DE19642966A1

DE19642966A1 - Sommerbetriebsausrüstung für ein Heizungssystem

Info

Publication number: DE19642966A1
Application number: DE19642966A
Authority: DE
Inventors: Raimo Pohjalainen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1997-04-24
Also published as: NO964408L; FI2744U1; NO964408D0; NO307529B1; FIU960406U0

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Sommerbetriebs-Ausrüstung für ein Heizungssystem, bei der eine Zusatzvorrichtung und ein Nor malregler zusammen die Umwälzpumpe und das Wärmeeinspeiseventil so steuern, daß bei Sommerbetriebs-Funktion das Ventil ge schlossen ist, was durch Umwandeln des Signals eines an den Nor malregler angeschlossenen Temperatur-Sensors, zum Beispiel des Außentemperatur-Sensors, bewerkstelligt wird. Bei Normalbetrieb regelt der Normalregler die Wärmeeinspeisung auf Grund der In formationen eines oder mehrerer Temperatur-Sensoren. Die Zusatz vorrichtung hat einen eigenen Temperatur-Sensor und eine Steu erlogik zum Einschalten der Sommerbetriebs-Funktion in Abhän gigkeit von der Temperatur.

Bei einem allgemein üblichen Heizungssystem wird die Wärmeener gie der Wärmequelle, zum Beispiel Fernwärme, mit Hilfe eines Wärmetauschers in das Wasserumlaufsystem, die Ringleitung, ein getragen, in dem das Wasser von einer Pumpe umgewälzt wird. In diesem Umlaufsystem wird dem Wärmetauscher Wärme entnommen und in den Heizkörpern dann abgegeben. Bei Direktanschluß befindet sich die Wärmequelle, der Kessel, unmittelbar im Wasserumlauf system. Die Umwälzpumpe ist im allgemeinen immer eingeschaltet unabhängig von der Heizleistung, die über ein in der Fernwärme leitung befindliches motorbetätigtes Ventil geregelt wird. Bei Direktanschluß setzt man ein Dreiwege- oder Wechselventil ein, mit dem Vor- und Rücklaufleitung teilweise kurzgeschlossen wer den. Zu dem System gehören ein Außentemperatur-Sensor und ein Temperatur-Sensor im Wasserumlaufsystem, das die Heizkörper ver sorgt, wobei die Regelung der Heizung auf Grund der von diesen Sensoren gelieferten Daten erfolgt. Bei Luftheizungssystemen wird die Wärme in die in die Räume zu blasende Luft mit einem Heizkörper übertragen, dessen eine Seite an das Wasserumlaufsy stem angeschlossen ist. In dem Wasserumlaufsystem ist eine Pumpe angeordnet, die gleichfalls im allgemeinen ständig eingeschaltet ist wie auch das motorbetätigte Absperrventil. Auch dann, wenn die Wärmezufuhr völlig unterbrochen und das Absperrventil geschlossen wird, läßt man die Pumpe im allgemeinen weiter laufen, die dann Wasser ausschließlich über den Wärmetauscher hinweg durch ein Überdruckventil hinter die Pumpe fördert.

Bei einem bekannten System wird von einer Zusatzvorrichtung zwecks Energiesparens die Pumpe des Wasserumlaufsystems dann abgeschaltet und das Wärmeeinspeiseventil geschlossen, wenn die Temperatur einen eingestellten Grenzwert überschreitet. Die Vorrichtung arbeitet mit sogenanntem Pumpen-Intervallstart, wobei die Umwälzpumpe periodisch alle 12 Stunden für 30 Sekunden eingeschaltet wird. Dabei werden Feststoffe weggespült und Gewißheit über den Betriebszustand der Pumpen erlangt.

Das Problem dieser bekannten Zusatzvorrichtung liegt darin, daß die Temperatur allein kein ausreichendes Kriterium für das Ein- oder Abschalten der Sommerbetriebs-Funktion ist. Besonders der Einfluß der Feuchte bleibt bei einem lediglich Temperaturerken nung aufweisenden System völlig unberücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der in Verbindung mit heutiger Regelautomatik einzusetzenden Som merbetriebs-Ausrüstung zu erreichen, mit der die Wärmeeinspei sung energiewirtschaftlich richtig gelenkt wird, dabei aber gleichzeitig der feuchtebedingte zusätzliche Wärmebedarf gedeckt wird.

Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den bei gefügten Patentansprüchen hervor. Wird der Einfluß der Feuchte extra berücksichtigt, kann die Temperaturgrenze, bei der die Wärmeeinspeisung unterbrochen wird, sogar geringfügig gesenkt werden, was in der Praxis mehr einspart als infolge der Feuchte an zusätzlicher Heizung erforderlich ist. In physiologischer Hinsicht erfolgt die Regelung präziser als zuvor, und die Be nutzer spüren dies in Form gleichmäßigerer Raumtemperatur.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen beschrieben, die ein erfindungsgemäßes Anwendungsobjekt und die Ausrüstung selbst im Detail zeigen.

Fig. 1 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Sommerbe triebs-Ausrüstung in einem Wasserumlauf-Heizungssy stem;

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Sommerbetriebs-Ausrü stung im Detail.

In Fig. 1 ist das Wasserumlauf-Heizungssystem über den Wärme tauscher 4 indirekt an die Fernheizung angeschlossen. Die Warm wasserbereitung, die nicht in den Bereich der Erfindung gehört, ist in der Figur weggelassen. Die Fernwärmeabgabe wird mit dem Ventil 7 geregelt, das von dem Stellmotor 8 betätigt wird. Die Ringleitung 4.1 zur Versorgung der Heizkörper 4.2 hat eine Pumpe 5, deren Motor 6 über den Steuerschalter 11 aus der Spannungs quelle 10 mit Strom versorgt wird. Diese Stromversorgungsleitung ist über die Klemmen 1.2 und 1.3 der erfindungsgemäßen Zusatz vorrichtung 1 geführt, zwischen denen sich der Relais-Schalter 13.1 befindet. Die Stromquelle 1.1 der Zusatzvorrichtung 1 ist zur Versorgung der Zusatzvorrichtung selbst mit Betriebsstrom an die Klemme 1.2 geschaltet. Die Bezugszahl 12 bezeichnet die her kömmliche, d. h. normale Regeleinrichtung, die u. a. vom Außen temperatur-Sensor 3 gesteuert wird. Diese Signalleitung wird zwecks Zwangssteuerung des Signals über die Zusatzvorrichtung 1 geführt. Der Zusatzvorrichtung 1 sind ein eigener Außentempera tur-Sensor 2 und ein Feuchte-Sensor 30 zugeordnet.

Hier funktioniert die Zusatzvorrichtung 1 von ihrem eigenen Außentemperatur-Sensor 2 gesteuert so, daß, erreicht die Außen temperatur den eingestellten Grenzwert, die Sommerbetriebs-Aus rüstung mit dem Relais 13.1 die ständige Stromzufuhr zum Motor 6 der Pumpe 5 unterbricht und das zum Normalregler gehende Si gnal des Außentemperatur-Sensors 3 so zwangssteuert, daß der Stellmotor 8 das Ventil 7 schließt. Unterschreitet die Außen temperatur den anderen eingestellten Grenzwert, wird die Funk tion wieder unter die Kontrolle des Normalreglers gestellt. Die Vorrichtung hat außerdem Pumpen-Intervallstart, der weiter unten beschrieben wird. Bleibt die relative Feuchte ausreichend lange Zeit auf einem hohen Wert, so schaltet sich die Heizung auch bei einer höheren Temperatur aus der Sommerbetriebs-Funktion heraus ein.

In Fig. 2 ist die Sommerbetriebs-Ausrüstung als separates Blockschaltbild ohne Stromquelle dargestellt; sie umfaßt An schlüsse für den Außentemperatur-Sensor 2, den Feuchte-Sensor 30 und Anschlüsse für den Umwälzpumpen-Motor und den eigenen Tempe ratur-Sensor 3. Die in Fig. 2 dargestellten Teile werden mit Ausnahme der Stromquelle und der Sensoren ins gleiche Gehäuse eingebaut.

ALLGEMEINES

Die Ausrüstung steuert die Umwälzpumpe und das Regelventil nach der Außentemperatur. Die Ausrüstung stellt die Umwälzpumpe bei einem eingestellten Außentemperaturwert - zum Beispiel +16°C - ab, und bewirkt gleichzeitig ein zwangsweises Schließen des Wasserventils. Bei Sinken der Außentemperatur - z. B. auf +12°C - schaltet die Ausrüstung die Umwälzpumpe ein, und der Heizungs regler regelt die Heizung auf normale Weise nach der Regel-, d. h. Heizkurve. Die Heizung schaltet sich auch bei Überschreiten des eingestellten Grenzwertes der relativen Feuchte - z. B. bei einer relativen Luft feuchte von 70% - für die Dauer der einge stellten Periode - z. B. 12 Stunden - ein. Hierbei wird auch die Verstärkung der Heizung eingeschaltet. Die verstärkte Heizung schaltet sich mit Verlassen des schmalen Temperaturbereichs oder mit Sinken der Feuchte unter den eingestellten Grenzwert ab.

Das Grundteil der Ausrüstung besteht aus dem Analog-Sensoran schluß 21, dem Temperatur-Sensor 2, dem Spannungs/Frequenz- Wandler 22, dem ersten Temperatur-Komparator 23, der Steuerlogik 24 sowie den Schaltvorrichtungen 13.1, 13.2.

Der feuchteerkennende Teil der Ausrüstung besteht aus einem zweiten Analog-Sensoranschluß 31, dem Feuchte-Sensor 30, dem Spannungs/Frequenz-Wandler 32, dem Feuchte-Komparator 33, dem zweiten Temperatur-Komparator 23, der Verzögerungsschaltung 39, der NICHT-Schaltung 36, der zusätzlichen Steuerlogik 34 und der Schaltuhr 37 sowie der zusätzlichen Schaltvorrichtung 13.3 für erhöhte Regeltemperatur.

SENSOR-ANSCHLÜSSE

Die Sensoren 2 und 30 werden an die Eingänge der Operationsver stärker 21, 31 angeschlossen. Der Verstärker verstärkt linear die aus den temperatur- bzw. feuchteänderungsbedingten Verände rungen des Widerstandswertes des Sensors resultierende Span nungsschwankung. Am Ausgang des Verstärkers erhält man für den Temperaturbereich +5 . . . +30°C und entsprechend für den Feuchte bereich 0 . . . 100% relat. Luftfeuchte eine Spannung von 1 . . . 8,5 V. Mit dieser Spannung wird der Spannungs/Frequenz-Wandler 22 und entsprechend der Spannungs/Frequenz-Wandler 32 gesteuert.

SPANNUNGS/FREQUENZ-WANDLER

Die Wandler 22, 32 sind durch die Schaltung LM331 verwirklicht. Am Wandlerausgang erhält man eine zur Eingangsspannung propor tionale, frequenzveränderliche Rechteckimpulsfolge, deren Grundfrequenz mit einem Trimmer eingestellt werden kann.

KOMPARATOREN (23, 35, 33)

Vom Temperatur-Spannungs/Frequenz-Wandler 22 wird das Signal zu zwei verschiedenen Komparatoren 23 und 35 geführt, an denen getrennt Temperatur-Sollwerte eingestellt werden. Vom Feuchte- Spannungs/Frequenz-Wandler 32 wird das Signal zum Feuchte-Kom parator 33 geleitet. Der Zeitgeber 25 liefert die für den In tervallbetrieb der Pumpe erforderlichen kurzen Impulse z. B. alle zehn Stunden. Ein Eingangssignal der Steuerlogik 24 wird au ßerdem mit dem Wählschalter 15 erzeugt. Die Verzögerungs schaltung 39 und die NICHT-Schaltung 36 liefern ein weiteres Zu standssignal für den Eingang der zusätzlichen Logik 34.

STEUERLOGIK (24)

Das Kernstück der Steuerlogik ist die logische ODER-Schaltung 24 mit drei Eingängen, an die der HAND/AUTO-Wählschalter 15, der Zeitgeber 25 und der Temperatur-Komparator 23 angeschlossen sind. Hier hält die ODER-Schaltung die Pumpe in Betrieb sofern einer der Eingänge "wahr" ist, d. h. sich im Zustand "1" be findet. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn die Temperatur unter dem Sollwert am Komparator 23 liegt, der HAND/AUTO-Schalter 15 auf AUTO steht oder mit dem Zeitgeber 25 rund alle zehn Stunden für jeweils 2,5 Minuten. Die Anzeigevorrichtung 17 (eine Lampe) zeigt an, ob die Pumpe ein- oder ausgeschaltet ist.

ZUSÄTZLICHE STEUERLOGIK (34)

Die zusätzliche Steuerlogik wird von einer logischen UND-Schaltung 43 mit drei Eingängen gebildet, die sich alle im "wahr"-Zustand, d. h. im Zustand "1", befinden müssen bevor der Ausgang in den Zustand "wahr" übergeht. Geschieht dies, so läuft die Schaltuhr 37 an, und nach der durch diese bestimmten Ver zögerung schaltet sich die Heizung ein, und zwar, über die zu sätzliche Schaltvorrichtung 13.3, sogar in verstärkter Form. Die Vorrichtung 13.3 leitet das umgewandelte Signal des Temperatur- Sensors 12.1 des Wasserumlaufsystems zum Normalregler 12, wodurch in der Wärmeeinspeisung eine Temperaturerhöhung - z. B. um 10°C - bewirkt wird.

Von den drei Eingängen ist einer durch die Feuchte (Schaltung 33), einer durch die Temperatur (Schaltung 35) und einer durch den Ausgang der Normallogik 24 bestimmt. Die Schaltuhr 37 wird zurückgestellt, sobald einer der Eingänge seinen Zustand wechselt. Um zu verhindern, daß die Intervallstarte der Pumpe die Funktion der zusätzlichen Logik 34 stören, wird der Ausgang der Normallogik (ODER-Schaltung) 24 erst zur Verzögerungsschal tung 39 geführt, die in ihrer Art der Schaltuhr 37 entspricht und die besagte NICHT-Schaltung 36 steuert. Die Verzögerungs schaltung 39 verhindert, daß kurzzeitiges Laufen der Pumpe die Schaltuhr 37 zurückstellt. Bei Sinken der Temperatur bleibt die relative Feuchte oft auf einem hohen Wert. Erst wenn die Nor malheizung die von der Verzögerungsschaltung 39 bestimmte Zeit eingeschaltet war, liefert der Zustandssignal-Umschalter, d. h. die NICHT-Schaltung, den Wert "0", d. h. "falsch", an den Eingang der UND-Schaltung, die die Schaltuhr 37 zurückstellt und die erhöhte Temperatur abschaltet.

Claims

1. Sommerbetriebs-Ausrüstung für Heizungssysteme, bei der eine Zusatzvorrichtung (1) und ein Normalregler (12) zusam men die Umwälzpumpe (5) und das Wärmeeinspeiseventil (7) so steuern, daß bei Sommerbetriebs-Funktion das Ventil (7) ge schlossen ist, was durch Umwandeln des Signals des an den Nor malregler angeschlossenen Temperatur-Sensors, zum Beispiel des Außentemperatur-Sensors (3), mit Hilfe einer Zusatzvorrichtung (1) bewerkstelligt wird, und wobei bei Normalbetrieb der Normal regler (12) die Wärmeeinspeisung auf Grund eines oder mehrerer Temperatur-Sensoren (3, 12.1) regelt, und die Zusatzvorrichtung (1) einen eigenen Temperatur-Sensor (2) und eine Steuerlogik (24) zum Einschalten der Sommerbetriebs-Funktion in Abhängigkeit von der Temperatur hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz vorrichtung (1) ein Feuchte erkennendes Glied (30), Feuchte- und Temperatur-Zustandssignale bildende Glieder (33, 35), eine Schaltuhr (37), und eine Zusatzlogik umfaßt, die zusammen dazu eingerichtet sind, die Heizungs-Funktion auch einzuschal ten, wenn die eingestellte Feuchte- und Temperaturbedingung über den eingestellten Zeitraum erfüllt ist.

2. Sommerbetriebs-Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzvorrichtung eine die genannte Schaltuhr (37) steuernde UND-Schaltung (34) und ein das Zus tandssignal der Normalbetriebs-Steuerlogik (24) umschaltendes Glied, das heißt eine NICHT-Schaltung (36) umfaßt, die zusammen mit den das Feuchte- und das Temperatur-Zustandssignal bildenden Gliedern (33, 35) an die Eingänge der UND-Schaltung geschaltet sind, wobei die Schaltuhr (37) nur dann startet und läuft, wenn alle drei Zustandssignale "wahr" sind.

3. Sommerbetriebs-Ausrüstung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte, das Normalbetriebs-Zustandssig nal umschaltende Glied, das heißt die NICHT-Schaltung, über eine zweite Verzögerungsschaltung (39) gesteuert wird, die dazu ein gerichtet ist, das Normalbetriebs-Zustandssignal zu verzögern und alle kurzen "Eingeschaltet"-Zeiten herauszufiltern.

4. Sommerbetriebs-Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (13.3) zum Bewirken erhöhter Temperatur(regelung) durch Umwandeln des Signals eines der an den Normalregler (12) angeschlossenen Sensoren, zum Beispiel des Temperatur-Sensors (12.1) des Wasserumlaufsystems (4.1), so, daß der Normalregler (12) die Wärmeeinspeisung auf erhöhte Tempera tur einstellt, aufweist.