DE1965938A1 - Automatic control device for a pump heating system - Google Patents
Automatic control device for a pump heating systemInfo
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Description
M c η c h ο η 9 tM c η c h ο η 9 t
Ausscheidungsanmeldung aus Hauptpatent Patentanm. P 19 28 575.7Divisional application from main patent patent application P 19 28 575.7
Dr. Hans Alfred Troesch, S105 UnterengstringenDr. Hans Alfred Troesch , S105 Unterengstringen
(Schweiz)(Switzerland)
Selbsttätige Regelvorrichtung für eine Pumpens ammelhei zungsanlageAutomatic control device for a pump heating system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbsttätige Regelvorrichtung f für eine Pumpensammelheizungsanlage mit einem Dreiwegrücklaufventil mit Stellvorrichtung im Vorlauf und einem Zentralregelgerät in Klima- oder Heizungsanlagen.The present invention relates to an automatic control device f for a pump heating system with a three-way return valve with adjusting device in the flow and a central control device in air conditioning or heating systems.
In Zentralheizungsanlagen mit flüssigen Wärmeträgern und konstant gehaltener Temperatur im Wärmespeicher (z.B. in Form eines Kessels, Wärmeumformersoder dergl.) wird üblicherweise eine den Wärmespeicher oder Wärmespender überbrückende Leitung, eine sog. Bypassleitung, vorgesehen, welche über ein Dreiwegmischorgan in die Vorlaufleitung mündet. Dieses Dreiwegmischorgan kann z.B. mittels eines Stellmotors betätigt werden, der von einem Regelgerät gesteuert wird. Das Regelgerät wiederum erhält seine Signale von einem Witterungs- und Vorlauftemperaturfühler oder einem Raumtemperaturfühler. Dabei sorgt das Regelgerät dafür, dass durch entsprechende Stellung des Mischorgans aus dem Vorlauf den Heizkörpern der Wärmeträger mit der entsprechenden Mischtemperatur zuströmt, so dass die Wärmeabgabe dieser HeizkörperIn central heating systems with liquid heat carriers and constant maintained temperature in the heat storage (e.g. in the form of a boiler, heat converter or the like) is usually a heat storage or a heat donor bridging line, a so-called. Bypass line, provided, which via a three-way mixing element in the flow line flows out. This three-way mixing element can be operated e.g. by means of a servomotor that is controlled by a control device. The control device in turn, receives its signals from a weather and flow temperature sensor or a room temperature sensor. The control device ensures that the mixing element is positioned accordingly The heat transfer medium with the corresponding mixed temperature flows from the flow to the radiators, so that the heat output of these radiators
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bei der vorgesehenen bzw. vorbestimmten Temperatur oder den Soll-Temperaturen entsprechend verläuft. Bei ändernder Aussentemperatur wird dann über das Regelgerät die Vorlauftemperatur geregelt. Diese Regelung wird als witterungsabhängige Regelung bezeichnet, wobei die Aussentemperatur die Pührungsgrösse und die vorlauftemperatur die Regelgrösse darstellt.runs correspondingly at the intended or predetermined temperature or the setpoint temperatures. If the outside temperature changes, the flow temperature is then regulated via the control device. This scheme is referred to as a weather-dependent control, whereby the outside temperature and the Pührungsgrösse v flo w represents the controlled variable.
Es könnten Temperaturregelungen allein nach der Raumtemperatur oder nach konstanter Vorlauftemperatur durchgeführt werden. Anstelle des Motorantriebes des Dreiwegmischorganes kann ein thermischer, z.B. ein durch Bimetall betätigter Antrieb treten, welcher das Mischorgan in die vom Regelgerät vorgeschriebene Stellung bringt.There could be temperature controls based solely on room temperature or can be carried out at a constant flow temperature. Instead of of the motor drive of the three-way mixing element, a thermal drive, e.g. a bimetal actuated drive, can be used to control the mixing element into the position prescribed by the control device.
Es sind ferner sehr einfache Temperaturregulierungen an Zentralheizungsanlagen bekannt, bei welchen mittels einer von einem Thermostaten gesteuerten, stellmotorbetätigten Drosselklappe der Vorlauf geöffnet oder geschlossen wird.There are also very simple temperature controls on central heating systems known, in which by means of a thermostat-controlled, servomotor-operated throttle valve of the Flow is opened or closed.
Der Nachteil dieser Reglungsarten besteht einerseits in ihrem komplizierten Aufbau und mithin ihrem hohen Preis oder aber in der stossweisen Beschickung der Radiatoren mit heissem Kesselwasser, was grosse Schwankungen der Raumtemperatur und ein sehr unbehagliches Klima zur Folge hat, indem in derart regulierten Räumen immer entweder ein Kältegefühl oder das Gefühl zu grosser Hitze herrscht.The disadvantage of these types of regulation is, on the one hand, theirs complicated structure and therefore their high price or in the intermittent charging of the radiators with hot boiler water, what Large fluctuations in room temperature and a very uncomfortable climate result in that in such regulated rooms always either there is a feeling of coldness or too much heat.
Auch der an sich naheliegende Gedanke, nur die Fördermenge der Umwälzpumpe zu stetiger Art und Weise durch einen Regler nach dem Wär-Also the obvious idea, only the flow rate of the circulation pump to a steady manner by a controller according to the heating
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mebedarf der Heizanlage zu steuern, scheitert im allgemeinen, weil bei geringem Wärmebedarf, also bei kleiner Fördermenge, die Wärmeverteilung im Heizungssystem sehr schlecht wird.Controlling the heating system requirements generally fails because with low heat demand, i.e. with a small flow rate, the heat distribution in the heating system becomes very poor.
Es ist ferner bekannt, bei Heizungsanlagen die Pumpendrehzahl zu verändern, so dass die durch die Umwälzpumpe erzeugte Druckdifferenz im Sinne einer Regelwirkung verändert wird.It is also known to change the pump speed in heating systems, so that the pressure difference generated by the circulation pump is changed in the sense of a control effect.
Bei einer ebenfalls bekannt gewordenen Pumpensammelheizungsanlage ist ein Regelgerät mit einem Witterungsfühler und einem Vorlauffühler verbunden und steuert die Umwälzpumpe.In a pump heating system that has also become known, there is a control device with an outside sensor and a flow sensor connected and controls the circulation pump.
Die vorliegende Erfindung bezweckt , diese Nachteile zu umgehen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel angeordnet sind, um zur Betätigung der Stellvorrichtung mindestens einen Teil der von der Umwälzpumpe erzeugten Druckdifferenz des Fördermediums zu verwenden.The present invention aims to obviate these disadvantages. It is characterized in that means are arranged to to actuate the adjusting device to at least part of the pressure difference of the pumped medium generated by the circulating pump use.
Dabei wird vorteilhafterweise die Aenderung der verwendeten Druckdifferenz durch eine Doppeldrosselung vorgenommen. Eine derartige Aenderunc ergibt bei der Realisierung einen sehr einfachen, betriebsicheren Aufbau der Anlage. Man kann sich zum Aendern der einen oder der andern Drossel bedienen, jenachdem, ob man die ganze Druckdifferenz oder nur einen Teil davon ändern will. Die Anlage wird weiterhin vereinfacht, wenn man als erste Drossel im System eine Festdrossel einbaut.In this case, the change in the pressure difference used is advantageous made by a double throttling. Such a change results in a very simple, safe construction of the system. You can use one or the other throttle to change, depending on whether you use the whole Pressure difference or only a part of it wants to change. The system is further simplified if you are the first throttle in the system incorporates a fixed throttle.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einesThe invention is then for example based on a
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Anlageschemaausschnittes einer Zentralheizungsanlage erläutert.Excerpt from the system diagram of a central heating system.
Aus einem Wärmespender, beispielsweise einem Heizkessel 1, führt eine Heizkesselvorlaufleitung 3 über eine Pumpenvorlaufleitung 5 zu einer Umwälzpumpe 7· Von dieser führt eine Heizungsvorlaufleitung 9 den Wärmeträger zu einem Radiator 11. Nach Abgabe eines Teils seiner Wärme strömt der Wärmeträger durch eine Heizungs-Rücklaufleitung 13 in den Heizkessel 1 zurück. Eine Bypassleitung 15 ermöglicht es, den Heizkessel 1 kurzzuschliessen bzw. zu überbrücken und dem heissen Wärmemedium in der Heizkesselvorlaufleitung 3 kälteres Rücklaufwasser beizumischen. Zum Zweck der Steuerung der Temperatur des in die Pumpensaugleitung 5 gelangenden Wärmeträgers ist in der Heizkesselvorlaufleitung 3 und in der Bypassleitung 15 ein Stellorgan 16 bekannter Bauart mit einem Stellmotor 17 und einem Ventil 19 eingebaut. Die Verbindung der Pumpensaugleitung 5 mit der einen Seite der Stellmembrane 27 erfolgt über eine Leitung 24, diejenige der Pumpendruckleitung bzw. Heizungsvorlaufleitung 9 mit der anderen Seite der Membrane 27 über eine Leitung 26. Ein AussentemperaturfUhler 21 und ein Vorlaufwasser-A boiler flow line 3 leads from a heat source, for example a boiler 1, via a pump flow line 5 to a circulation pump 7 · A heating flow line leads from this 9 the heat transfer medium to a radiator 11. After releasing part of its heat, the heat transfer medium flows through a heating return line 13 back into boiler 1. A bypass line 15 enables the boiler 1 to be short-circuited or bridged and add colder return water to the hot heating medium in the boiler flow line 3. For the purpose of control the temperature of the heat transfer medium reaching the pump suction line 5 is in the boiler flow line 3 and in the bypass line 15 an actuator 16 of known design with a servomotor 17 and a valve 19 installed. The connection of the pump suction line 5 with one side of the control diaphragm 27 takes place via a line 24, that of the pump pressure line or heating flow line 9 with the other side of the membrane 27 via a Line 26. An outside temperature sensor 21 and a flow water
25 temperaturfühler 23 wirken auf ein Regelgerät, das seinerseits ein Druckregelventil 118 beeinflusst,, woduch das Verhältnis Kesselwassermenge : Bypassmenge geändert werden kann. Die Membrane 27 ist auf ihrem Umfang eingespannt und ihre Rückstellkraft basiert auf ihrer Elastizität und auf einer justierbaren Rückholfeder.25 temperature sensors 23 act on a control device, which in turn acts Pressure control valve 118 influences the ratio of the boiler water volume : Bypass volume can be changed. The membrane 27 is clamped on its circumference and its restoring force is based on their elasticity and on an adjustable return spring.
Die Anlage 1st derart abgestimmt, dass bei sinkender Aussentemperatur und mithin sinkender Temperatur im Räume des Radiators 11, .der SoIl-The system is tuned in such a way that when the outside temperature falls and consequently falling temperature in the rooms of the radiator 11, the sol
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wert der Temperatur des Vorlaufwassers steigt und die geforderte Vorlaufwasserternperatur durch Aenderung des Mischungsverhältnisses erreicht wird. Bei sinkender Aussentempeicttur , d.h. bei steigendem Wasser-Vorlauftemperatursollwert, erteilt das Regelgerät 25 dem Druckregelventil 118 einen Schliessimpuls, wodurch die Druckdifferenz steigt. Dieses Ansteigen des Differenzdruckes wird zur Steuerung" des Stellorganes l6 in dem Sinne verwendet, dass die Vorlaufleitung J5 entsprechend geöffnet und die Bypassleitung 15 entsprechend geschlossen, m.a.W. gegen die Schliessstellung hin verstellt wird. Es steigt die Vorlauftemperatur und damit die Wärmeabgabe des Radiators 11, wodurch dem Sinken der Aussentemperatur durch entsprechende Regulierung der Heizungsanlage Rechnung getragen wird und die Temperatur des Zimmers mit dem Radiator 11 im vorgesehenen Temperaturbereich bleibt. Es ist natürlich auch möglich, anstelle des Aussenthermometers ein Zimmerthermometer zu installieren, welches entsprechend auf das Regelgerät 25 einwirkt.value of the temperature of the supply water increases and the required supply water temperature by changing the mixing ratio is achieved. When the outside temperature falls, i.e. when the temperature rises Water flow temperature setpoint, the control device 25 gives the pressure control valve 118 a closing pulse, whereby the pressure difference increases. This increase in the differential pressure is used to control "the actuator l6 in the sense that the flow line J5 opened accordingly and the bypass line 15 closed accordingly, m.a.W. is adjusted towards the closed position. The flow temperature increases and with it the heat dissipation of the Radiators 11, whereby the fall in the outside temperature by corresponding Regulation of the heating system is taken into account and the temperature of the room with the radiator 11 in the intended Temperature range remains. It is of course also possible to install a room thermometer instead of the outside thermometer acts accordingly on the control device 25.
Das Regelgerät 25 ist bezüglich seines Ausgangssignals oder Steuerbefehles den Bedürfnissen des Druckregelventils 118 angepasst. Das Stellorgan l6 ist so dimensioniert und angeordnet, dass es bei extremen Betriebszuständen die Vorlaufleitung J5 voll offen freigibt bzw. die Bypassleitung 15 ganz geschlossen hält oder umgekehrt.The control device 25 is with respect to its output signal or control command adapted to the needs of the pressure control valve 118. The actuator l6 is dimensioned and arranged so that it is at In extreme operating conditions, the flow line J5 is fully open or keeps the bypass line 15 completely closed or vice versa.
Der Erfindungsgedanke kann in dem Sinne verwirklicht werden, dass bei der Ausführung gemäss der beiliegenden Figur die auf die Rücklaufbeimischvorrichtung wirkende Druckdifferenz, erzeugt durch die Umwälzpumpe 7, mittels eines DruckregelVentils 118 in einer Ver-The idea of the invention can be implemented in the sense that in the embodiment according to the accompanying figure, the one on the return admixing device acting pressure difference, generated by the circulation pump 7, by means of a pressure control valve 118 in a
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bindungsleitung II9 zwischen den Druckzuführungsleitungen 2k und 26, z.B. stetig steuerbar, gesteuert wird. Damit wird ein Teil der Druckdifferenz der mit gleichbleibender Drehzahl drehenden Umwälzpumpe 7 zur Regelung verwendet. Die Dimensionierung der Leitungsstücke von der Heizungsvorlaufleitung 9 zum Druckregelventil 118 und vom Druckregelventil 118 zur Pumpenansaugleitung ist dabei wichtig. Der Strömungswiderstand des ersten Leitungsstückes muss grosser sein, als derjenige des zweiten, was mit einer Pestdrossel 120 angedeutet wird. Bei geschlossenem Druckregelventil II8 herrscht der volle Differenzdruck der Umwälzpumpe am Stellorgan Durch Oeffnen des Druckregelventils 118 werden die beiden Leitungen 2k und 26 in dem Sinne über die Leitung II9 kurzgeschlossen, dass sich am Druckdifferenzempfänger , z.B. der Membrane 27, nur noch eine geringe, im Extremfall keine Druckdifferenz mehr aufbauen kann, in jedem Falle aber eine wesentlich geringere, als sie die Pumpe 7 ergibt. Die durch die Leitung II9 strömende Wassermenge ist selbst bei voll offenem Venuil 118 derart gering, dass die Fördermenge und die Druckdifferenz an der Pumpe J praktisch nicht verändert werden. Wenn die ganze von der Pumpe J abgegriffene Druckdifferenz zur Regelung verändert v/erden soll, so bedient man sich der veränderbaren Drossel in Form des Druckregelventils 118. Ist dieses geschlossen, so ist die Druckdifferenz, welche auf den Stellmotor 16 wirkt, maximal. Wenn dagegen die Drossel 120 keine Festdrossel,connection line II9 between the pressure supply lines 2k and 26, for example continuously controllable, is controlled. In this way, part of the pressure difference of the circulating pump 7 rotating at a constant speed is used for regulation. The dimensioning of the line sections from the heating flow line 9 to the pressure control valve 118 and from the pressure control valve 118 to the pump suction line is important. The flow resistance of the first line section must be greater than that of the second, which is indicated by a plague throttle 120. With a closed pressure control valve II8 the full differential pressure exists of the circulation pump on the actuator by opening the pressure control valve 118 are the two lines 2k and 26 short-circuited in the sense via line II9 that the pressure differential receiver, for example of the membrane 27, only a small, in extreme cases can no longer build up a pressure difference, but in any case a significantly lower one than that produced by the pump 7. The amount of water flowing through the line II9 is so small, even when the valve 118 is fully open, that the delivery rate and the pressure difference at the pump J are practically not changed. If the entire pressure difference tapped by pump J is to be changed for control purposes, the variable throttle in the form of pressure control valve 118 is used. If this is closed, the pressure difference which acts on servomotor 16 is maximum. If, on the other hand, the throttle 120 is not a fixed throttle,
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wie gezeichnet, sondern ein Druckegelventil wäre, dann würde vom ganzen DIfferenzdruck nur der Teil vom Pumpenabgang bis zum Druckregelventil 118 erfasst und verändert.as drawn, but a pressure regulating valve, then only the part of the entire differential pressure from the pump outlet to to pressure control valve 118 detected and changed.
Diese Erfindung bringt eo ipso eine weitere Ve«±nfachung der elektrischen Installation mit sich:This invention brings eo ipso a further simplification of the electrical installation with itself:
Die Ub-liche Praxis, bei abgestellter Heizung auch die Umwälzpumpe abzustellen, bedingt für eine automatische Anlage einen zusätzlichen Schalter oder einen Kontakt in der Einrichtung für die " Programmwahl und dessen elektrische Verbindungsleitung zur Umwälzpumpe. Beim beschriebenen Hegelsystem wird zum Abstellen der Heizung die Umwälzpumpe abgestellt. Der Pumpendruck wird null, das Ventil im Kesselvorlauf schliesst und dasjenige im Bypass öffnet sich.The usual practice, with the heating switched off, also the circulation pump to turn off, requires an additional switch or a contact in the facility for the " Program selection and its electrical connection to the circulation pump. In the case of the Hegel system described, the heating is switched off the circulation pump switched off. The pump pressure is zero, the valve in the boiler flow closes and the one in the bypass opens.
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