DE202006003334U1

DE202006003334U1 - Vorrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser

Info

Publication number: DE202006003334U1
Application number: DE202006003334U
Authority: DE
Original assignee: LOGOTHERM REGELSYSTEME GmbH
Current assignee: LOGOTHERM REGELSYSTEME GMBH, AT
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: AT7954U1

Abstract

Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser mit einem an einen Pufferspeicher angeschlossenen, chargenweise mit Festbrennstoff befüllbaren Kessel, mit wenigstens einem über einen Vor- und einen Rücklauf mit dem Pufferspeicher verbundenen Heizkreis, mit einem im Wärmeaustausch mit dem Pufferspeicher ladbaren Warmwasserspeicher und mit einer an Temperaturfühler des Pufferspeichers und des Warmwasserspeichers sowie an einen Außentemperaturfühler angeschlossenen Steuereinrichtung für die Leistung des Kessels in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) eine an eine Ausgabeeinheit (21) angeschlossene Rechenstufe zur chargenweisen Vorgabe einerseits der höchstens dem Füllvolumen des Kessels (1) entsprechenden Brennstoffmengen in Abhängigkeit von einem für einen Mittelwert der Außentemperatur vorgegebenen Wärmebedarf des Heizkreises (8) sowie vom Ladezustand des Pufferspeichers (3) und des Warmwasserspeichers (9) und anderseits der Zeitintervalle zwischen den einzelnen Brennstoffchargen aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser mit einem an einen Pufferspeicher angeschlossenen, chargenweise mit Festbrennstoff befüllbaren Kessel, mit wenigstens einem über einen Vor- und einen Rücklauf mit dem Pufferspeicher verbundenen Heizkreis, mit einem im Wärmeaustausch mit dem Pufferspeicher ladbaren Warmwasserspeicher und mit einer an Temperaturfühler des Pufferspeichers und des Warmwasserspeichers sowie an einen Außentemperaturfühler angeschlossenen Steuereinrichtung für die Leistung des Kessels in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf.
Um bei chargenweise mit festem Brennstoff, insbesondere Holz, beschickbaren Kesseln zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser die Beschickungsintervalle zu verlängern und damit den Bedienungskomfort zu erhöhen, werden Pufferspeicher mit einem entsprechend großen Volumen eingesetzt, an die sowohl die Heizkreise als auch der Ladekreis eines Warmwasserspeichers angeschlossen werden. Unter Ausnützung der Ladekapazität des Pufferspeichers kann somit der Wärmebedarf für die Heizung und das Brauchwasser über den Ausbrand der in einer Charge den Kessel zugeführten Brennstoffmenge hinaus gedeckt und damit die Chargierintervalle verlängert werden. Voraussetzung hiefür ist eine während des Abbrandes einer Brennstoffcharge ausreichende Kesselleistung, um nicht nur den jeweils anfallenden Wärmebedarf zu decken, sondern zusätzlich den Pufferspeicher zu laden. Da somit die Kesselleistung an den um die Ladeleistung des Pufferspeichers vermehrten maximalen Wärmebedarf angepaßt sein muß, ist die Kesselleistung bei einem niedrigeren Wärmebedarf zu verringern, was mit Hilfe einer Steuereinrichtung für die Verbrennungsluft des Kessels durchgeführt wird. Die Kesselleistung läßt sich allerdings nur in einem begrenzten Bereich steuern, wenn nicht der Abbrand des Feststoffes unter vorteilhaften Bedingungen gefährdet werden soll. Dies bedeutet, daß bei einem verminderten Wärmebedarf die Überschußwärme nicht genützt werden kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß der chargenweise dem Kessel zuzuführende Brennstoff vorteilhaft genützt werden kann, um bei einer ausreichenden Abdeckung des jeweiligen Wärmebedarfs möglichst lange Intervalle für die chargenweise Beschickung des Kessels mit Brennstoff sicherzustellen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Steuereinrichtung eine an eine Ausgabeeinheit angeschlossene Rechenstufe zur chargenweisen Vorgabe einerseits der höchstens dem Füllvolumen des Kessels entsprechenden Brennstoffmengen in Abhängigkeit von einem für einen Mittelwert der Außentemperatur vorgegebenen Wärmebedarf des Heizkreises sowie vom Ladezustand des Pufferspeichers und des Warmwasserspeichers und anderseits der Zeitintervalle zwischen den einzelnen Brennstoffchargen aufweist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem beispielsweise aufgrund der Außentemperatur zu erwartenden geringeren Wärmebedarf für die Heizung der Heizkessel mit einer im Vergleich zum Füllvolumen des Kessel geringeren Brennstoffmenge zu beschicken ist, um einerseits den jeweiligen Wärmebedarf abzudecken und anderseits den Pufferspeicher zu laden, und zwar unter der Voraussetzung einer vorteilhaften Nutzung des Brennstoffes. Aus diesem Grunde wird über eine Rechenstufe programmbedingt der für das jeweilige Beschickungsintervall benötigte Wärmebedarf für die Heizung aus einem gemittelten Wert der Außentemperatur gegebenenfalls unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs dieses Mittelwertes einerseits und zum Laden des Pufferspeichers und des Warmwasserspeichers anhand der diesen Speichern zugeordneten Temperaturfühler anderseits ermittelt und daraus die zur Abdeckung dieses Wärmebedarfes erforderliche Brennstoffmenge errechnet, was ja aufgrund der bekannten Daten des Kessels ohne weiteres möglich ist. Es kann daher über die Rechenstufe die Brennstoffmenge für jede Charge und das zugehörige zeitliche Intervall für die nächste Beschickung vorgegeben und angezeigt werden, was den Bedienungskomfort erheblich verbessert, zumal mit der Vorgabe der Brennstoffmenge die bei einem geringeren Wärmebedarf erforderliche Abregelung der Kesselleistung ausreichend berücksichtigt werden kann. Da während der Entladung des Pufferspeichers zur Abdeckung des Wärmebedarfes nach dem Ausbrand der jeweiligen Brennstoffcharge der Kessel abkühlt, wird bei der Bemessung der Brennstoffmenge für das nächste Beschickungsintervall vorteilhaft der Energiebedarf zum Aufheizen des Kessels berücksichtigt.
Weist die Steuereinrichtung eine Eingabeeinheit für wenigstens einen den Brennwert des Brennstoffes berücksichtigenden Parameter auf, so können gegebenenfalls unterschiedliche Brennstoffe zum Einsatz kommen, deren Brennwert bei der Berechnung der erforderlichen Brennstoffmenge über die Eingabeeinheit festgelegt wird. Es ist jedoch innerhalb einer Charge die Verwendung unterschiedlicher Brennstoffe zu vermeiden, um Fehlberechnungen auszuschließen.
Um den Pufferspeicher mit einer vorgegebenen Temperatur des Wärmeträgers unabhängig von der jeweiligen Kesselleistung laden zu können, kann die Rücklauftemperatur des Kessels in Abhängigkeit von dessen Vorlauftemperatur gesteuert werden, so daß aufgrund der in Abhängigkeit von der Kesselleistung geregelten Temperaturdifferenz zwischen Kesselvor- und -rücklauf die für die Pufferladung geforderte Vorlauftemperatur des Kessels eingehalten werden kann, gegebenenfalls bei einer geringeren Menge des dem Pufferspeicher zugeführten Wärmeträgers, weil zur Anhebung der Rücklauftemperatur der Vorlauf des Kessels mit dessen Rücklauf über ein Mischventil zu verbinden ist, das über die Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargstellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser in einem vereinfachten Blockschaltbild gezeigt.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Kessel 1 mit einem Füllraum 2 für festen Brennstoff, vorzugsweise Holzscheite, eingesetzt, um einen Pufferspeicher 3 zu laden. Der Ladekreis für den Pufferspeicher 3 weist einen oben in den Pufferspeicher 3 geführten Vorlauf 4 sowie einen Rücklauf 5 mit einer Ladepumpe 6 auf. Zur Einstellung der Rücklauftemperatur dient ein Mischventil 7 über das der Rücklauf 5 mit dem Vorlauf 4 des Kessels 1 verbunden ist.
An den Pufferspeicher 2 ist eine Heizung mit beispielsweise zwei Heizkreisen 8 angeschlossen. Außerdem wird über den Pufferspeicher 2 ein Warmwasserspeicher 9 mit Hilfe eines Wärmetauschers 10 erwärmt. Die Anordnung ist dabei. so getroffen, daß sowohl die Heizkreise 8 als auch der Warmwasserspeicher 9 über einen Vorlaufverteiler 11 und einen Rücklaufsammler 12 an den Pufferspeicher 3 angeschlossen sind. Die Heizkreise 8 sind in üblicher Weise mit einem Heizungsventil 13 und einer Heizkreispumpe 14 versehen, wobei das Heizungsventil 13 als in den Vorlauf des jeweiligen Heizkreises 8 eingeschaltetes, mit dem Rücklauf verbundenes Mischventil ausgebildet ist, um die Vorlauftemperatur des jeweiligen Heizkreises 8 in Abhängigkeit von den eingestellten Parametern der Heizungsregelung zu steuern. Die Ladung des Warmwasserspeichers 4 erfolgt über einen an den Vorlaufverteiler 11 und den Rücklaufsammler 12 angeschlossenen Ladekreis 15, der neben dem Wärmetauscher 10 im Warmwasserspeicher 9 eine Ladepumpe 16 umfaßt. Da die Steuerung der Heizkreise 8 sowie der Ladung des Warmwasserspeichers 9 in bekannter Weise erfolgt, wurde im dargestellten Blockschaltbild diese Steuerung nicht eingezeichnet.
Um die Ladekapazität des Pufferspeichers 3 für eine Verlängerung der Chargierintervalle des Kessels 1 nützen zu können, wird anhand des voraussichtlichen Wärmebedarfs während der einzelnen Chargierintervalle die für jedes Chargierintervall benötigte Brennstoffmenge berechnet, und zwar mit Hilfe einer Rechenstufe einer Steuereinrichtung 17. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung 17 an Temperaturfühler 18 des Pufferspeichers 3 sowie an einen Temperaturfühler 19 des Warmwasserspeichers 9 angeschlossen, so daß über diese Temperaturfühler 18 und 19 der Ladezustand der Speicher 3 und 9 und damit die für das Aufladen dieser Speicher 3 und 9 erforderliche Wärmemenge ermittelt werden kann. Da die Steuereinrichtung 17 außerdem mit einem Außentemperaturfühler 20 verbunden ist, kann aus einem gemittelten Wert der Außentemperatur bzw. des zeitlichen Verlaufes eines solchen gemittelten Außentemperaturwertes der für das jeweils folgende Chargierintervall zu erwartende Wärmebedarf für die Heizkreise 8 aus den bekannten Daten dieser Heizkreise abgeleitet werden. Durch die Rechnerstufe der Steuereinrichtung 17 kann folglich mit Hilfe eines entsprechenden Rechenprogrammes der für das jeweils folgende Chargierintervall abzudeckende Gesamtwärmebedarf einerseits für die Heizkreise 8 und anderseits zum Laden der Speicher 3 und 9 und davon abhängig die Brennstoffmenge ermittelt werden, die zur Bereitstellung dieser Wärmeenergie durch den Abbrand des Brennstoffes im Kessel 1 erforderlich ist. Die berechnete Brennstoffmenge sowie die sich daraus ergebende Länge des Chargierintervalls werden in einer Ausgabeeinheit 21 angezeigt, so daß der Kessel 1 entsprechend bedient werden kann. Kann nicht von einem gleichbleibenden Brennwert des Brennstoffes ausgegangen werden, so ist der Steuereinrichtung 17 ein den jeweiligen Brennwert berücksichtigender Parameter vorzugeben, was mit Hilfe einer Eingabeeinheit 22 vorgenommen werden kann, die vorzugsweise mit der Ausgabeeinheit 21 zu einer Aus- und Eingabeeinheit zusammengefaßt wird.
Die Steuerung der Kesselleistung erfolgt in herkömmlicher Weise über die Verbrennungsluft. Zu diesem Zweck ist eine Steuerventil 23 für die Verbrennungsluft vorgesehen, das von der Steuereinrichtung 17 entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf angesteuert wird, um gegebenenfalls die Kesselleistung in einem vorgegebenen, zulässigen Bereich zu steuern. Aufgrund der Abstimmung der Brennstoffmenge an den verringerten Wärmebedarf ist die Steuerung der Kesselleistung ohne nachhaltigen Einfluß auf die Abbrandbedingungen während des Chargierintervalls möglich.
Damit beim Aufladen des Pufferspeichers 3 der Wärmebedarf der Heizkreise 8 bzw. des Ladekreises 15 für den Warmwasserspeicher 9 gedeckt werden kann, ist für eine entsprechend hohe Vorlauftemperatur des Kessels 1 zu sorgen. Um diese vorgegebene hohe Vorlauftemperatur des Kessels 1 sicherstellen zu können, wird die Rücklauftemperatur im Bedarfsfall angehoben. Zu diesem Zweck wird das Mischventil 7 über die Steuereinrichtung 17 angesteuert, und zwar in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Kessels 1. Sinkt die mit Hilfe eines Temperaturfühlers 24 erfaßte Vorlauftemperatur des Kessels 1 unter einen vorgegebenen Sollwert, so wird das Mischventil 7 über die Steuereinrichtung 17 geöffnet, um die Rücklauftemperatur, die über einen Temperaturfühler 25 erfaßt werden kann, so anzuheben, daß aufgrund der verringerten Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf der Sollwert der Vorlauftemperatur wieder erreicht wird.

Claims

Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers einer Heizung und von Brauchwasser mit einem an einen Pufferspeicher angeschlossenen, chargenweise mit Festbrennstoff befüllbaren Kessel, mit wenigstens einem über einen Vor- und einen Rücklauf mit dem Pufferspeicher verbundenen Heizkreis, mit einem im Wärmeaustausch mit dem Pufferspeicher ladbaren Warmwasserspeicher und mit einer an Temperaturfühler des Pufferspeichers und des Warmwasserspeichers sowie an einen Außentemperaturfühler angeschlossenen Steuereinrichtung für die Leistung des Kessels in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) eine an eine Ausgabeeinheit (21) angeschlossene Rechenstufe zur chargenweisen Vorgabe einerseits der höchstens dem Füllvolumen des Kessels (1) entsprechenden Brennstoffmengen in Abhängigkeit von einem für einen Mittelwert der Außentemperatur vorgegebenen Wärmebedarf des Heizkreises (8) sowie vom Ladezustand des Pufferspeichers (3) und des Warmwasserspeichers (9) und anderseits der Zeitintervalle zwischen den einzelnen Brennstoffchargen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) eine Eingabeeinheit (22) für wenigstens einen den Brennwert des Brennstoffes berücksichtigenden Parameter aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) ein den Vorlauf (4) mit dem Rücklauf (5) des Kessels (1) verbindendes Mischventil (6) zur Regelung der Rücklauftemperatur des Kessels (1) in Abhängigkeit von dessen Vorlauftemperatur ansteuert.