DE2427641B2 - Einrichtung zur regelung der ruecklauftemperatur einer heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Bei einer Speicherheizanlage ist der Speichervorlauf über ein Dreiwegeventil mit dem Heizungsvorlauf und der Speicherrücklauf mit dem Heizungsrücklauf verbunden. Eine Bypaßleitung verbindet den Heizungsrücklauf mit dem Dreiwegeventil des Heizungsvorlaufs. In die Speicherrücklaufleitung ist ein Rücklauftemperaturbegrenzer eingeschaltet.

Die Entladung des Warmespeichers wird über ein Dreiwegeventil stellenden Raumtemperaturregler geregelt.

Fordert der Raumtemperaturregler Wärme an, so wird die Heizkreisvorlaufleitung mit der Speichervorlaufleitung verbunden. Es gelangt maximal 105⁰C heißes Wasser in den Heizkreis.

Kann über die Heizkörper nicht genügend Wärme abgestrahlt werden, so erhöht sich die Temperatur über die am Rücklauftemperaturbegrenzer eingestellte Temperatur, so daß die Rücklaufleitung abgesperrt wird.

Die in der Heizungsvorlaufleitung angeordnete ⁶^ Pumpe kann nun nur wenig oder kein Wasser mehr fördern. Die Vorlauftemperatur sinkt ab und das Regelgerät öffnet das Dreiwegeventil ganz. Durch Abkühlen der Rücklaufleitung öffnet der Rücklauftemperaturbegrenzer. Die Vnrlaiifnnmpe fördert nun über das voll geöffnete Dreiwegeventil max. 105⁰C warmes Wasser in die Vorlaufleitung. Die Heizkörper werden stark aufgeheizt. Hierdurch gelangt wieder Wasser mit zu hoher Temperatur in den Rücklauf, und das Begrenzerventil schließt.

Diese Regelkreisschwingungen sind unerwünscht, da sie sich aufschaukeln können und eine Raumtemperaturregelung nicht mehr gewährleistet ist. Weiterhin isit es al·· nachteilig anzusehen, daö außer der Regeleinrichtung eine zusätzliche, von der ersten Regeleinrichtung unabhängige und nur von dem Rücklaufwasser beaufschlagte Regeleinrichtung in die Temperaturregelung eingreift.

Aus der Zeitschrift »Wärme-, Klima- und Sanitärtechnik«, Dezember 1970, S. 412, Bild 16, ist eine witterungsabhängige Vorlauftemperaturregeleinrichtung für einen Fernheizanschluß mit Maximalbegrenzung der Rücklauftemperatur bekanntgeworden. Der Fernlieizanschluß ist hierbei über eine Vor- und Rücklaufleitung mit Heizkörpern verbunden, zwischen Vor- und Rücklaufleitung ist eine Bypaßleitung mit einem Rückschlagventil vorgesehen. In die Rücklaufleitung /si hinter dem Bypaßleitungsartsehluß, der mit einem Rückschlagventil versehen ist, ein Magnetventil vorgesehen, das von einem Regler geöffnet und geschlossen werden kann. Auf den Regler wirken ein Außentemperatur-, ein Vorlauftemperatur- und ein Rücklauftemperaturfühler ein. Diese Regeleinrichtung weist Zwci-Punkt-Verhalten auf und befaßt sich nicht mit dem Problem einer von einem Speicher beaufschlagten Heizungsanlage.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine proportionale Regelung der Rücklauftemperatur einer Speicherheizungsanlage vorzunehmen, wobei der Istwert der Rücklauftemperatur einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein schwingungsfreies und optimales Entladen des Speichers möglich ist.

Aus dem Unteranspruch ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Anhand der F i g. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Speicherheizanlage mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,

Fig.2 ein elektrisches Schaltbild der Regeleinrichtung.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten jeweils die gleichen Einzelheiten.

In F i g. 1 ist eine Elektro-Speicherheizeinrichtung mit einem Wasserspeicher 1 dargestellt. Eine Heizeinrichtung 2 beheizt über eine Leitung 3 und eine Speichervorlaufleitung 4 den Speicher 1. Das Wasser des Speichers 1 gelangt über eine Speicherrücklaufleitung 5, eine Leitung 6, eine Pumpe 7, ein Magnetventil 8 und eine weitere Leitung 9 zur Heizeinrichtung 2.

Die Speichervorlaufleitung 4 ist über einen Eingang 10 eines Dreiwegemischventils 11 mit einem Ausgang 12 verbunden. An dem Ausgang 12 ist eine Heizkreisvorlaufleitung 13, in welche eine Umwälzpumpe 14 eingebaut ist, angeschraubt. Die Heizkreisvorlaufleitung 13 mündet in einen Heizkörper 16, von welchem eine Heizkreisrücklaufleitung 17 zu einem Verzweigungspunkt 18 führt, der mit der Speicherrücklaufleitung 5 korrespondiert. Eine Bypaßleitung 19 verbindet einen Ausgang 20 des Dreiwegemischventils ii mit dem Verzweigungspunkt 18.

Ein Vorlauftemperaturfühler 21 ist an der Heizkreis-

Vorlaufleitung 13 angeschraubt und wirkt über eine Leitung 22 auf einen Regler 23.

An die Rücklaufleilung 5 ist in der Nahe des Verzweigungspunktes 18 ein weiterer Temperaturfühler 24 angebracht, welcher über eine Leitung 25 den ■> Regler 23 beeinflußt. Der Regler 23 betätigt über eine Leitung 26 einen Antrieb 27 des Dreiwege-Mischventils II. Auf den Regler 23 wirken weiterhin über eine Leitung 28 ein Raumlemperaturfühler 29 und über eine Leitung 30 ein an der Außenwand 31 angebrachter Witterungsfühler 32.

In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ohne Raumtemperaturfühler dargestellt.

Eine Reihenschaltung aus einem temperaturabhängigen Widerstand 35, einem Potentiomeier 36 und einem Widersland 37 ist einerseits über einen Verzweigungspunkt 38 mit negativer Spannungsquelle 39 und andererseits über einen Verzweigungspunkt 40 mit positiver Spannungsquelle 41 verbunden.

Parallel zum temperaumibhängigen Widerstand 35 ist ein Widerstand 42, parallel zu dem Potentiometer 36 ist die Reihenschaltung eines weiteren temperaturabhängigen Widerstandes 43 und eines Widerstandes 44 geschaltet.

Vom Verzweigungspunkt 40 führt eine Leitung 45 zu einem temperaturabhängigen Widerstand 46, der in Reihe mit einem Potentiometer 47 an den Verzweigungspunkt 38 angeschlossen ist.

Ein Widerstand 48 ist über eine Leitung 49 an einen Verzweigungspunkt 50 der beiden Widerstände 43 und 44 angeklemmt Vom Verzweigungspunkt 51 zwischen dem Widerstand 46 und dem Potentiometer 47 führt eine Leitung 52 zu einem positiven Eingang 53 eines Operationsverstärkers 54. Der invertierende Eingang 55 des Operationsverstärkers 54 ist über eine entgegengerichtete Diode 56 mit dem Ausgang 57 und mit einem Widerstand 58 verbunden. Die beiden Widerstände 48 und 58 sind über einen virtuellen Nullpunkt 59 mit einer elektronischen Schaltung 60 verbunden. Die elektronisehe Schaltung 60 beinhaltet einen summierenden Integrierer und einen Schwellwertschalter, dessen Ausgangssignal auf den Integrieret· zurückgekoppelt wird. Von dem Schwellwertschalter wird über eine Leitung 61 ein Relais 62 gesteuert.

Von einer Wechselspannungsquelle 63 führt eine Leitung 64 über einen Heizwiderstand 65 des thermischen Antriebs 27 zu einem Relaiskontakt 66 eines Arbeitskontaktes 67. Ein Kontakt 68 des Relais 62 ist über eine Leitung 69 mit der Wechselspannungsquelle 63 verbunden.

Die Temperatur des Wassers im Speicher 1 beträgt maximal 105⁰C. Dieses heiße Wasser gelangt über die Vorlauileitung 4 und den Mischer 11 in die Heizkreisvorlaufleitung 13. Die Temperatur des Heizungsvorlaufs 13 wird vom Vorlauftemperaturfühler 21 erfaßt und dem Regler 23 mitgeteilt. Das heiße Wasser gelangt über den Heizkörper 16, wo es abhängig von der Raumtemperatur abkühlt, und über die Heizkreisrücklaufleitung in die Speicherrücklaufleitung 5. Hier wird die Temperatur des Wassers von dem Rücklauftemperaturfühler 24 erfaßt und ebenfalls dem Regler 23 als Istwert mitgeteilt.

Überschreitet nun die Speicherrücklauftemperatur

viiwii WiiiotWiiUui^ii »τ wi 1, SO AmG Gwi KCgiCr GCTürt ίϊ* beeinflußt, daß der Heizkreisvorlaufleitung 13 soviel kälteres Hcizkreisrücklauiwasser über die Bypaßleiuing 19 beigemischt wird, daß die Speicherrücklauftemperutur abgesenkt wird. Die Speichcrrücklauftemperatur wird so auf einem konstanten Wert gehalten.

Ist der Wärmebedarf des zu heizenden Raumes sehr groß und unterschreitet die Heizkreisrücklauftemperatur die maximal für den Speicherrücklauf zulässige Temperatur, so findet keine Beeinflussung der Regelung durch den Spticherrücklauftemperaturfühler statt. Die Regelung wird jetzt ausschließlich durch die Komponenten der Raum-, Außen- und Vorlauftemperatur bestimmt.

Der in F i g. 2 durgestellte Temperaturfühler 35 mißt die Außentemperatur, der temperaturabhängige Widerstand 43 fühlt die Vorlauftemperatur ab. Die beiden gemessenen Parameter können mittels Potentiometer 36 verstellt und den Bedürfnissen des Bedienenden angepaßt werden. Das Ergebnis der Messung gelangt als Spannungswert über den Widerstand 48 auf den virtuellen Nullpunkt 59.

Der temperaturabhängige Widerstand 46 erfaßt die Rücklauftemperatur. Der Sollwert der Temperatur kann am Potentiometer 47 eingestellt werden. Der Soll-istvergleich gelangt in Form einer tempera' irabhängig veränderlichen Spannung zum positiven Eingang 53 des Operationsverstärkers 54. Die Spannung am invertierenden Eingang 55 ist durch den Widerstand 58 und den virtuellen Nullpunkt 59 bestimmt.

Überschreitet die Höhe der Spannung am positiven Eingang 53 die Spannungshöhe am invertierenden Eingang 55, in diesem Falle 0 Volt, so wird der Operationsverstärker 54 durchgesteuert. Die Spannung des Ausgangs 57 wird über die Diode auf den invertierenden Eingang 55 gegengekoppelt, so daß der Operationsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor von 1 : 1 arbeitet. Proportional zur Temperaturerhöhung steigt die Spannung am Ausgang 57. Wird die eingestellte Temperatur unterschritten, d.h., unterschreitet die Spannung am Eingang 53 die Spannung am invertierenden Eingang 55, so erscheint am Ausgang 57 ein negatives Signal. Dieses Signal hat keine Auswirkungen auf die Regelung, da es durch die Diode 56 abgeblockt wird.

Der virtuelle Nullpunkt 59 stellt gleichzeitig einen Surnmenpunkt für den in der elektronischen Schaltung 60 angeordneten, summierenden Integrierer dar. Dem Integrierer ist ein Schwellwertschalter nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal den Eingang des Integrierers beeinflußt. Es entsteht am Ausgang des Schwellwertschalters ein Taktsignal, dessen Pulspausenverhältiiis abhängig ist von der Außen-, Vorlauf- und Rücklauftemperatur.

Überschreitet die Rücklauftemperatur den eingestellten Wert, so werden die Pausenzeiten verlängert, während die Pulszeiten verkürzt werden. Der Heizwiderstand 65 wird weniger angesteuert, und das Mischventil 11 steuert um. Der Wasserstrom wird stärker über die Bypaßleitung 19 abgelenkt. Derselbe Vorgang spielt sich ab, wenn z. B. die Außen- und/oder die Vorlauftemperatur steigen. Da zwischen den Temperaturen und dem Puls-Pausenverhältnis Proportionalität besteht, wird das Mischventil 11 kontinuierlich verstellt. Somit können keine Regelschwingungen auftreten. Durch eine unterschiedliche Bewichiung der Widerstände 48 und 58 kann, eine utiterschiedüche Bewertung der Temperatureinflüsse erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Rücklauftemperatur einer Heizungsanlage mit einem Wärmespeicher sowie Heizkörpern, die über eine Vor- und Rücklaufleitung miteinander verbunden sind, wobei Vor- und Rücklaufleitung mit einer Bypaßleitung verbunden sind und in Serie mit dem Wärmespeicher ein den Heizmediumstrom drosselndes Stellglied vorgesehen ist und mit einem auf das Stellglied einwirkenden Regler, dessen Eingänge mit einem Außentemperatur- oder Raumtemperatur-, einem Mischmediumvorlauf- und einem Rücklauftemperaturfühler, der den Heizkörpern nachgeschaltet ist, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als in der Vorlaufleitung (4) des Wärmespeichers (!) angeordnetes Dreiwegemischventil (U) ausgebildet und der Rücklauftemperaturfühler (24) zwischen dem Wärmespeicher (I) und Bypaßleitungsabzweig (18) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit auf den als Verstärker ausgebildeten Regler einwirkenden Gebern in Form temperaturabhängiger Widerstände und einem Stellglied für den Mischer sowie einem Sollwertgeber in Form eines Potentiometers, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung des lemperaturabhängigen Widerstandes (46) mit dem Potentiometer (47), wobei der Verbindungspunkt (51) zwischen diesen beiden Widerständen (46, 47) mit dem positiven Eingang (53) des Operationsverstärkers (54), dessen invertierter Eingang (55) über eine Diode (56) mit einem Ausgang (57) und über einen Widerstand (58) mit einem Summenpunkt (59) des einen Verstärker aufweisenden Stellgliedes verbunden ist.