DE2533909C3 - Steuervorrichtung für eine Sammelheizungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Sammelheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist aus der DE-OS 19 44 195 eine elektronische, außentemperaturabhängig gesteuerte Ventilregelung für eine Heizungsanlage bekannt geworden, die ein Mischventil aufweist, das impulsmäßig angesteuert ist und wobei die Impulsfläche ein Maß für die Verstellung des Mischers ist. Eine Brauchwasserbereitung ist hierbei nicht vorgesehen.

Es ist weiterhin eine elektrische Heizungsanlage bekannt geworden, bei der der Verbraucher von einem Leistungsschalter beaufschlagt ist, der dem Verbraucher je nach seinem Behstungszustand Leistungsinipulse zuführt, wobei die Impulsbreite abhängig von der gewünschten Last ist, vgl. DE-OS 23 12 995. Es handelt sich hierbei nicht um eine Flüssigkeitsheizung, auch ist eine Brauchwasserbereitung nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend von der Erkenntnis, daß eine Anpassung der Wärmequelle an den Zustand des Verbrauchers über eine Einstellbarkeit des Puls-Pausen-Verhältnisses der Betriebszustände der Wärmequelle möglich ist, die Aufgabe zugrunde, bei einer außentemperaturabhängigen Steuerung der Anlage bei Gebrauchswasserbereitung die Raumtemperatur konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Der erzielbare technische Fortschritt liegt darin, daß bei einem bestimmten, vom Zustand der Heizanlage abhängigen Puls-Pausen-Verhältnis der Einschaltzeiten der Wärmequelle nach einer Periode der Gebrauchswasserbereitung dieses Verhältnis nicht beibehalten wird, d.h. außentemperatur- oder heizkurvenabhängig gesteuert ist, sondern daß das Verhältnis geändert wird, um bei der nächsten Einschaltperiode die für den Heizkreis ausgefallene Betriebszeit der Wärmequelle nachzuholen. Hieraus ergibt sich eine Minimierung der Schalthäufigkeit der Wärmequelle. Dies wiederum hat eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Wärmequelle sowie eine Minimierung der Geräuschbelästigung der Benutzer zur Folge.

Anhand der Fig. I bis 7 der Zeichnungen ist ein

Ausführungsbeispiel zusammen mit Kenndaten der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schemabild einer Sammelheizungsanlage mit Brauchwasserbereitung,

F i g. 2 und 3 Diagramme über Einschaltfrequenz- und Dauer.

F i g. 4 und 5 Diagramme über Schaltfrequenzen.

F i g. 6 ein Diagramm mit der Einschaltdauer und der Außentemperatur als Variable und

F i g. 7 gleichfalls ein Diagramm mit der Einschaltdauer und der Temperaturabweichung vom Sollwert als Variable.

In allen sieben Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Eine Sammelheizungsanlage gemäß F i g. 1 weist eine Wärmequelle 1 in Gestalt eines elektrisch, mit Gas oder öl beheizten Durchlaufwasserheizers auf, der Wasser über eine Rücklpufleitung 2 zugeführt und über eine Vorlaufleitung 3 abgeführt wird. Über eine Pumpe 4 gelangt das Wasser zu einem Vorrangumschaltventil 5, das von einem Wasserschalter 6 beaufschlagt ist. Vom Vorrangumschaltventil 5 führt eine Leitung zu einem Brauchwasserwärmetauscher 7, der über eine Leitung 8 an die Rücklaufleitung 2 angeschlossen ist.

Durch den Brauchwasserbereiter 7 führt eine Wärmetauscherrohrschlange 9, über die eine Kaltwasserzulaufleiiung 10 unter Einschluß des Wasserschalters 6 mit einem Warmwasserzapfventil Il verbunden ist. Parallel zu dem Kreis 7, 8 des Gebrauchswasserbereiters ist der Heizkreis mit Vorlaufleiti.ng 12, Rücklaufleitung 13 und stilisiert dargestellten Heizkörper 14 vorgesehen.

Die Wärmequelle weist noch den eigentlichen Wärmeerzeuger in Form eines Gasbrenners 15 auf, der von einem Ventil 16 gesteuert ist. Die Wärmequelle ist über ein Steuergerät 17 von einem Außentempcraturfühler 18 beaufschlagt.

Das Steuergerät 17 schaltet nun nach Maßgabe des in der Anlage vorhandenen Zustandes das Ventil 16. Durch öffnen und Schließen des Ventils 16 sind unterschiedliche Ein- und Ausschaltzeiten des Brenners, demgemäß der Wärmequelle, erreichbar. Durch entsprechendes Ansteuern des Ventils können so unterschiedliche Einschalt/Ausschaltimpulse erreicht werden, deren Pulspausenverhältnis variabel ist. Es können weiterhin bei gleichbleibendem Pulspausenverhältnis die Frequenzen der Schaltvorgänge verändert werden.

Anhand des Diagramms der F i g. 2 wird die Funktion des Anmeldungsgegenstandes nach F i g. I erläutert:

In der Ordinate ist der Schaltzustand des Wärmequcl· lenstellgliedes 16 angezeigt, in der Abzisse die Zeit. Es entsteht eine Rechteckmäanderkurve 20, die auch an der Meßstelle 25 gewonnen werden kann, deren oberhalb der Abszisse r liegende Kurvenabschnitte 21 die Einschaltimpulse und deren Kurvenstücke 22 die Ausschaltimpulse darstellen. Man sieht, daß während einer Zeit von i'o bis fi das Stellglied 16 den Gasdurchlaß zum Brenner 15 öffnet, so daß die Wärmequelle 1 in Betrieb ist. Vom Zeitpunkt f| bis zum Punkt ti ist die Wärmequelle außer Betrieb. Die Zeitdauer von ίο— fi bzw. von Ip-h bedeutet die Schaltfrequenz der Wärmequelle, die an die Kapazität einerseits des Gebrauchswasserbereiterkreises, andererseits des Heizkreises anzupassen ist. Zum Zeitpunkt /3 wird über den Zapfschalter 6 warmes Wasser angefordert, indem das Zapfventil 11 aufgedreht ist. Als Folge des Zapfens von Gebrauchswasser steuert das Vorrangumschaltventil um. Solange das Vor-angumschaliventil umgesteuert

hat, gelangt kein Wasserstrom in den Heizkreis zur Speisung der Heizkörper 14. Somit fallen für den Heizkreis drei Wärmeimpulse 23. die in Fig.2 gestrichelt eingezeichnet sind. aus. Aus der F i g. 3 geht die Zapfzeit zwischen den Zeitpunkten U und fs hervor, die diesen Schaltzeiten entspricht Nach Beendigung der Zapfzeit schaltet das Vorrangumschaltventil wieder zurück, so daß ab dem Zeitpunkt U, bis zum Zeitpunkt t₇ ein um den Inhalt der fehlenden Impulse 23 vergrößerter Einschaltimpuls 24 auf den Heizkreis 14 gelangt. Somit wird der geringfügige Temperaturabfall, der durch Umschaiten der Wärmequelle auf den Brauchwasserkreis im Heizkreis verursacht wurde, kompensiert.

Falls die Heizkörper 14 eine relativ niedrige Wärmekapazität gegenüber der Wärmequelle aufweisen, so wird eine solche Sammelheizunsjsanlage nach dem Diagramm der Fig.4 außentemperaturabhängig beaufschlagt:

Um Baumtemperaturschwankungen zu vermeiden, sind die Einschaltimpulse 21 relativ klein, sie liegen zwischen zu ihnen relativ großen Ausschaltimpulsen 22. Je größer die Kapazität des Heizkörpers ist, desto länger kann bei gleicher Raumtemperaturkonstanz die Zykluszeit bei gleichem Wärmebedarf sein (s. F i g. 5).

Wird bei einer solchen Heizungsanlage andererseits ein Verbraucher 14 mit relativ großer Wärmekapazität beaufschlagt, so wird mit Vorteil die Frequenz des Püli-Pausen-Verhältnisses relativ groß belassen, so daß man eine Kurve 20 erheblich kleinerer Frequenz bekommt. Anders ausgedrückt, die Periodendauer des Einschalt- und Ausschaltimpulses ist erheblich größer als bei der Kurve nach Fig-4. Somit lassen sich Sammelheizungsanlagen bzw. Wärmequellen in der Frequenz und im Puls-Pausen-Verhältnis an Verbraueher unterschiedlicher Wärmekapazitäten anpassen.

Aus dem Diagramm nach, Fi g. 6 ist ersichtlich, daß die Einschaltdauer der Wärmequelle oder auch das Puls-Pausen-Verhältnis mit fallender Außentemperatur, die vom Außentemperaturfühler 18 dem Steuergerät 17

ίο mitgeteilt wird, wächst. IZs ist nun möglich, die Sammelheizungsanlage mit Kurven 26 bzw. 27 unterschiedlicher Steilheit zu fahren. Je größer das Puls-Pausen-Verhältnis ist, um so kleiner können die zulässigen Tümperaiurschwankungen in der Vorlaufleitung des

Heizkreises gehalten werden.

Es ist hier also möglich, durch Variation des Puls-Pausen-Verhältnis* es und auch der Frequenz die Wärmequelle an die Kapazität des Verbrauchers anzupassen. Dies ist z. B. dann wichtig, wenn eine Wärmequelle nach dem Maximalbedarf des angeschlossenen Heiz- und Brauchwasserkreises bemessen ist, der Heizkreis aber z. B. infolge Schließens vorhandener Thermostatventile kaum Wärme abzunehmen im Standeis¹.

Bei dem Diagramm nach F i g. 7 ist die Einschaltdauer bzw. das Puls-Pausen-Verhältnis variabel mit der Regelabweichung. Es ist hier nun möglich, die Steuerung so arbeiten zu lassen, daß mit wachsender Regelabweichung die Einschaltdauer bzw. das Puls-Pausen-Verhält- nis der Steuerung zunimmt. Somit können Kurven 28 bis 30 unterschiedlicher Steilheit entstehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuervorrichtung für eine von einem AuBentemperaturfühler abhängige Sammelheizungsanlage mit einer stellgliedgesteuerten Wärmequelle, einem Verbraucher, bestehend aus einem Heizkreis sowie einem Gebrauchswasserbereiter, die beide über eine Vorrangumschaltvorriclitung angefahren werden und Verbindungsleitungen zwischen Wärmequelle und dem jeweiligen Verbraucher, wobei das Stellglied in Abhängigkeit von den Signalen des Außentemperaturfühlers das Verhältnis der Wärrnequellen-Ein- und Ausschaltzeiten steuert, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Vorrangumschaltung für Sammelheizbetrieb ausgefallene Einschaltzeiten (23) nach Beendigung ((5) der Vorrangumschaltung nachgeholt werden, indem eine der folgenden Einschaltzeiten um die Ausfallzeit verlängert wird.