DE2202095C2 - Umlaufwasserheizer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umlaufwasserheizermit einem Erhitzer, einer Umlaufpumpe, einem Wärmetauscher für Gebrauchswasserbereitung und einem Regler, dessen Stellgröße der Durchfluß von Umlaufwasser durch den Wärmetauscher ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen bekannten Umlaufwasserheizer mit Gcbrauchswasserbereitung die Auslauficmperatur des Gebrauchswassers zu regeln.

Die genaue Regelung der Auslauftemperatur des Gebrauchswassers bietet wegen der ziemlich großen Trägheit des Systems erhebliche Schwierigkeiten.

Bei Gasdurchlauferhitzern wird versucht, eine konstante. einstellbare Aushuf temperatur dadurch an/unähern, daß man die die Auslauf temperatur beeinflussenden Großen, nämlich Wassermenge und Gasmenge, durch Regler konstant hält. Die Regler sind dabei übliche mechanische Regler, bei denen ein von der Durchflußmenge abhängige! Differenzdruck auf einen Schwimme; bzw. eine Membran wirkt und durch die Bewegung des Schwimmers oder der Mem· an eine Drosselöfimmiz veränderbar ist. Durch einun »Tcmperaturwähk-t wird der Sollwert des Wasscrmengenicglcis vciändcrl, und zwai durch mehr oder weniger weites (Minen eines Paiallelkana's zu der Drosselstelii.'. an welcher der auf die Membran wi.rki.-ncU· DiHeien.'drivk er/.'upt wird. Bei dieser, be-L-Mi-mir;. J-'hi'ύΊΐ!iü-:.'c!\ w-.-'iirn '/war ! mfl'ißgiol.'en geregelt, welche die Auslaufismperatut des Wassers beeinflussen. Es erfolgt jedoch keine Regelung der Auslauftemperatur selbst, also keine Messung der Auslauftemperatur mit einem Eingriff, welcher diese

gemessene Tempcratui auf einem konstanten Wert hält. Es bleiben auch Störgrößen unberücksichtigt, wie die Temperatur des zulaufenden Kaliwassers oder der Heizwert des Gases, so daß die Temperatur des auslaufenden Wassers bei vorgegebener Einstellung des

ίο Temperaturwiihleis in relativ weiten Grenzen schwanken kann.

Essind Umlaufwassciheizer bekannt,die mit einem Erhitzer und einer Umlaufpumpe einen Umlauf von warmem Wasser in einem Zentralheizungssystem bewirken. Es ist bekumii, bei solchen Umlaufwasserheizern einen Wärmetauscher vorzusehen, in welchem das erhitzte Umlaufwasscr Wärme an Gebrauehswasser abgibt Hs handelt sieh dabei praktisch um einen von dem Uirljufua.ssei durchflossenen Behalter, in welchem eine \on dem Gebrauchswasser durchflossenc Rohrschlange angeordnet ist. Diese Rohrschlange ist einerseits an eine Kaltwassei/ulciuing anerschlossen und führt andrerseits /α ei ium Zapfhahn. Es ist bekannt. Jie Menge des durch Jen Beh.iltcr siromeiulen Umlaulwassers in Abhängigkeit von der Temperatur des aus Hein Behälter zum Erhitzer zurückströmenden Umlaufwassers einzustellen Es ist weiterhin bekannt, die Temperatur des Umlautwassers zu regeln Bei einem gasbeheizten Umlautwvsserheizer ist beispielsweise /11 diesem Zweck em Vorlaufthermostat vorgesehen, durch den die Gaszufuhr zum Brenner des Erhitzers ein- und aussehaltbar ist. Die Auslauf tempei atur des Gebrauchswassers hängt dabei jedoch von verschiedenen Faktoren, insbesondere der l'emperatur des zulaufenden Kaltwassers und der Zaplmengc, ab, und es ist Aufgabe der Erfindung, diese Einflußgrößen zu erfassen und /u berücksichtigen.

Eine Regelung der Auslauftemperatur des Gebrauchswassers bei einem Umlaufwasserheizcr der eingangs erwähnten Art wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Regler von der Auslauftemperatur des Gebrauchswassers als Regelgröße und von der Zapimenge des Gebrauchswassers als aufgeschalteter Störgröße leaufschlagt ist.

Vorteilhafterweise ist ein zweiter Regler vorgesehen, dessen Regelgröße die Temperatur des Umlaufwassers und dessen Stellgröße die Heizenergiezufuhr ist.

Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Art der Regelung die Auslauftemperatur in befriedigender Weise geiegelt werden kann. Es ist durch den zweiten Regler für eine konstante Temperatur des Umlaufwassers gesorgt Das kann in relativ einfacher Weise, z. B. mittels eines Zweipunktreglers,geschehen. Als Stellgröße für die Auslauftemperaturregelung dient dann die durch den Wärmetauscher fließende Umlaufwassermenge bei der konstanten Temperatur des Umlaufwassers Eine Veränderung dieser Umlaufwassermenge isi mit relativ gelinget Zeitverzögerung möglieh, im Gegensatz /. B. zu einer Regelung über die Heizenergiezufuhr zum Erhitzer. Dabei wird die durch den War metauseher fließende Umlaufwassermenge cinma direkt in Abhängigkeit von der Zapf menge des Ge

fi5 brauehswassers verändert. Bei einer Veränderung de Zapfmenge vsird die Umlaufwassermengt verändert ohne zunächst alvuwai.en. daß sich durch die Verän cleruna der Zapfint-nge die Auslauftemperatur verän

3 ' 4

Jen. Der zweite Regier ist aber außerdem von der rung der durch den Wärmetauscher 16 fließenden

Auslaufte.mperatui als Regelgröße beaufschlagt, so Umlaufwassermenge einsteuert, wobei entsprechend

daß tatsächlich eine echte Regelung der Auslauftem- weniger Wasser über die Überbrückungsleitung 18

peratur stattfindet. fließt. Damit wird der stärkeren Abkühlung des Um-

Das kann in der Weise geschehen, daß durch den 5 laufwassers im Wärmetauscher 16 durch die Rohr-Regler ein Stellveniil für düs Umlaufwasser in Abhim- schlange 28 vorgebeugt und sichergestellt, daß das gegigkeit \on der Zapfmenge mit P-Verhaiten ui.d in zapfte Gehrauchswas.ser nach Durchfließen der Abhängigkeit von der Regelabweichung der Aus- Rohrschlange 28 schon wenigstens annähernd die gehtufiemperaiur mit ^/-Verhalten und ein Stellventil wünschte Auslauftemperatul hat. Verbleibende Abtür die Hei/ciieieiezufuhr zum Erhitzer in Abhängig- »o weichungen von dem Sollwert, die beispielsweise kcit von der Zapimen<;e mit PD- Verhalten und in Ab- durch Schwankungen dci Kaltw assertempcratur hei hängigkeit μη der Regelabweichung der Auslauf- vorgerufen sein können, werden durch zusätzliche temperatur nut P/-Verhalten verstellbar ist. Beaufschlagung des Reglers 38 mit dei Ausiauftem-

Wennvin zweiter Regler für die Umlaufwasseriern- ptratur selbst durch .Li. Wärmefühler 36 ebenfalls

peraiur voigeschen ist kann auch der eiste Regler ¹S herausgeregelt.

eine Fiihrur.gsgröße für den /weiten Regler propor- Fig 2 zeig! .ds IiI. ··. \.· Jiaitbiid des Regelkreise -

lional zu der Zaptmenge liefern. eine abgewandelte Ausiulwungstoim. Mit 40 ist die

Die Erfindung ist nachftehenc! an Atüführungshei- Regelstrecke bezeichnet, unis; .cehend m F- i .a. I Jem

vpii-Un uhr ι Bezugnahme auf die Zeichnungen ;.uher Wärmetauscher 16 ma «i« ■ ¹I. ; t ^ihianti«- 2K Die Re

i.-iliiiiteit. F; 5 ?eigt 20 gelgroße λ entspricht di; Aus'aulicmpeiaiur 7_S . Die

Fig. 1 schemaiisch em erstes, bevorzugtes Ausfüh- Regclsticckc 40 wird \ou einer Stoign.iV; ; in Forn,

ruiKsbeispiel tier Ει ί tuning, der Zaptm«. nee O₁₁ beeinflußt. Als Stellgrößen >T und

!'ig 2 als B!o(ks«.haltnild des Regelki eise eine y2 wiiken be: dei Ausfuhrungsioi m nach F ig. 2 ein

Abwandlung der Ausfvihrungsform \on Fig. 1. mal die I 'mluufwassericmpeia'.u; 7'.,, und die Um·

I- i Li- "^ ais Blockschaltbild des Regelkreises eine *5 kuifwassoi rr,enge Q^ Die Steili'iöL'-e v* ;/',,) vviiii

weiteic Ausfulirungsform dei Erfindung. durch ilen 1.: hi'./ei Kt über die ! !civvnergi:/:i!fiihr 'J,,.

Mit 10 ist ein hrhit/er bezeichnet, beispic-l; weist /H. die dein Hienner /i^i.iv.Mte (.lasmcnge. beein-

ein g isbehei/tci Duahlaufcrhif/cr. Der lirhit/.i. 1 siegt flußt.die wieder ι m von vii. ;n Stell ventil 26bcMimmi

in einem L¹ mlaufkieis mit einem dem Erhitzer nach- wird. Die 1 Jmlautwasi'-1 :<n-nye Ci₁, die di:ieh den

iie.schahi.-ien Speicher 12, und einem Stellventil 14, 3° Wärmctausehei 16 Γ,:._Γ>ΐ >.\i:d i'.ureli e.r. Stellwn'.il

welches das I'mlaufwasser teils duich einen. Wanne- 14 bestimmt.

tausvhcr 16 für die Gehiauchswasserbeieitung und An einem Temperaturn.ihlci 42 wird eine ge-

ails auf eine Überbrückungsleitung 18 gibt. wünschte Iemper.iiur Y" ,„ vorgegei-en und bei 44 mit

Die beiden Zweige 16 und 18 vereinigen sich dann der Isi-Temperatu. I_:<-, verglichen. Das Diffeienzsi-

wieder und tuh.en /ur Saugseite einer Umlaufpumpe 35 gnal, welches der Rt gel.ibweichunf. .v„ entsprich;.

20. die das Umlaufwasser wiedei zu dem Erhitzer 10 wird auf den Reglet 38 >;.-st haltet. Aiii den Rcglei

fördeit. Dei Speicher 12 kann gegebenenfalls von dem 38 wird außerdem die Sturgioije ... nämlich die Zripi-

Wasser\oluiTien der Erhitzerrohrschlangen gebildet menge Q_n, gegeben.

werden. Zwischen dem Speicher 12 und dem Stell« en- Wie aus Fig. 2 crsiuitlK'li ist. überträgt der Rcglei

lil 14 ist ein Temperaturfühler 22 vorgesehen, der ein 40 das Rcgel'ibweiehuiigssiimal .v_H mit /'/-\'<. 1 halten und

Temperatiirsigual auf einen Regler 24 gibt. Der Reg- die Störgröße:* mit /'-Veihalten. Die Ausgangssi-

ler 24 steuert ein Gas-Sicllventil 26, durch welches gnale werden bei 46 addiert und beaufschlagen da.-

die Gaszufuhr zum Erhitzer 10 steuerbar ist. Es ist Stellventil 14 füi die Umlaufwassermenge Q_A.

also ein Regelkreis vorgesehen, wobei üie von dem Das Stellventil 26 ist vor, einem /'/^-Regler 24 ge-

Fühlcr 22 gemessene Temperatur des Umlaufwassers 45 steuert, dessen Eingang \,>n der Stellgröße yl. also

die Regelgröße und die Heizenergiezufuhr, im vorlie- der Umlaufwassertempcratur 7,,, beaufschlagt ist.

gcnden Falle die Gaszufuhr, zum Erhitzer die Stell- Das ist ein geschlossener Regelkreis, der, bezogen auf

größe darstellt. Durch diesen ersten Regelkreis wirci die Regelstrecke 40. eine Rückführung darstellt,

ein Umlauf einer konstanten Umlaufwassermenge bei Dieses Blockschaltbild entspricht bisher im weser.t-

konstanter Temperatur gewährleistet. 5° liehen der Ausführung von Fig. I. Es wird bei der

Der Wärmetauscher 16 enthält eine Rohrschlange Ausführung nach F i g. 2 nun zusätzlich von dem Rcg-28, die einerseits zu einem Kaltwasscranschluß 30 und ler 38 die Sloigröße ζ (Zr.pfmenge Q_n) proportional andererseits zu einem Zapfhahn 32 geführt ist. Auf übe; tragen und bei 48 ;ils Führungsgröße auf den der Einlaufseite ist vor der Rohrschlange 28 ein Regler 24 geschaltet. Der Regler 24 ist also von der Durchflußmesser 34 vorgesehen, der die Zapfmenge 55 Differenz einer durch die Störgröße ζ bestimmten mißt. An der Auslaufseite der Rohrschlange 28 ist Solltemperatur T.₁₍,_; und der tatsächlichen Umlaufein Wärmefühler 36 angeordnet, der zur Messung der wassertemperatur 7",, beaufschlagt. Auslauftemperatur dient. Die von dem Durchfluß- Der f>-Einfluß im Verstärker des 7'., ,-Rcgclkieises messer 34 und dem Wärmefühler 36gelieferten Meß- «.«.-wirkt dabei eine sein schnelle Gasvijntilverstellung werte beaufschlagen einen Regler 38, und zwar der ("> bei schnell·ü (^-Änderungen. Die /'/-übertragung Zapfmengen-Meßwert von dem Durchflußmessei 34 der Regelabweichung .v_H im Verstärker 38 bewirkt. als aufgeschaltete Störgröße und die Auslauftempera- daß im stationären Zustand the Regelabweichung lur des Wäimefiihlers 36 als Regelgröße. Der Regler vollst.mdig /u iiuli gemacht weiden kann. 38 betätigt das Steilventil 14. B«: dei Ausführungsform nach I ig. 3 werden

Bei einer Änderung der Zapfmenge. z.B. dmch ^5 durch den Regier 38 die Stellgrößen _v! tUnilaufwas-

ί hiner, iles Zapfhahnes 32. wird \ on dem Durchfluß- scr temperatur 7", ) und v2 (1 imlaufwassermcnge Q , 1

messer J*4 unmittelbar ein Signal auf den Regler 38 parallel zueinand'ei von dein Regelabweichungssignal

s'eoeben. tier iibu das Steüventi! 14 eine Veigröße- A₁₁ up.! dem Störsignai .: [Q_H) beeinflußt.

Der Regler 38 überträgt das Regelabweichungssigna] x_w mit /'/-Verhalten und das Störgrößensignal ζ in dem einen Kanal mit /'-Verhalten. Die entsprechenden Ausgangssignale weiden bei 50 addiert und über einen Verstärker 52 auf das Stellventil für die durch den Wärmetauscher fließende Umlaufwassermenge geschaltet. Das mit P/-Verhalten übertragene Regelabweichungssignal wird bei 54 mit einem von der Störgröße ζ abgeleiteten, mit PD-Verhalten übertragenen Ausgangssignal des Reglers addiert und auf das Stellventil 26 für die Gaszufuhr /um Brenner des Erhitzers 10 geschaltet.

Hierzu ? Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   \. Umlaufwasserheizer mit einem Erhitzer, einer Umlaufpumpe, einem Wärmetauscher für Gebrauchswasserbereitung und einem Regler, dessen Stellgröße der Durchfluß von Umlaufwasser durch den Wärmetauscher ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (38) vo.i der Auslauftemperatur ( T_H,) des Gebrauchswassers als Regelgröße (x) und von der Zapfmenge (Q_B) des Gebrauchswassers als aufgeschalteter Störgröße (z) beaufschlagt ist.
2. 2. Umlaufwasserheizer na.h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Regler (24) vorgesehen ist, dessen Regelgröße die Temperatur (T_Al) des Umlaufwassers und dessen Stellgröße die Heizenergiezufuhr (C?,,) ist.
3. 3. Umlauf kvasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Regler (38) ein Stellventil (14) für das Umlaufwasser in Abhängigkeit von der Zapfmenge (Q_H) mit P-Verhalten und in Abhängigkeit von der Regelabweichung (x„) der Auslauftempeiatiir (T₁,-) mit P/-Verhalten, und ein Stellventil (26) für die Heizenergiezufuhr (Q,,) mm Erhitzer (10) in Abhängigkeit von der Zapfmenge ((J₁₁) mit PD-Verhalten und in Abhängigkeil von der Regelabweichung (.V₁₄) der AuslautTemperatur (7',.-) mit P/-Verhalten verstellbar ist.
4. 4. Umlaufwasserheizer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regler (38) eine Führungsgröße (T_A$n„) für den zweiten Regler (24) proportional zu der Zapfmenge (Q_B) liefert.