DE19817414A1 - Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Bei einer Heizungsanlage mit einem durch alternative, insbesondere solare Energie beheizten Pufferspeicher (2), einem durch fossile Brennstoffe befeuerten Heizkessel (3) und einem Wärmeverbraucher (4) soll die Nutzung der solaren Energie optimiert werden. Dieses erfolgt einerseits durch eine Rücklaufüberwachung, indem ein Dreiwegeventil (11) nur dann in Richtung Pufferspeicher (2) geschaltet wird, wenn dort ein ausreichendes Wärmepotential, z. B. eine Übertemperatur von etwa 4 K gegenüber dem Rücklauf des Wärmeverbrauchers (4), vorhanden ist und andererseits durch eine solare Vorlaufüberwachung, indem ein Dreiwegeventil (14) vom Pufferspeicher (2) direkt zum Vorlauf des Wärmeverbrauchers (4) geschaltet wird, wenn im Pufferspeicher (2) ein für die Aufheizung bereits ausreichendes Wärmepotential vorliegt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Heizungsanlagen mit einem durch alternative, insbesondere solare Energie
betriebenen Pufferspeicher, einem durch fossile Brennstoffe befeuerten Heizkessel und
mindestens einem Wärmeverbraucher ist es von entscheidender Bedeutung, daß
vorrangig und nur zu den geeigneten Zeiten der Pufferspeicher in den
Wärmeträgerkreislauf eingeschaltet wird. Der Heizkessel sollte nur dann hinzugeschaltet
werden, wenn im Pufferspeicher kein ausreichendes Energiepotential vorhanden ist. Diese
Forderung stellt sich insbesondere bei Großanlagen, bei denen die solare Wärme in
großen Feldern aufgefangen und dann in Großspeichern gespeichert wird, aus denen
Wohnanlagen und ganze Siedlungen zentral mit solarer Wärme versorgt werden können.
Ein Wärmeverteilnetz versorgt in diesem Fall über im Erdreich verlegte Rohrleitungen die
Wohngebäude, in denen eine Hausübergabestation die Energie der Raumheizung und der
Wassererwärmung zur Verfügung stellt.
Bei einer Großanlage dieser Art, aber auch bei einer sonstigen Anlage mit einem solar
beheizten Pufferspeicher und einem Heizkessel ist es wesentlich, daß vorrangig die im
Pufferspeicher gespeicherte solare Energie zur Aufheizung genutzt wird und daß der
Heizkessel nur die noch benötigte Zusatzenergie beisteuert. Es ist aber nicht ausge
schlossen, daß die Temperaturen im Pufferspeicher so gering sein können, daß statt
einer Erwärmung eine Abkühlung des zirkulierenden Wassers erfolgt. Auf der Gegenseite
ist auch nicht ausgeschlossen, daß bei starker Sonneneinstrahlung die Temperaturen im
Pufferspeicher bereits so hoch sein können, daß sie zur Aufheizung des Heizwassers
bereits ausreichen, ohne daß der Heizkessel noch erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dafür geeignete Vor
richtung zu schaffen, mit der die solaren Erträge optimiert dem Wärmeverbraucher zu
geführt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Anwendung der in den Ansprüchen 1
und/oder 4 genannten Maßnahmen und der in den Ansprüchen 7 und/oder 8 genannten
Merkmale.
Gemäß Patentanspruch 1 wird der Rücklauf des Wärmeverbrauchers mittels eines
temperaturabhängig steuerbaren Strömungselementes nur bei ausreichendem
Wärmepotential im Pufferspeicher durch diesen und im anderen Fall direkt durch den
Heizkessel geleitet (Rücklaufüberwachung). Es erfolgt somit wahlweise ein bivalenter
Betrieb oder ein reiner Heizkesselbetrieb, je nachdem, ob genügend Wärme im
Pufferspeicher vorhanden ist oder nicht. Jedenfalls wird ein Abkühlen des zirkulierenden
Wassers im Pufferspeicher bei dort zu niedrigen Temperaturen vermieden.
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Strömungselement, nämlich ein Dreiwegeventil,
vor dem Pufferspeicher erforderlich. Dessen Soll-Stellung, d. h. seine Ausrichtung zum
Pufferspeicher oder direkt zum Heizkessel wird von der Differenz der aktuellen
Temperaturen im Pufferspeicher und im Rücklauf des Wärmeverbrauchers entschieden.
Es empfiehlt sich, die Strömung erst bei einer Temperaturdifferenz über etwa 4 K in
Richtung Pufferspeicher und unter diesem Wert direkt in Richtung Heizkessel zu leiten.
Für die Steuerung des Dreiwegeventiles empfehlen sich zwei übereinander angeordnete
Temperaturfühler im oberen Bereich des Pufferspeichers und ein Temperaturfühler im
Rücklauf des Wärmeverbrauchers. Die Anordnung und die Funktion dieser
Temperaturfühler ist in der Zeichnung dargestellt und in der Zeichnungsbeschreibung
näher erläutert.
Gemäß Patentanspruch 4 wird der Vorlauf des Wärmeverbrauchers mittels eines
temperaturabhängig steuerbaren Strömungselementes bei einem für die Versorgung des
Wärmeverbrauchers alleine bereits ausreichenden Wärmepotential im Pufferspeicher nur
durch diesen und im anderen Fall zusätzlich auch durch den Heizkessel geleitet
(Vorlaufüberwachung). Jetzt erfolgt wahlweise ein reiner Solarbetrieb oder ein bivalenter
Betrieb, je nachdem, ob ein ausreichendes Wärmepotential zur Wärmeversorgung des
Wärmeverbrauchers im Pufferspeicher vorhanden ist oder nicht. Bei ausreichendem
Wärmepotential kann ein Durchströmen des Heizkessels und ein Brennerstart entfallen.
In diesem Fall ist zur Durchführung des Verfahrens ein Strömungselement, nämlich ein
Dreiwegeventil, hinter dem Pufferspeicher erforderlich. Dessen Soll-Stellung, d. h. seine
Ausrichtung vom Pufferspeicher direkt zum Vorlauf des Wärmeverbrauchers oder
zunächst zum Heizkessel wird von den aktuellen Temperaturen im Pufferspeicher
entschieden. Sofern diese über einem festgelegten Sollwert liegen, wird der Wasserstrom
unter Umgehung des Heizkessels direkt zum Wärmeverbraucher gelenkt. Nur im anderen
Fall erfolgt eine zusätzliche Durchströmung des Heizkessels zur weiteren Erwärmung des
Heizwassers.
Die Steuerung des Dreiwegeventiles erfolgt zweckmäßigerweise durch die im oberen Be
reich des Pufferspeichers übereinander angeordneten Temperaturfühler, deren Funktion in
diesem Zusammenhang weiter unten beschrieben wird.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:
Fig. 1 und Fig. 2 Je eine Prinzipskizze einer Anlage zur Durchführung der
erfindungsgemäßen Verfahren und
Fig. 3 Eine Anlage für einen konkreten Anwendungsfall.
Die Heizungsanlage besitzt einen mit solarer Energie aus einem Solarkollektor 1 beheizten
Pufferspeicher 2, einen mit fossilen Brennstoffen befeuerten Heizkessel 3 und einen
Wärmeverbraucher 4 mit Heizkreisen 5 und Warmwasserbereitern 8. Die Förderung des
Wasserstromes erfolgt durch eine temperaturabhängig über einen Regler 6 gesteuerte
Zirkulationspumpe 7. Nähere Einzelheiten dieser Steuerung sind nicht dargestellt, da sie
nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören. Von den für den Betrieb notwendigen
Temperaturfühlern und Strömungselementen sind nur diejenigen dargestellt, die mit dem
Erfindungsgegenstand in unmittelbarer Beziehung stehen. Zu diesem Zweck wesentlich
sind gemäß Fig. 1 ein Temperaturfühler 9 im Rücklauf 10 des Wärmeverbrauchers 4, ein
Dreiwegeventil 11 vor dem Pufferspeicher 2 sowie zwei übereinander liegende
Temperaturfühler 12, 13 im oberen Bereich des Pufferspeichers 2. Durch diese Elemente
ist wahlweise ein bivalenter Betrieb bei vorhandenem Wärmepotential im Pufferspeicher 2
oder ein reiner Heizkesselbetrieb zu bewirken. Der untere Temperaturfühler 12 im
Pufferspeicher 2 ermittelt die Temperatur an dieser Stelle und zeigt damit an, ob nutzbare
Wärme vorhanden ist. Liegt diese Temperatur mindestens etwa 4 K höher als die
Temperatur am Temperaturfühler 9 im Rücklauf 10, dann wird das Dreiwegeventil 11 in
Richtung Pufferspeicher 2 gestellt, der jetzt in Reihe mit dem Heizkessel 3 durchströmt
wird. Die Wärme im Pufferspeicher 2 wird zum Vorwärmen des Wassers genutzt. Sobald
die Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Temperaturfühler 13 im Pufferspeicher 2
und dem Temperaturfühler 9 im Rücklauf 10 unter etwa 4 K abfällt, ist alle nutzbare
Wärme dem Pufferspeicher entnommen. Das Dreiwegeventil 11 wird jetzt direkt in
Richtung Heizkessel 3 geschaltet, so daß nur noch eine direkte Aufheizung durch diesen
erfolgt. In dieser Stellung bleibt das Dreiwegeventil 11 so lange, bis der untere
Temperaturfühler 12 im Pufferspeicher 2 und der Temperaturfühler 9 im Rücklauf 10
wieder eine Temperaturdifferenz über etwa 4 K und damit ein nutzbares Wärmepotential
im Pufferspeicher 2 ermitteln.
Eine eigenständige, aber auch ergänzende Funktion ist in Fig. 2 dargestellt. Zu diesem
Zweck sitzt ein Dreiwegeventil 14 hinter dem Pufferspeicher 2, dessen Steuerung über die
beiden Temperaturfühler 12, 13 im oberen Bereich des Pufferspeichers 2 erfolgt. Wenn
der untere Temperaturfühler 12 eine Temperatur über einem vorgegebenen
Sollwert mißt, wird das Dreiwegeventil 14 direkt in Richtung Wärmeverbraucher 4
geschaltet. Die Wassererwärmung erfolgt jetzt nur im Solarbetrieb. Sobald am oberen
Temperaturfühler 13 jedoch der festgelegte Sollwert unterschritten wird, ist dieses ein Indiz
dafür, daß die Wärme im Pufferspeicher 2 alleine zur Aufheizung nicht mehr ausreicht. Das
Dreiwegeventil 14 wird wieder in Richtung Heizkessel 3 geschaltet, so daß ein bivalenter
Betrieb erfolgt.
In den Fig. 1 und 2 sind die wesentlichen Elemente der besseren Übersicht halber getrennt
dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Teile, insbesondere das
Dreiwegeventil 11 vor und das Dreiwegeventil 14 hinter dem Pufferspeicher 2 in einer
Anlage zu integrieren, da sie sich in ihrer Wirkung im Sinne der Optimierung der Nutzung
von solaren Erträgen ergänzen. Eine solche Anlage für einen konkreten Anwendungsfall ist
in Fig. 3 dargestellt. In dieser sind analog Fig. 1 und Fig. 2 nur die Zirkulationspumpe 7 und
die Dreiwegeventile 11, 14 in einer Zentralstation beziffert. In dieser sind auch weitere
Strömungs- und Steuerungselemente angeordnet, die zum Teil schon allgemein bekannt
sind, etwa ein weiteres Dreiwegeventil als Mischventil im Vorlauf des Wärmeverbrauchers,
durch welches bei Bedarf eine Vorlaufbegrenzung erfolgen kann, sofern die
Vorlauftemperatur den notwendigen Sollwert überschreitet. Selbst bei überhöhten
Vorlauftemperaturen (bedingt durch entsprechende Temperaturen vom Heizkessel oder
solaren Pufferspeicher) wäre die Vorlauftemperatur damit auf das notwendige Maß zu
reduzieren und die Rücklauftemperaturen entsprechend niedrig, was den Eintrag von
solarer Wärme optimiert.
Claims (8)
1. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, mit einem durch alternative,
insbesondere solare Energie beheizten Pufferspeicher (2), einem durch fossile Brennstoffe
befeuerten Heizkessel (3) und mindestens einem Wärmeverbraucher (4),
dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf des Wärmeverbrauchers (4) mittels eines
temperaturabhängig steuerbaren Strömungselementes nur bei ausreichendem
Wärmepotential im Pufferspeicher (2) durch diesen und im anderen Fall direkt durch den
Heizkessel (3) geleitet wird (Rücklaufüberwachung).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das vor dem Pufferspeicher (2) angeordnete Strömungsele
ment in Form eines Dreiwegeventiles (11) ab einer etwa 4 K höheren Temperatur im
Pufferspeicher (2) als im Rücklauf (10) des Wärmeverbrauchers (4) in Richtung
Pufferspeicher (2) und unter diesem Wert direkt in Richtung Heizkessel (3) geschaltet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß von zwei übereinander angeordneten Temperaturfühlern
(12, 13) im oberen Bereich des Pufferspeichers (2) der untere Temperaturfühler (12)
gemeinsam mit einem Temperaturfühler (9) im Rücklauf (10) des Wärmeverbrauchers (4)
ab einer Temperaturdifferenz von etwa 4 K das Dreiwegeventil (11) in Richtung
Pufferspeicher (2) und der obere Temperaturfühler (13) gemeinsam mit dem
Temperaturfühler (9) unter diesem Wert das Dreiwegeventil (11) direkt in Richtung
Heizkessel (3) schaltet.
4. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf des Wärmeverbrauchers (4) mittels eines
temperaturabhängig steuerbaren Strömungselementes bei einem für den
Wärmeverbraucher bereits ausreichenden Wärmepotential im Pufferspeicher (2) von
diesem direkt in den Vorlauf zum Wärmeverbraucher (4) und im anderen Fall zusätzlich
auch durch den Heizkessel (3) geleitet wird (Vorlaufüberwachung).
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das hinter dem Pufferspeicher (2) angeordnete Strömungs
element in Form eines Dreiwegeventiles (14) ab einer Temperatur im Pufferspeicher über
einem festgelegten Sollwert direkt in Richtung Wärmeverbraucher (4) und unter diesem
Wert zunächst in Richtung Heizkessel (3) geschaltet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß von zwei übereinander angeordneten Temperaturfühlern
(12, 13) im oberen Bereich des Pufferspeichers (2) der untere Temperaturfühler (12) über
dem festgelegten Sollwert das Dreiwegeventil (14) direkt in Richtung Wärmeverbraucher
(4) und der obere Temperaturfühler (13) unter diesem Wert das Dreiwegeventil (14) in
Richtung Heizkessel (3) schaltet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
gekennzeichnet durch ein temperaturabhängig steuerbares Strömungselement in Form
eines Dreiwegeventiles (11) vor dem Pufferspeicher (2) und durch zwei übereinander
angeordnete Temperaturfühler (12,13) im oberen Bereich des Pufferspeichers (2) und
einen zusätzlichen Temperaturfühler (9) im Rücklauf (10) des Wärmeverbrauchers (4) zum
Ermitteln einer Temperaturdifferenz als Steuergröße für das Dreiwegeventil (11).
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 bis 6,
gekennzeichnet durch ein temperaturabhängig steuerbares Strömungselement in Form
eines Dreiwegeventiles (14) hinter dem Pufferspeicher (2) und durch zwei übereinander
angeordnete Temperaturfühler (12, 13) im oberen Bereich des Pufferspeichers (2) zum
Ermitteln absoluter Temperaturwerte als Steuergröße für das Dreiwegeventil (14).
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DE19817414A Expired - Fee Related DE19817414C2 (de) | 1998-04-18 | 1998-04-18 | Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2386801A1 (de) * | 2010-05-10 | 2011-11-16 | Rehau AG + Co | Verfahren zum Aktivieren eines Zusatz-Wärmeerzeugers einer Heizungsanlage eines Gebäudes |
EP2522918A2 (de) | 2011-05-13 | 2012-11-14 | Viessmann Werke GmbH & Co. KG | Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage |
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CH692217A5 (de) * | 1996-01-29 | 2002-03-15 | Vaillant Gmbh | Verfahren zur Steuerung einer Wasserheizanlage |
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1998
- 1998-04-18 DE DE19817414A patent/DE19817414C2/de not_active Expired - Fee Related
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EP2522918B1 (de) * | 2011-05-13 | 2014-04-02 | Viessmann Werke GmbH & Co. KG | Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage |
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DE19817414C2 (de) | 2003-02-27 |
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