrangbetrieb mit allen Verbraucherkreisen
(15, 16, 17) verbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß im Parallelbetrieb
die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) mit
unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17)
verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung
(3) und die Hauptheizung (2) parallel auf den
Vorlauf (18) geschaltet werden und der Rücklauf (19)
im Vorrangbetrieb vor der Hauptheizung (2) mit
steuerbarem Vorrang über die Zusatzheizung (3)
geführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vor- und
Rücklauf (18, 19) jeweils in mehrere Zweige
(18', 18", 18''', 19', 19", 19''') aufgeteilt werden,
wobei die Vorlaufzweige (18', 18", 18''') mit
unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17)
verbunden werden und die Rücklaufzweige
(19', 19", 19''') durch eine steuerbare Umschaltung
für Vorrangbetrieb miteinander gekoppelt und für
Parallelbetrieb voneinander getrennt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flammenbildung
durch Öffnung der Thermostatschleife (14)
unterbrochen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung
(3) zur wählbaren Schnellaufladung und/oder
Bevorratungsladung mit mehreren Heizwendeln (21, 22)
eines Warmwasserboilers (20) umsteuerbar verbunden
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß mit einer
Notschaltung (28) die Zusatzheizung (3) komplett
abgeschaltet und der Hauptheizungsbetrieb
automatisch wiederhergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung
(3) mit Umgebungswärme, insbesondere mit
Solarenergie betrieben wird.
10. Regelbare Heizanlage (1)
- 1. mit einer abschaltbaren Hauptheizung (2), die einen Brenner (8) mit steuerbarer Flammenbildung aufweist,
- 2. mit einer Regelung (9) für die Verbraucherkreise (15) und
- 3. mit mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung (3), wobei
- 4. der Vor- und der Rücklauf (18, 19) von ein oder mehreren Verbraucherkreisen (15) mit der Zusatzheizung (3) und der Hauptheizung (2) verbunden sind und
- 5. die Zusatzheizung (3) einen Wärmetauscher (25) zur Übertragung der Wärmeenergie auf den Vor- und Rücklauf (18, 19) aufweist, wobei
- 6. die Zusatzheizung (3) mit schaltbarem Vorrang oder parallel zur Hauptheizung (2) betreibbar ist,
- 1. die Zusatzheizung (3) eine eigene separate Zusatzsteuerung (5) aufweist,
- 2. die die Zusatzheizung (3) ein- und ausschaltet und
- 3. die im Vorrangbetrieb die Flammenbildung im Brenner (8) unter Belassung der Regelfunktion der Regelung (9) abschaltet.
11. Heizanlage nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung
(3) parallel zur Hauptheizung (2) auf den Vorlauf
(18) der Verbraucherkreise (15) geschaltet ist und
der Rücklauf (19) über ein Umschaltventil (26) mit
steuerbarem Vorrang in die Zusatzheizung (3) geführt
ist.
12. Heizanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vor- und
Rücklauf (18, 19) jeweils in mehrere Zweige
(18', 18", 18''', 19', 19", 19''') aufgeteilt sind,
wobei die Vorlaufzweige (18', 18", 18''') mit
unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17)
verbunden sind und die Rücklaufzweige
(19', 19", 19''') zu ihrer Koppelung oder Trennung
mindestens ein von der Zusatzheizung (3) steuerbares
Mehrwegeventil (23) aufweisen.
13. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzsteuerung (5) mit der Thermostatschleife (14)
des Brenners (8) verbunden ist.
14. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung (5) der Zusatzheizung (3) mit dem
Brennerstecker (10) verbunden ist.
15. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf
(18) mit mehreren Heizwendeln (21, 22) eines
Warmwasserboilers (20) verbunden ist, wobei im
Vorlauf (18) ein von der Zusatzheizung (3)
steuerbares Mehrwegeventil (23) angeordnet ist.
16. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzheizung (3) eine Notschaltung (28) zu ihrer
kompletten Abschaltung und automatischen
Wiederherstellung des Hauptheizungsbetriebs
aufweist.
17. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzheizung (3) einen mit Umgebungswärme,
insbesondere mit Solarenergie betriebenen
Zusatzkreis (24) aufweist, der über den
Wärmetauscher (25) mit dem Vor- und Rücklauf (18, 19)
gekoppelt ist.
18. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung (5), der Wärmetauscher (25) und das
Umschaltventil (26) der Zusatzheizung (3) sowie die
Rohranschlüsse (30) zum Vor- und Rücklauf (18, 19)
und dem Zusatzkreis (24) zu einer kompakten
Schalteinheit (4) mit einem umgebenden Gehäuse (31)
zusammengefaßt sind.
19. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatzsteuerung (5) mit der Regelung (9) verbunden
ist.
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DE19527830A DE19527830C2 (de) | 1995-07-29 | 1995-07-29 | Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und Heizanlage |
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DE19527830A1 DE19527830A1 (de) | 1997-02-13 |
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DE102013017204B4 (de) | 2013-10-16 | 2023-06-29 | tado GmbH | Nachrüstset zur Heizungssteuerung |
DE102022127744A1 (de) | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Peter Brecklinghaus | Zentralheizungssystem und Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystems |
DE102022127741A1 (de) | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Peter Brecklinghaus | Nachrüstsatz für ein bereits vorhandenes Zentralheizungssystem und ein Verfahren zum Nachrüsten eines bereits vorhandenen Zentralheizungssystems mittels eines Nachrüstsatzes |
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- 1995-07-29 DE DE19527830A patent/DE19527830C2/de not_active Expired - Fee Related
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