DE19810320C2 - Anlage zum Heizen und zum Erzeugen von Warmwasser mit zentraler Steuerung und Zusatzsteuerung - Google Patents

Anlage zum Heizen und zum Erzeugen von Warmwasser mit zentraler Steuerung und Zusatzsteuerung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Anlage ist bereist bekannt (FR 27 26 351 A1).
Aus DE 31 21 596 A1 ist ferner bereits eine Regelung für Heizungsanlagen bekannt, bei der die Vorlauftemperartur des Wärmeerzeugers in Abhängigkeit von Kennwerten einzelner Heizkreise eingestellt wird. Schliesslich ist aus DE 40 06 494 A1 ein Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage be­ kannt, durch die unwirtschaftliche Betriebszustände vermieden werden sollen, indem jeder Betreiber dem Regler seine Abwe­ senheitszeit eingibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Anlage zu vervollkommnen, um dadurch den Betrieb im Bereich der einzel­ nen Kreise und die zentrale Steuerung des einzelnen Verbrauchs zu erleichtern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den denjenigen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung unter Schutz gestellt.
Indem die Temperatur der wärmeführenden Flüssigkeit durch die Hauptsteuerung gesteuert wird, kann der Betrieb des einen oder anderen Verbrauchers zugelassen oder unterbunden werden, was auch immer die Betriebseinstellung dieser Verbraucher sein mag.
Auf diese Weise wird die Erzeugung von Warmwasser für den Sa­ nitärbereich nur während vorgegebener Zeitabschnitte zugelas­ sen, z. B. am frühen Vormittag, am Mittag und am Abend.
Da nur zu diesen Zeiten große Mengen an Warmwasser erzeugt werden müssen, ist es unnötig, diesen Warmwasser erzeugenden Verbrauchern wärmeführende Flüssigkeit während der anderen Ta­ geszeiten zu liefern oder die Lieferung zuzulassen, umso mehr, als die Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit zur Erzeugung von Sanitär-Warmwasser erhöht werden muß.
Ebenso verhält es sich mit der Versorgung des Heizungskreises. Wenn der Heizungskreis eine Fußbodenheizung ist, darf dieser Kreis, da die Temperatur der wärmeführenden Flüssigkeit nicht einen bestimmten, im allgemeinen sehr niedrigen Wert über­ schreiten soll, nicht direkt mit der wärmeführende Flüssigkeit versorgt werden, da die Temperatur der wärmeführende Flüssig­ keit größer als ein gewisser Grenzwert ist.
Aber es stört nicht, daß der Fußboden-Heizungskreis, der mit Speicherung arbeitet, nicht in den Zeitabschnitten versorgt wird, in denen die evtl. Versorgung für diejenigen Verbräuche notwendig ist, die eine wärmeführende Flüssigkeit mit einer sehr viel höheren Temperatur erfordern.
Umgekehrt werden dadurch Übergangs-Wärmetauscher oder Misch­ ventile überflüssig, deren Aufbau, Funktionsweise und Regulie­ rung im allgemeinen kompliziert ist, die sonst den Fußboden- Heizungskreis mit einer Flüssigkeit mit einer angepaßten Tem­ peratur versorgen würden, die jedoch aus einer wärmeführende Flüssigkeit mit einer sehr viel höheren Temperatur gewonnen werden müßte.
Die Freigaben zur Versorgung der Verbraucher, die eine wärme­ führende Flüssigkeit mit erhöhter Temperatur erfordern, er­ folgt entsprechend dem in der Zusatzsteuerung gespeicherten Prioritätsgrad.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung:
  • - wenigstens bestimmte Verbraucher dürfen nur dann in Betrieb sein, wenn die Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit grö­ ßer oder kleiner als ein Wert ist oder zwischen zwei Werten liegt, wobei diese Grenzwerte in der Zusatzsteuerung gespei­ chert sind;
  • - jeder Verbraucher ist mit einem Fühler für die Eingangstem­ peratur und einem Fühler für die Ausgangstemperatur sowie einem Durchflußmeßgerät ausgestattet, die ihre Meßwerte an die Zusatzsteuerung weitergeben, um den Energieverbrauch von jedem Verbraucher zu steuern;
  • - die Hauptsteuerung erhält ihre Temperaturprogramme in Form von Tagesprogrammen.
Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht eine sehr wirksame Steuerung von einzelnen, unabhängigen Heizungen, indem die Verluste in der Hauptvorlauf- und -rücklaufleitung durch exak­ te Anpassung der Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit an die Bedürfnisse der Verbraucher und an die Betriebszeiten des Hauptkessels oder die Zuführung von wärmeführender Flüssigkeit vermieden werden.
Die Anlage ermöglicht eine Fernsteuerung und Fernerfassung des Verbrauchs jedes einzelnen Kreises durch die Messungen der Eintritts- und der Austritts-Temperaturen bei den Verbrauchern und der Durchflußmenge der wärmeführende Flüssigkeit durch die Verbraucher.
Schließlich benachteiligt der Kreis überhaupt nicht die Benut­ zung eines einzelnen Kreises, indem er es jedem Verbraucher überläßt, die von ihm gewünschte Temperatur des Warmwassers und die Temperatur der Heizung durch die Regelungskurve des Umgebungsfühlers zu bestimmen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Ausführungsform einer Heizungsanlage detaillierter beschrie­ ben, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch darge­ stellt ist:
  • - die Fig. 1 ist eine Ansicht einer Anlage, die die zentrale Quelle und einen einzelnen, unabhängigen Kreis zeigt,
  • - die Fig. 2 ist ein Schema eines Programms für eine Primär­ flüssigkeit für eine Außentemperatur kleiner als 5° und für mit Sanitär-Warmwasserspeichern ausgestattete einzelne Kreise,
  • - die Fig. 3 ist ein demjenigen in Fig. 2 entsprechendes Pro­ gramm-Schema für eine Außentemperatur zwischen 5° und 15° für mit einem Sanitär-Warmwasserspeicher ausgestattete einzelne Kreise,
  • - die Fig. 4 ist ein Programm-Schema für die Temperatur der Primärflüssigkeit für einzelne, mit Sanitär- Warmwasserspeichern ausgestattete Kreise für den Betrieb in der Sommerperiode.
Gemäß Fig. 1 betrifft die Erfindung eine Heizungsanlage zum Heizen und/oder zum Erzeugen von Warmwasser für den Sänitärbe­ reich. Diese Anlage umfaßt eine zentrale Heizungsquelle 1, z. B. einen Wasserkessel oder einen aus dem städtischen Fernhei­ zungsnetz gespeisten Wärmetauscher.
Diese zentrale Heizungsquelle 1 wird durch eine Hauptsteuerung 2 mittels entsprechender Programme gesteuert, die weiter unten erläutert werden.
Die zentrale Heizungsquelle 1 speist einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4. Die verschiedenen einzelnen Kreise sind parallel zueinander am Vorlauf 3 und am Rücklauf 4 angeschlossen. Ein Beispiel eines solchen Kreises ist zwischen den Stockwerken 5 und 6 gezeigt.
Der einzelne Kreis umfaßt am Eingang einen Absperrschieber 1001 durch das der Kreis abgestellt werden kann, und am Aus­ gang eine Absperrschieber 101, der ebenfalls ein Ventil zum Feinabgleich des Kreises bildet.
Hinter dem Absperrschieber 100 ist der Kreis mit einem Tempe­ raturfühler 103 verbunden, der die Eintrittstemperatur der wärmeführenden Flüssigkeit für die Steuerung erfaßt. Der Füh­ ler 103 liefert ein Temperatur-Signal S1.
Hinter dem Temperaturfühler 103 ist die Zuführleitung 102 an ein mit einem Stellglied 105 versehenes Ventil 104 mit mehre­ ren Anschlüssen (a), (b), (c) angeschlossen.
Dieses Ventil mit mehreren Ausgängen 104 versorgt die Verbrau­ cher des einzelnen Kreises oder ermöglicht, diese Verbraucher kurzzuschließen.
Der erste Verbraucher U1 ist ein mittels der Zuführleitung 106 mit dem Ausgang (a) des Ventils 104 verbundener Sanitär-Warm­ wasserspeicher. Diese Leitung 106 ist mit einem Eingangs-Tem­ peraturfühler 107 versehen, der ein Temperatursignal S2 lie­ fert.
Am Ausgang ist der Kreis der wärmeführenden Flüssigkeit, die den Verbraucher U1 durchfließt, durch eine Leitung 108 mit Hilfe eines Durchflußzählers 110 und eines Temperaturfühlers 111 mit der Rückleitung 109 verbunden. Dieser Kreis kann mit­ tels eines Absperr- und Entleerungsventils 112 unterbrochen werden.
Der Temperaturfühler 111 liefert ein Signal S3.
Der Verbraucher U1 ist ebenfalls mit einem Temperaturfühler 113 versehen, der in die zu erwärmende Flüssigkeit (Warm­ wasser) eintaucht und ein Temperatursignal S4 liefert.
Der Verbraucher U1 erhält durch den Zulauf 114 Warmwasser und liefert dieses Warmwasser bei Bedarf durch den Auslaß 115.
Der Kreis umfaßt auch einen mit dem Ausgang (b) des Ventils 104 verbundenen Verbraucher U2, z. B. einen Heizkörper-Kreis oder einen Fußbodenheizungs-Heizschlangen-Kreis.
Er kann auch zwei Kreise umfassen, aber diese Möglichkeit ist nicht dargestellt.
Der zweite Verbraucher U2 wird anhand des Ventils 104 durch eine Zuführleitung 115 versorgt. Diese Leitung ist mit einem Temperaturfühler 116 versehen, der ein Temperatursignal S5 liefert. Der Kreislauf der wärmeführenden Flüssigkeit durch­ quert den Verbraucher U2 (z. B. eine Gruppe von Heizkörpern) und tritt durch die Rückführleitung 117 wieder aus, die mit einem Durchflußzähler 118, einem Temperaturfühler 119, der ein Temperatursignal S6 liefert, und einem Absperrventil 120 ver­ sehen ist, das eine Entleerung ermöglicht. Dieser Ausgang ist ebenfalls mit der Rückführleitung 109 verbunden.
Der Verbraucherkreis U2 ist mit einem Temperaturfühler oder Umgebungsthermostat 121 ausgestattet, der die Temperatur in den zu heizenden Räumen erfaßt. Der Temperaturfühler 121 lie­ fert ein Ausgangssignal S7.
Schließlich ist der Ausgang (c) des Ventils 104 durch die Lei­ tung 130 direkt mit dem Rücklauf verbunden. Im allgemeinen um­ faßt das Ventil genausoviele Ausgänge a, b, c usw. wie es Ver­ braucher Ui gibt, die eine unabhängige Steuerung und auch ei­ nen direkten Ausgang zur Rückleitung 109 erfordern.
Die Anlage umfaßt eine Zusatzsteuerung 122 in jedem Raum, die die verschiedenen Signale empfängt, und zwar:
  • - S1: das Signal entspricht der Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit am Eingang des einzelnen Kreises (Leitung 102),
  • - S2: das Signal des Temperaturfühlers 107 (Wärmefühler) der wärmeführenden Flüssigkeit am Eingang des ersten Ver­ brauchers U1,
  • - S3: das vom Temperaturfühler 111 (Kältefühler) gelieferte Temperatur-Signal am Ausgang des Verbrauchers U1,
  • - S4: das Signal des Temperaturfühlers des Warmwassers 113 des Verbrauchers U1,
  • - S5: das Signal des Temperaturfühlers 116 der warmen wärme­ führende Flüssigkeit am Eingang des zweiten Verbrau­ chers U2,
  • - S6: das Signal des Temperaturfühlers 119 (Kältefühler) am Ausgang des Verbrauchers U2,
  • - S7: das vom Umgebungstemperatur-Fühler 121 gelieferte Si­ gnal.
Der Steuerkreis 122 empfängt auch, entweder direkt oder gemäß Programmierung, die Grenzwerte zur Systemsteuerung, wie:
  • - die maximale Temperatur des Sanitär-Warmwassers TECSM,
  • - die minimale Temperatur des Sanitär-Warmwassers TECSm,
  • - die maximale Heizungstemperatur TCHM,
  • - die minimale Heizungstemperatur TCHm.
Der Kreis 122 kann auch die Einstelltemperaturen für das Sani­ tär-Warmwasser und die Heizung empfangen. Diese Signale können sich nach den Fühlern 113 und 121 richten und parallel zu den Signalen S4 und S7, die diese Fühler liefern, geliefert wer­ den.
Der Fühler 103 ist dazu bestimmt, die Versorgung von dem und dem Verbraucherkreis mit wärmeführender Flüssigkeit zu unter­ binden, wenn die Temperatur der zufließenden wärmeführende Flüssigkeit (S1) nicht gewissen Temperaturbedingungen ent­ spricht.
Z. B. muß dann, wenn der Verbraucherkreis U2 ein Fußboden- Heizungskreis ist, die Versorgung dieses Kreises, da die Tem­ peratur am Boden eine sehr niedrige Grenze nicht überschreiten darf, verhindert werden, sobald die Temperatur der wärmefüh­ rende Flüssigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert über­ schreitet.
Ebenso muß dann, wenn die vom Fühler 103 gemessene Temperatur der wärmeführenden Flüssigkeit zu niedrig, d. h. zumindest kleiner als die für das Sanitär-Warmwasser geregelte Tempera­ tur ist, der wärmeführenden Flüssigkeit der Eintritt in den Verbraucher U1 verwehrt werden, da diese wärmeführende Flüs­ sigkeit sich im Verbraucher U1 erwärmen und so die Flüssigkeit abkühlen würde.
Der Kreis 122 empfängt auch die Signale S8, S9 der Durchfluß­ mengenzähler 110, 118, was eine Steuerung des Kalorienver­ brauchs ermöglicht, sei es durch Anzeige am Kreislauf 122, sei es durch Fernübertragung dieser Informationen.
Die zentrale Quelle 1 wird durch einen Steuerkreis 2 gesteu­ ert, der verschiedene Temperatur-Programme (Wasserprogramme) in Abhängigkeit von der Außentemperatur enthält.
Tatsächlich hat im allgemeinen in einem Heizungskreis, der mit einem Kreis zur Erzeugung von Sanitär-Warmwasser kombiniert ist, der sehr punktuelle oder nur sehr kurz währende Verbrauch von Sanitär-Warmwasser in bezug auf die Beheizung von Räumen wegen der sehr großen Trägheit einer solchen Heizung Vorrang.
Das oder die Programme des Steuerkreises 2 werden durch eine Scheibe 200, 300, 400 dargestellt, von denen Beispiele in den Fig. 2, 3, 4 wiedergegeben sind.
Gemäß Fig. 2 weist die Scheibe 200 Bereiche zur Regelung der Ausgangstemperatur des Wasserkessels 1 auf. Diese stundenbezo­ genen Regelungsbereiche geben die Höhe der Temperatur für die wärmeführende Flüssigkeit an.
Es gibt einen Bereich 201 für eine Temperatur von 50° zwischen 23 Uhr und 5 Uhr (Nachttemperatur) und einen Bereich 202 von 80° zwischen 5 Uhr morgens und 23 Uhr (Tagtemperatur). Dieses Temperaturprogramm bezieht sich auf einzelnen Kreis mit einem Gerät zur Aufbereitung von Sanitär-Warmwasser und einen Kreis zum Heizen mit Heizkörpern.
Die Wahl der Temperaturhöhen läßt den Betrieb der Verbraucher. U1 und U2 zu, wobei dennoch der Vorrang des Verbrauchers U1 im Hinblick auf den Verbraucher U2 berücksichtigt werden kann. Der Vorrang wird durch die Zusatzsteuerung 122 sichergestellt.
Die Fig. 3 entspricht einem Programm für eine Periode einer zwischen 5° und 15° liegenden Übergangs-Außentemperatur. Die­ ses Programm ist für einen einzelnen Kreis bestimmt, der mit einem Gerät zur Sanitär-Warmwasserbereitung und einem Kreis zum Heizen mit Hilfe von Heizkörpern ausgestattet ist. Dieses auf der Scheibe 300 veranschaulichte Programm umfaßt einen Be­ reich 301 mit auf 40° festgelegten Temperaturen, der dem zwi­ schen 23 Uhr und 5 Uhr liegenden Zeitabschnitt (Nachttempera­ tur) und einem Bereich von 65° zwischen 5 Uhr und 23 Uhr (Tagtemperatur) entspricht.
Der Vergleich dieses Programms mit denjenigen der Scheibe 200 in Fig. 2 zeigt, daß die von der zentralen Heizquelle gelie­ ferte wärmeführende Flüssigkeit in den beiden Bereichen eine kleinere Temperatur als im Programm 300 hat, da bei nicht so tiefer Außentemperatur der Bedarf an Wärme von der wärmefüh­ renden Flüssigkeit weniger groß ist.
Die Fig. 4 zeigt ein Programm 400 für die Wahl der Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit in der Sommerperiode, oder noch allgemeiner dann, wenn das Heizen weder erwünscht noch zuge­ lassen ist, um jeweils mit Hilfe des Fühlers 103 und des Si­ gnals S1, das er an den Steuerkreis 122 sendet, den Betrieb der Heizkörper zu unterbinden.
Das in Fig. 4 dargestellte Programm umfaßt drei Bereiche er­ höhter Temperatur 401, 402, 403, die den Zeitabschnitten von 5 bis 8 Uhr, 11 bis 14 Uhr, 17 bis 20 Uhr entsprechen. Zu diesen Zeiten ist es notwendig, daß das Gerät zur Sanitär-Warmwasser­ bereitung versorgt werden kann. In den Intervallen ist die Temperatur der Umgebungstemperatur angenähert, d. h. sie liegt bei 20°.
Die Heizung ist in der Nacht und am Tag abgestellt. Dieses Beispiel zeigt, daß, wenn die minimale Temperatur zur Versorgung des Heizungskreises auf 70° oder 80° festgelegt ist, da die Temperatur der wärmeführende Flüssigkeit kleiner als die­ ser Grenzwert ist, aufgrund der entsprechenden Einstellung des Ventils 104, die durch das durch den Zusatzsteuerungs-Kreis 122 gesteuerte Stellglied 105 bewirkt wird, ausschließlich das Gerät zur Sanitär-Warmwasserbereitung (Warmwasserspeicher) versorgt werden kann.
Die erfindungsgemäße Anlage ist leicht in bereits vorhandene Installationen zu installieren, d. h. in Installationen, die mit einem Heizkessel, einem Vorlauf und einem Rücklauf sowie einzelnen, die Verbraucher U1 (Warmwasserspeicher) und U2 (Heizkessel-Kreis) oder Ui (andere Heiz-Kreise) ausgestattet sind. Es reicht, einfach die verschiedenen Ventile, darunter das Ventil 104, und die Temperaturfühler sowie die Durchfluß­ zähler und die zentrale Steuerungsanlage einzubauen.
Dieser Kreis veranschaulicht den Vorteil, keinerlei Verbindung mit dem Heizkessel zu benötigen.
Die Übertragung der Meßwerte für eine Fernsteuerung kann mit Hilfe einer gewöhnlichen Telefonleitung vom Zusatzsteuergerät 122 aus erfolgen.

Claims (3)

1. Heizungsanlage zum Heizen und/oder zum Erzeugen von Warmwasser für den Sanitärbereich, die mehrere einzelne, von einer zentralen Heizquelle (1) ausgehende Kreise mit einer wärmeführenden Flüssigkeit versorgt, wobei
  • - diese einzelnen Kreise parallel zueinander zwischen dem Vorlauf (3) und dem Rücklauf (4) der zentralen Quelle (1) angeschlossen sind,
  • - die zentrale Quelle (1) wärmeführende Flüssigkeit in einer konstanten Menge (d) und mit einer vorgegebenen Temperatur (t) an sämtliche einzelne Kreise liefert und
  • - jeder einzelne Kreis folgendes aufweist:
  • - ein Ventil (104) mit einem mit dem Vorlauf (3) ver­ bundenen Eingang, mehreren Ausgängen (a, b, c), einem gesteuerten Stellglied (105), das den Eingang mit nur einem der Ausgänge (a, b, c) des Ventils ohne Über­ deckung zwischen den Ausgängen verbindet,
  • - wobei der einzelne, keinerlei Mittel zur Regulierung der Durchflussmenge aufweisende Kreis durch das Ventil (104) hindurch versorgt und an den Rücklauf (4) angeschlossen ist und einen Verbraucher (U1), der Warmwasser für den Sanitärbereich erzeugt, und/oder einen oder mehrere Verbraucher (U2, Ui) von Heizungs­ wasser umfasst, wobei diese Verbraucher (U1, U2, Ui) an jeweils einen Ausgang (a, b, c) des Ventils (104) angeschlossen sind, sowie eine Rückflussleitung (130) aufweist, die einen der Ausgänge (c) des Ventils (104) mit dem Rücklauf verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
  • - sie in an sich bekannter Weise eine die zentrale Heizungsquelle (1) steuernde Hauptsteuerung aufweist, um die Temperatur der wärmeführenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von einem entsprechend der Betriebszu­ lässigkeit der Verbraucher (U1, U2, Ui) festgelegten Programms zu steuern, und dass sie eine mit jedem einzelnen Kreis verbundene Zusatzsteuerung (122) enthält, welche das Ventil (104) abhängig von der mit einem Temperaturfühler (103) erfassten Temperatur der von der Heizungsquelle (1) zulaufenden wärmeführenden Flüssigkeit steuert, wobei der Betrieb der einzelnen Verbraucher (Ui) damit abwechselnd in Abhängigkeit von dem durch die Hauptsteuerung (2) vorgegebenen Temperatur-Zeit-Programm des Wärmeträgers erfolgt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbraucher (U1, U2) mit einem Eingangs-Temperatur­ fühler (107, 116) und einem Ausgangs-Temperaturfühler (111, 119) sowie einem Durchflusszähler (110, 118) ausge­ stattet ist, die ihre Signale (S2, S5, S3, S6, S8, S9) an die Zusatzsteuerung (122) liefern, um den Energieverbrauch von jedem Verbraucher (Ui) zu steuern.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuerung (2) ihre Temperaturprogramme in Form von Tagesprogrammen erhält.
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