DE19631833A1 - Control method for multi-stage boiler for hot-water central heating system - Google Patents

Control method for multi-stage boiler for hot-water central heating system

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DE19631833A1
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Klaus-Dieter Briegel
Klemens Caspari
Stefan Helzel
Markus Janczik
Rudolf Klein
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Bosch Thermotechnik GmbH
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Buderus Heiztechnik GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1902—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00—Other central heating systems
    • F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

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Abstract

The method responds to the required heat output of the central heating system using a regulator responding to a variation in the selected circulation temperature which calculates the expected time interval required for reaching the required circulation temperature from the initial actual temperature and the actual temperature after a defined initial interval. When the calculated time interval is below a limit time interval, the target water circulation temperature is attained without intermediate switching of the boiler, at least one of the boiler stages switched on and off when the calculated time interval is above this limit time interval.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.The invention relates to a method according to the preamble of the patent saying 1.

Mit mehrstufigen Kessel- oder Brenneranlagen in Zentralheizungen ist es möglich, das gesamte Leistungsspektrum durch das Einschalten von mehr oder weniger Leistungsstufen abzudecken. Im Falle eines Leistungssprun­ ges, der durch ein Anheben oder Absenken der Vorlaufsolltemperatur defi­ niert wird, wird ein Kessel oder eine Brennerstufe hinzu- oder weggeschal­ tet und bei mehrstufigen Anlagen ggfs. sogar mehrere Stufen zur gleichen Zeit. Dabei sind unnötige Schaltvorgänge nicht ausgeschlossen, da das Ziel evtl. auch mit der gerade eingeschalteten Leistungsstufe erzielt werden könnte. Außerdem ergibt sich im Falle eines Anhebens der Vorlaufsolltem­ peratur eine Energieverschwendung, da mehr Leistungsstufen in Tätigkeit gesetzt werden als unbedingt notwendig sind.It is with multi-stage boiler or burner systems in central heating systems possible the entire range of services by turning on more or cover less power levels. In the event of a jump in performance total which is defi by raising or lowering the target flow temperature a boiler or burner stage is added or removed and, in the case of multi-stage systems, even several stages at the same time Time. Unnecessary gear changes are not excluded, because the goal may also be achieved with the power level currently switched on could. In addition, in the event of an increase in the flow target values temperature is a waste of energy because there are more levels of activity be set as absolutely necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unnötige Schaltvorgänge beim Ansteuern von mehrstufigen Kessel- oder Brenneranlagen infolge eines Leistungssprunges zu vermeiden.The invention has for its object to unnecessary switching operations Control of multi-stage boiler or burner systems as a result of Avoid leaps in performance.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Anwendung der im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen. The inventive method consists in the application of the Claim 1 measures mentioned.  

Bei einer geänderten Leistungsanforderung, d. h. bei einer Veränderung der Vorlaufsolltemperatur, ermittelt der Regler aus drei Meßwerten, nämlich den Vorlaufisttemperaturen zu Beginn der Leistungsveränderung und nach einer abgelaufenen Zeitspanne sowie der Länge dieser Verzugszeit nach Art eines Dreisatzes die Zeitspanne, die bis zum Erreichen der veränderten Vorlaufsolltemperatur bei der gerade vorliegenden Leistung zu erwarten ist. Er vergleicht diese mit einem vorgegebenen Grenzwert. Sofern die ermittelte Zeitspanne den Grenzwert überschreitet, würde es zu lange dauern, bis der geänderte Vorlauftemperatursollwert erreicht ist. In diesem Fall schaltet der Regler bei verminderter Leistungsanforderung eine Leistungsstufe weg. Sollte die ermittelte Zeitspanne hingegen den Grenzwert unterschreiten, dann wird der Vorlauftemperatursollwert auch so erreicht. Ein Schalten ist nicht erforderlich.With a changed performance requirement, i.e. H. when the Set flow temperature, the controller determines from three measured values, namely the flow actual temperatures at the beginning of the performance change and after an expired period of time and the length of this delay time according to Art of a three-sentence the period of time until the changed Set flow temperature is to be expected at the current output. He compares this with a specified limit. If the determined Period exceeds the limit, it would take too long for the changed flow temperature setpoint is reached. In this case switches the controller moves one power level away when the power requirement is reduced. If, on the other hand, the determined period of time falls below the limit value, then the flow temperature setpoint is also achieved in this way. A shift is not mandatory.

In Abhängigkeit von der Größe einer eventuellen Überschreitung des Grenzwertes kann auch festgelegt werden, ob nur ein oder ob mehrere Leistungsstufen hinzu- bzw. weggeschaltet werden müssen. Ein Über­ schreiten des Grenzwertes um ein Mehrfaches hat ein entsprechendes Ein­ schalten mehrerer Leistungsstufen zur Folge.Depending on the size of a possible exceeding of the Limit can also be set whether only one or more Power levels must be switched on or off. An over exceeding the limit value by a multiple has a corresponding on switch multiple power levels.

Nach jedem Schaltvorgang muß eine weitere Verzugszeit abgewartet wer­ den, bis frühestens eine weitere Schaltung vorgenommen werden kann. Der Ablauf ist dann derselbe wie bei dem vorherigen Schaltvorgang.A further delay time must be waited for after each switching operation until another switch can be made at the earliest. The sequence is then the same as in the previous switching process.

Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert werden: Eine Kesselanlage mit beispielsweise 4 Kesseln hatte bisher keine Heizanforderung. Die Vor­ lauftemperatur liegt bei 20°C. Alle Kessel sind ausgeschaltet. Es kommt eine Heizanforderung mit einer Vorlaufsolltemperatur von 50°C. Es wird die momentane Vorlaufisttemperatur vermerkt, ein Zeitglied gestartet und nur ein einziger Kessel freigegeben. Nach einer einstellbaren Verzugszeit, die so groß gewählt werden sollte, daß in dieser Zeit der Brenner sicher gestartet ist und soviel Wasser durch den Kessel geflossen ist, daß die vom Kessel hinzugeführte Wärme eine Temperaturveränderung am Temperaturfühler bewirken kann, wird mit der Auswertung begonnen. Aus den drei Werten, nämlich der ursprünglichen und der jetzt aktuellen Vorlaufisttemperatur und der abgelaufenen Verzugszeit wird jetzt vom Regler ermittelt, wie lange es dauern würde, bis mit diesem einzigen Kessel die eingestellte Vorlaufsolltemperatur erreicht wird. Sofern das in einem, durch einen Grenzwert definierten Zeitintervall möglich ist, fährt die Anlage mit diesem einzigen Kessel weiter. Im anderen Fall schaltet der Regler sofort einen weiteren oder gegebenenfalls auch mehrere Kessel hinzu. Mit einer äußerst einfachen Methode wird somit festgelegt, ob und wieviel Kessel hinzugeschaltet werden müssen.The invention will be explained using an example: a boiler system with 4 boilers, for example, has so far had no heating requirement. The before running temperature is 20 ° C. All boilers are switched off. It is coming a heating request with a target flow temperature of 50 ° C. It will notes the current flow temperature, started a timer and  only one boiler released. After an adjustable delay time, which should be chosen so large that the burner is safe during this time has started and so much water has flowed through the boiler that the water from the Added heat to the boiler caused a change in temperature on the Evaluation can begin, the evaluation is started. Out the three values, namely the original and the current one Flow actual temperature and the elapsed delay time is now from Controller determines how long it would take to use this single boiler the set target flow temperature is reached. If that in one, the system runs if a defined time interval is possible continue with this single cauldron. Otherwise the controller switches immediately add another or, if necessary, several boilers. With An extremely simple method thus determines whether and how much Boiler must be switched on.

Bei einem negativen Sollwertsprung, beispielsweise bei einer Absenkung der Vorlaufsolltemperatur von 70°C auf 40°C, wird analog verfahren. Hier sollte jedoch mit einer anderen Verzugszeit und einem anderen Grenzwert gearbeitet werden.In the event of a negative setpoint jump, for example in the event of a reduction the set flow temperature from 70 ° C to 40 ° C is handled analogously. Here however, should have a different delay time and a different limit be worked.

Die Erfindung ist bei allen mehrstufigen Anlagen anwendbar, nämlich bei mehrstufigen Kesselanlagen und auch bei Anlagen mit einem Kessel, je­ doch mit mehrstufigem Brenner. Entscheidend ist in allen Fällen das Schalten einer weiteren Stufe nach einer Überprüfung, ob dieses Schalten zum Erzielen des geänderten Vorlauftemperatursollwertes auch nötig ist.The invention is applicable to all multi-stage systems, namely at multi-stage boiler systems and also for systems with one boiler, each but with a multi-stage burner. This is crucial in all cases Switching a further stage after checking whether this switching is also necessary to achieve the changed flow temperature setpoint.

Die Zeichnung stellt ein Temperatur-Zeit-Diagramm zur Erklärung der Er­ findung dar. Die Vorlauftemperatur ϑV Soll wird wegen eines plötzlichen Leistungssprunges angehoben. Der Regler ermittelt aus der Vorlaufisttem­ peratur ϑV Ist 1 zu Beginn der Veränderung und der Vorlaufisttemperatur ϑV Ist 2 nach einer Verzugszeit und dieser Verzugszeit tVerzug selbst, wie lange es mit der vorhandenen Leistung dauern würde, bis die Vorlaufsolltempera­ tur ϑV Soll erreicht ist. Ist diese Zeitspanne tBedarf kürzer als ein vorgegebener Grenzwert tGrenz, dann muß keine weitere Stufe hinzugeschaltet werden. Wenn die Zeitspanne hingegen länger ist als der Grenzwert, dann ist min­ destens eine Stufe hinzuzuschalten. Nach einem weiteren Zeitablauf kön­ nen weitere Berechnungen vorgenommen werden.The drawing shows a temperature-time diagram to explain the invention. The flow temperature ϑ V target is raised due to a sudden jump in performance. The controller determines from the flow temperature ϑ V actual 1 at the beginning of the change and the flow actual temperature ϑ V actual 2 after a delay time and this delay time t delay itself how long it would take with the available power until the flow target temperature ϑ V target is reached is. If this time span t demand is shorter than a predetermined limit t limit , then no further stage has to be added. If, on the other hand, the time period is longer than the limit value, then at least one step must be added. After a further period of time, further calculations can be carried out.

Claims (4)

1. Verfahren zum Ansteuern von mehrstufigen Kessel- oder Brenneranlagen in Zentralheizungsanlagen in Abhängigkeit von der benötigten Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler bei einem Leistungssprung, defi­ niert durch die Veränderung der Vorlaufsolltemperatur (ϑV Soll) aus drei Meßwerten, nämlich den Vorlaufisttemperaturen (ϑV Ist 1+2) zu Beginn der Leistungsveränderung und nach einer Verzugszeit sowie der Länge dieser Verzugszeit (tVerzug), die bis zum Erreichen der veränderten Vorlaufsolltem­ peratur (ϑV Soll) zu erwartende Zeitspanne (tBedarf) ermittelt und nur dann, wenn diese Zeitspanne einen vorgegebenen Grenzwert (tGrenz) überschreitet, mindestens eine Leistungsstufe hinzu- bzw. wegschaltet.1. Method for controlling multi-stage boiler or burner systems in central heating systems depending on the power required, characterized in that the controller in the event of a jump in performance, defined by the change in the target flow temperature (ϑ V target ) from three measured values, namely the actual supply temperatures ( Ist V is 1 + 2 ) at the beginning of the change in performance and after a delay time and the length of this delay time (t delay ), which determines the time span to be expected (t demand ) until the changed desired flow temperature (ϑ V target ) and only then, if this period of time exceeds a predetermined limit (t limit ), at least one power level switches on or off. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler bei einem Überschreiten des vor­ gegebenen Grenzwertes um ein Mehrfaches ein Mehrfaches an Leistungs­ stufen hinzu- oder wegschaltet.2. The method according to claim 1, characterized in that the controller when the above given limit multiple times more power steps on or off. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler bei einem Anheben der Vor­ laufsolltemperatur und einem Überschreiten des vorgegebenen Grenzwer­ tes durch die errechnete Zeitspanne mindestens eine Leistungsstufe hinzu­ schaltet und bei einem Absenken der Vorlaufsolltemperatur und einem Überschreiten eines anderen vorgegebenen Grenzwertes durch die errech­ nete Zeitspanne mindestens eine Leistungsstufe wegschaltet. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the controller when raising the front target temperature and exceeding the specified limit tes at least one performance level due to the calculated period of time switches and when the set flow temperature drops and a Exceeding another predetermined limit value by the calculated switches off at least one power level for a period of time.   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Rechen- und Schaltungsvorgang eine neue Erfassungs-, Berechnungs- und Schaltphase beginnt.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that after each calculation and switching operation a new acquisition, calculation and switching phase begins.
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