DE19541145A1 - Verfahren zur Steuerung eines Volumenstrombegrenzers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Volumenstrombegrenzers eines Durchlauferhitzers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei elektrisch betriebenen Durchlauferhitzern mit einer vom Benutzer vorwählbaren Tempe­ ratur besteht der Wunsch, diese Temperatur T_soll vom Gerät unter allen Betriebsbedingun­ gen zur Verfügung zu haben. Dazu wird die Geräteleistung bedarfsgerecht zwischen Null und einer maximal verfügbaren Leistung P_max verändert.

Reicht in einem Bedarfsfall die maximal zur Verfügung stehende Heizleistung P_max nicht aus, um bei dem vorhandenen Volumenstrom V des Wassers die gewünschte Auslauftem­ peratur T_soll erreichen zu können, so kommt es zu einer unerwünschten Verminderung der Auslauftemperatur.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art wird zur Vermeidung dieses Effektes mittels eines Volumenstrombegrenzers der Volumenstrom so weit reduziert, daß die gewünschte Auslauftemperatur gerade noch erreicht wird. Zusätzlich kann der Volu­ menstrombegrenzer noch eine Geräteschutzfunktion übernehmen, indem er dann ange­ steuert wird, wenn der maximal zulässige Volumenstrom V_max des Gerätes überschritten wird.

Um zum einen den Einsatz des Durchlauferhitzers auch bei niedrigem Wasserdruck zu er­ möglichen und zum anderen dem Benutzer immer den maximal möglichen Volumenstrom zur Verfügung stellen zu können, ist bei den bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgesehen, daß der Volumenstrombegrenzer den hydraulischen Strömungswiderstand nicht unnötig erhöht. Dazu wird bei den bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art nach jeder Begrenzung des Volumenstromes der Volumenstrombegrenzer wieder auf den niedrigsten hydraulischen Widerstand zurückgestellt.

Aus Kostengründen werden in der Praxis Volumenbegrenzer in Form von Motorventilen verwendet, die keine direkte Positionsrückmeldungen besitzen und eine endliche Verstellzeit t_v zum Verfahren zwischen den beiden Endstellungen aufweisen.

Bei den bekannten Verfahren wird der Volumenbegrenzer während einer Zapfung soweit wie erforderlich in Richtung "höherer hydraulischer Widerstand" verfahren. Ist der Zapfvorgang beendet, so wird der Volumenbegrenzer in Richtung "minimaler hydraulischer Widerstand" verfahren, bis die entsprechende Endstellung erreicht ist. Damit wird zwar eine un­ erwünschte Erhöhung des hydraulischen Widerstandes für die nächste Zapfung verhindert, doch ergeben sich dadurch die folgenden Nachteile:

• - Der Öffnungsvorgang des Volumenstrombegrenzers erfolgt immer vollständig, wobei keine direkte Rückmeldung über die aktuelle Position des Motorventiles vorhanden und keine direkte Rückmeldung über den Volumenstrom während der Zapfpausen möglich ist und daher keine anlagenspezifische Startposition des Volumenstrombe­ grenzers angefahren werden kann.
• - Erfolgt die nächste Zapfung bei gleichen Betriebsbedingungen, so muß erneut die gleiche Position wie bei der vorherigen Zapfung angefahren werden. Wegen der end­ lichen Verstellzeit t_v ergibt sich während dieser Einstellzeit ein unnötig hoher Volu­ menstrom, der eine Wasserverschwendung beziehungsweise bei hohem Wasserdruck eine Überbeanspruchung der Heizschlangen bedingt.
• - Die Geräusche des Motorventiles während des Öffnens des Volumenbegrenzers in der Zapfpause, in der keine Fließgeräusche des Wassers auftreten, können für den Benutzer störend sein.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem diese Nachteile vermieden sind und bei dem einerseits die Einhaltung der gewünschten Auslauftemperatur sehr rasch nach Beginn einer Zapfung erreicht wird und andererseits kein unnötig großer Volumenstrom auftritt.

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

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß es bei einer neuerlichen Zapfung nach einer Zapfpause zu keinem zu großen Volumenstrom und damit zu einer zu geringen Auslauftemperatur kommt, die eine Wasserverschwendung bedingen würde. Weiter ist durch die vorgeschlagenen Maßnahmen auch sichergestellt, daß, abgesehen von einer entsprechenden Einstellzeit, die in der Regel nicht länger ist als die Einstellzeit der Zapfstelle, die Zapfstelle stets mit dem maximal möglichen Volumenstrom betrieben werden kann.

Weist der Volumenstrombegrenzer eine relativ kurze Verstellzeit auf, so kann nach einer Beschränkung des Volumenstromes bereits bei der nächsten Zapfung innerhalb der Ein­ stellzeit der maximal mögliche Volumenstrom des Durchlauferhitzers erreicht werden, wenn hierfür die sonstigen Voraussetzungen, insbesondere die Bereitstellung einer ausreichenden Leistung, gegeben sind.

Außerdem ist durch die vorgeschlagenen Maßnahmen auch sichergestellt, daß es während der Zapfpausen zu keiner Geräuschentwicklung kommt.

Durch das vorgeschlagene Verfahren ist auch eine Anpassung der Startposition des Volu­ menstrombegrenzers an die hydraulische Anschlußbedingungen gegeben.

Grundsätzlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren als Algorithmus in ei­ nen gegebenenfalls vorhandenen Mikrocomputer der Leistungssteuerung des Durchlauf­ erhitzers einzugeben.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß die Verstellzeit des Volumenstrombegrenzers begrenzt ist, wobei die Begrenzung der Verstell­ zeit des Volumenstrombegrenzers zweckmäßigerweise mit jener Zeit begrenzt ist, die der Benutzer benötigt, um den Zapfhahn entsprechend seinen Wünschen zu öffnen. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kommt es nach einer stärkeren Reduzierung des Volumen­ stromes bei den nächsten Zapfungen zwar auch dann nicht zur Ausnutzung des maximalen Volumenstromes des Durchlauferhitzers, wenn dies nach den jeweiligen Gegebenheiten möglich wäre, doch wird durch die vorgeschlagenen Maßnahmen auch verhindert, daß es nach der Einstellung des Volumenstromes durch den Benutzer zu einer Veränderung des Volumenstromes kommt, die oft als unangenehm und störend empfunden wird.

Bei der vorgeschlagenen Verfahrensführung ist nach einer Beschränkung des Volumen­ stromes durch den Volumenstrombegrenzer eine Freigabe des maximalen Volumenstromes des Durchlauferhitzers gegebenenfalls erst nach n-Zapfungen gegeben.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfin­ dungsgemäßen Durchlauferhitzer zeigt.

Der Durchlauferhitzer weist einen Heizblock 1 auf, der mit einem Kaltwassereinlauf 2 und einem Warmwasserablauf 3 verbunden ist. Dabei ist im Kaltwassereinlauf 2 ein Tempera­ turfühler 4 zur Erfassung der Einlauftemperatur T_ein des Wassers und ein Durchsatzmesser 5 angeordnet, der den momentanen Durchfluß V erfaßt.

Der Temperaturfühler 4 und der Durchflußmengenmesser 5 sind über Leitungen 6 und 7 mit einer Steuerung 8 verbunden.

Der Warmwasserablauf 3 ist mit einem Volumenstrombegrenzer 9 verbunden, an den eine Zapfleitung 10 angeschlossen ist, die in einer Zapfstelle 11 endet. Der Volumenstrombe­ grenzer 9 dient zur Steuerung des hydraulischen Widerstandes des Durchlauferhitzers, wobei der Volumenstrombegrenzer 9 mit einem motorischen Antrieb 16 versehen ist, der über eine Leitung 12 mit der Steuerung 8 verbunden ist.

Die Steuerung 8 ist weiter über eine Leitung 13 mit dem Heizblock 1 und über eine Leitung 14 mit einem Soll-Wert-Geber 15 verbunden, über den ein bestimmter Soll-Wert T_soll der Auslauftemperatur eingegeben werden kann.

Die Steuerung 8 errechnet bei einer Zapfung von Warmwasser aus der Einlauftemperatur T_ein, der eingestellten Auslauftemperatur T_soll und dem momentanen Durchfluß V die er­ forderliche Leistung P_soll und überprüft, ob die Bedingung [1]

P_soll < = P_max

erfüllt ist. Die erforderliche Leistung P_soll wird über die Leitung 13 Thyristoren aufgegeben, die im Heizblock 1 angeordnete Heizwiderstände steuern. Ist die maximale Leistung P_max des Durchlauferhitzers für die Erreichung der eingestellten Auslauftemperatur T_soll nicht ausreichend, so wird der Volumenstrombegrenzer 9 in Richtung höherer hydraulischer Wi­ derstand verstellt und dadurch der Volumenstrom V vermindert.

Sinkt durch Schließen der Zapfstelle 11 der Durchfluß V auf Null, so bleibt der Volumen­ strombegrenzer 9, der durch ein proportional arbeitendes Ventil gebildet ist, in der einge­ stellten Stellung, so daß bei einer neuerlichen Zapfung der Durchfluß V ebenfalls vermindert ist.

Stellt die Steuerung 8 zu Beginn der folgenden Zapfung fest, daß die maximale Leistung P_max des Durchlauferhitzers ausreicht, um die eingestellte Auslauftemperatur T_soll zu er­ reichen, so wird der Volumenstrombegrenzer 9 von der Steuerung in Richtung minimaler hydraulischer Widerstand verstellt.

Je nachdem, ob die Verstellzeit t_v des Volumenstrombegrenzers 9 kurz ist, das heißt die Verstellzeit t_v im Bereich jener Zeit ist, die zum Öffnen der Zapfstelle 11 durch den Benutzer benötigt wird, oder länger ist, kann die Dauer der Ansteuerung t_auf des Volumenstrom­ begrenzers 9 gleich der Verstellzeit t_v desselben, das ist jene Zeit, die der Volumenstrom­ begrenzer benötigt, um von einer seiner beiden Endstellungen zur anderen zu gelangen, gewählt werden, das heißt nach einer Begrenzung des Volumenstromes V kann bei einer nachfolgenden Zapfung diese Begrenzung wieder vollständig aufgehoben werden, oder die Dauer der Ansteuerung t_auf muß kleiner als die Verstellzeit t_v gewählt werden, um nach der Einstellung des Durchflusses V durch den Benutzer an der Zapfstelle eine merkliche Ände­ rung des Durchflusses V zu vermeiden. Bei einer längeren Verstellzeit t_v wird die Zeitdauer der Ansteuerung t_auf nach der folgenden Beziehung

t_auf = t_v/n

gewählt, wobei n eine Konstante größer 1 bedeutet.

In einem solchen Fall kann es maximal n-Zapfungen dauern, bis nach einer Begrenzung des Volumenstromes V durch den Volumenstrombegrenzer 9 wieder der maximale Volu­ menstrom des Durchlauferhitzers erreicht werden kann.

Claims (1)

1. Verfahren zur Steuerung eines Volumenstrombegrenzers eines Durchlauferhitzers, insbesondere eines elektrisch, beheizten elektronisch gesteuerten Durchlauferhitzers, zur Steuerung der Auslauftemperatur, wobei eine Leistungssteuerung zur Dosierung der Leistung (P_soll) zwischen Null und einer maximal verfügbaren Leistung (P_max) vorgesehen ist und die Leistung in Abhängigkeit von der Einlauftemperatur (T_ein), einer gewünschten Auslauftem­ peratur (T_soll) und dem momentanen Volumenstrom (V) des Wassers gesteuert wird und der Volumenstrom (V) durch Erhö­ hung des hydraulischen Widerstandes des Volumenstrombe­ grenzers (9) reduziert wird, wenn entweder die maximal verfüg­ bare Leistung (P_soll) der Bedingung: P_soll P_max [1]nicht mehr entspricht und daher die gewünschte Auslauftempera­ tur (T_soll) nicht mehr erreicht werden kann, und/oder der Volu­ menstrom (V) der BedingungV V_max [2]nicht mehr entspricht, wobei V_max den maximalen Volumenstrom des Durchlauferhitzers bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Begrenzung des Volumenstromes (V) die Einstellung des hydraulischen Widerstandes des Volumenstrombegrenzers (9) bis zur nächsten Zapfung aufrecht erhalten wird und bei Beginn der nächsten Zapfung der hydraulische Widerstand solange reduziert wird, falls die beiden Bedingungen [1], [2] erfüllt sind, wobei die Verstellzeit (t_auf) zur Verminderung des hy­ draulischen Widerstandes des Volumenstrombegrenzers (9) bei Beginn einer neuen Zapfung maximal jener Zeit entspricht, die zum Öffnen einer Zapfstelle (11) durch den Benutzer benötigt wird, und wobei gilt mit t_aufmax als gesamter Verstellzeit des Volumenstrombe­ grenzers (9) zwischen dessen minimalem und dessen maximalem hydraulischen Widerstand und n als Anzahl aufeinander folgender Zapfungen, die erforderlich sind, um den Volumenstrombegrenzer (9) zwischen minimalem und maximalem hydraulischen Wider­ stand zu verstellen.