DE2607495A1

DE2607495A1 - Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2607495A1
Application number: DE19762607495
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Friedrich; Manfred Lehnert
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1976-02-21
Filing date: 1976-02-21
Publication date: 1977-09-01

Description

Regeleinrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Solche Regeleinrichtungen sind bekannt, es handelt sich hier um Zweipunktregelungen. Der Ist-Wert der Regelgröße schwingt dabei mit einer mehr oder weniger großen Frequenz innerhalb von Grenzen um den Soll-Wert.
Es ist weiterhin die sogenannte thermische Rückführung bei Raumthermostaten bekanntgeworden, bei der einem Raumtemperaturfühler durch Beheizung eine höhere Temperatur als die Ist-Temperatur des Raumes vorgetäuscht wird, um die Regelschwingungen in der Amplitude zu verkleinern. Bei diesen Raumthermostaten ist jedoch der Anteil der thermischen Rückführung konstant und der Rauminhalt des Aufstellungsraums unverändert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Heizungsanlage mit Brauchwasserbereitung im Durchlaufverfahren die Amplitude der Regelabweichungen des ausfließenden erwärmten Brauchwassers zu minimieren und die Maximalleistung der Wärmequelle voll der Brauchwasserbereitung zugute kommen zu lassen.
Diese Aufgabe wird bei der Regeleinrichtung der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Hiermit wird als Vorteil erreicht, daß die Amplitude der Regelabweichung in der Temperatur des Brauchwassers unabhängig vom Brauchwasser-Zapfstrom minimiert wird, d. h. die Regelabweichung ist bei großem Brauchwasserstrom genauso klein wie bei minimalem Brauchwasserstrom. Durch die Veränderung der thermischen Rückführung wird erreicht, daß die Wärmequelle, z. B. ein Kessel, bei großer Entnahme von Brauchwasser nicht mehr abgeschaltet wird, so daß die Maximal leistung des Kessels voll den Brauchwasserbereiter beaufschlagt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Inhalt haben.
Es zeigen: Figur l eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage, Figur 2 ein Kennlinienfeld.
Eine Warmwasser-Heizungsanlage 1 mit Bereitung warmen Gebrauchswassers weist eine Wärmequelle 2 in Gestalt eines von einem Gasbrenner 3 beheizten Kessels 4 auf, dessen Brenner 3 über eine Gas-Zuleitung gespeist(5) ist, in der ein Magnetventil 6 angeordnet ist, dessen'Erregerspule 7 im Zuge einer elektrischen Leitung 8 liegt.
Von der Wärmequelle 2 geht eine Vorlaufleitung 9 ab, die zu einer Speisepumpe 10 für einen Radiatoren 11 enthaltenden Heizweig 12 führt, der über eine mit einem Rückschlagventil 13 versehene Rücklaufleitung 14 mit der Wärmequelle 2 verbunden ist.
Von der Vorlaufleitung 9 zweigt eine Gebrauchswasserbereiter-Vorlaufleitung 15 ab, in die eine Speisepumpe 16 eingeschaltet ist und die zu einem als Wasser-Wasser-Wärmetauscher ausgeführten Gebrauchswasserbereiter 17 führt, der über eine mit einem Rückschlagventil 18 versehene Rücklaufleitung 19 an die Wärmequelle 2 angeschlossen ist. Der Gebrauchswasserbereiter 17 weist in seinem Inneren eine Rohrschlange 20 auf, die mit der Wärmequelle 2 verbunden ist, sein Innenraum 21 steht über eine Kaltwasser-Zulaufleitung 22, in die ein Fluid-Strom-Messer 23 eingefügt ist, mit dem Kaltwassernetz in Verbindung. Der Strommesser 23 besteht aus einer Venturidüse 24, die über Messleitungen 25 und 26 mit einem Membran-Differenzdruckmesser 27 verbunden ist. Die Membrane 28 des Differenzdruckmessers 27 ist mit einem Stellstift 29 verbunden, der seinerseits mit einem Schleifer 30 eines Potentiometers 31 verbunden ist. Ein Anschluß 32 des Potentiometers 31 ist an den Mp-Leiter einer Spannungsquelle 33 angeschlossen. Ein anderer Anschluß 34 korrespondiert mit einem Kontakt 35 eines Schließers 36.
Der Schleifer 30 ist über eine elektrische Zuleitung 37 mit einem Heizwiderstand 38 verbunden, dessen anderes Ende 39 mit dem Potentiometeranschluß 34 verbunden ist. Dem Heizwiderstand 38 ist ein Ausdehnungstemperaturfühler 40 zugeordnet, dessen Meßleitung 41 mit einer weiteren Meßleitung 42 eines ähnlichen Ausdehnungstemperaturfühlers 43 gekoppelt ist. Beide Meßleitungen 41 und 42 sind mit einer Stelleitung 44 verbunden, die auf den Schließer 36 eines elektrischen Ausschalters einwirkt, der im Zuge der Leitung 8 liegt.
Hierbei ist die Phase R aÄ den Kontakt 35' angeschlossen.
Der Ausdehnungsfühler 43 liegt im Zuge einer Gebrauchswasser-Zapfleitung 45, die mit dem Innenraum 21 des Gebrauchswasserbereiters 17 verbunden ist.
Die in Figur 1 dargestellte Heizungsanlage hat folgende Funktion, wobei lediglich der Teil der Anlage, der zur Gebrauchswasserbereitung dient, betrachtet wird.
Es wird davon ausgegangen, daß die gesamte Anlage aufgeheizt ist, insbesondere das im Innenraum des Gebrauchswasserbereiters 17 befindliche Gebrauchswasser erwärmt ist.
Wird nun ein Zapfventil 46 geöffnet, so daß ein relativ kleiner Wasserstrom fließt, wird dieser Wasserstrom vom Strommesser 23 erfaßt. Der geringe Strom hat eine geringe Auslenkung der Membrane 28 zur Folge, so daß der Schleifer 30 des Potentiometers 31 etwa in der gezeichneten Stellung steht. Damit ist die am Potentiometer 31 vom Schleifer 30 abgegriffene Spannung relativ groß, so daß der Heizwiderstand 38 relativ stark beheizt wird. Der Heizwiderstand 38 täuscht dem Temperaturfühler 40 eine relativ große Temperatur vor, hieraus resultiert ein relativ großes Stellsignal auf der Stelleitung 44. Dieses Stellsignal bewirkt ein Uffnen des Schließers 36, so daß die Spule 7 des Gasmagnetventils 6 von der Speisespannung 33 getrennt wird, dadurch findet keine Wärmeabgabe an die Wärmequelle 2 statt. Wenn der Temperaturfühler 43 anschließend oder auch schon gleichzeitig eine zu niedrige Temperatur in der Zapfleitung 45 meldet, so wird der Kontakt 36 geschlossen, so daß der Wärmequelle 2 Brennstoff zugeführt wird. Damit findet eine Beheizung des Gebrauchswasserbereiters 17 statt. Hierzu etwa notwendige Glieder, wie Pumpenschalter oder eine Vorrang-Umschaltung, sind nicht dargestellt. Es wird bei dem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß die Pumpen 16 und 10 bei Anforderung von Wärme im jeweiligen Verbraucherkreis alternierend anspringen und durchlaufen.
Wird das Zapfventil 46 weiter aufgedreht, so wird der resultierende größere Wasserstrom ebenfalls durch den Strommesser 23 gemessen, und es erfolgt eine Verstellung des Schleifers 30 am Potentiometer 31. Damit wird die dort abgegriffene Spannung kleiner als vorher, so daß auch die Beheizung des Widerstandes 38 kleiner wird; somit wird auch di-e thermische Rückführung auf den Schließer 36 mit wachsendem Zapfwasserstrom kleiner.
Diese Verhältnisse sind nach Maßgabe der Figur 2 näher erläutert.
In der Figur 2 ist auf der Abzisse der Zapfwasserstrom in Liter pro Minute, auf der Ordinate die Zapfwassertemperatur bzw. Kessel temperatur in "C aufgetragen.
Die Kurve 55 stellt dabei die maximale Leistung der Wärmequelle 2 dar. Die Zapfwasser-Temperatur ist auf einen Maximalwert entsprechend dem Kurvenzweig 56 begrenzt, und zwar soweit, bis die Geräteleistungskurve 55 erreicht ist. Mit zunehmendem Wasserstrom muß, da ein Oberschreiten der Leistungskurve 55 der Wärmequelle nicht möglich ist, die Temperaturkurve des Zapfwassers gemäß dem Kurventeil 57 fallend verlaufen.
Da nun bei starrer thermischer Rückführung ein entsprechend der Regelschwingungen des Regelkreises früheres Uffnen des Schließers durch die Beheizung des Temperaturfühlers erfolgen würde, wird folglich mit starrer thermischer Rückführung die Geräte-Maximalleistung nicht erreicht werden. Mit starrer thermischer Rückführung wird somit.die Temperaturkurve gemäß dem Kurvenast 58 in Verbindung mit dem Kurvenast 56 verlaufen. Indem nunmehr die thermische Rückführung, bestehend aus den Elementen 30, 31, 37, 38, 39,40, nachgiebig nach Maßgabe des Zapfwasserstromes gehalten ist, nimmt der Anteil der thermischen Rückführung gemäß dem Kurvenast 59 von einem Zapfwasserstrom O beginnend an ab, bis bei Erreichen der Geräte-Maximalleistung der Anteil der thermischen Rückführung 0 ist. Der Anteil der thermischen Rückführung entspricht der Streckendifferenz in Ordinatenrichtung zwischen den Kurventeilen 56 und 59. Es kann somit bis zum Erreichen der Geräteleistungskurve 55 Wasser konstanter Temperatur gezapft werden, gemäß Kurve 56. Nach Erreichen der Geräteleistungskurve 55 fällt die Temperatur gemäß Kurve 57 ab. Der Grad der thermischen Rückführung ist dabei so gewählt, daß sich im Mittel die geringste Regel abweichung ergibt.
Es ließe sich zwar ohne thermische Rückführung eine der maximalen Kesselleistung entsprechende Wärmeübertragung erreichen, Jedoch würde die Auslauftemperatur des ausfließenden Wassers stark schwanken.
Die Erfindung ist nicht nur auf eine liiteare Abnahme bzw. Zunahme der thermischen Rückführung beschränkt, es kann ebenso ein nicht lineares oder teilweise lineares Potentiometer Verwendung-finden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1.Regeleinrichtung für einen von einer Wärmequelle gespeisten Wasser-Wasser-Wärmetauscher, dessen Wärmespeicher-Kapazität klein gegenüber der der Wärmequelle ist, mit einem Temperaturfühler, der die Temperatur des auslaufenden Brauchwassers mißt und einem die Wärmequelle beherrschenden Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied 36, 7, 6 zusätzlich durch eine thermische Rückführung 30, 31, 38, 40 beeinflußt ist, deren Größe mit dem Zapfwasserstrom variabel ist.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der thermischen Rückführung beim minimalen Zapfwasserstrom am größten ist und bis zum Erreichen der maximal übertragbaren Wärmeleistung abnimmt.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Rückführung aus einem Potentiometer 31 besteht, dessen Schleifer 30 mit einem Heizwiderstand 38 verbunden ist, der seinerseits einen Temperaturfühler 40 beheizt, der das Stellglied 36 beaufschlagt.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer ein nicht lineares und/oder lineares Verhalten aufweist.
5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer 30 der thermischen Rückführung von einer Membrane 28 eines Membran-Differenzdruckmessers 27 bewegt ist, der Teil eines Zapfwasser-Strommessers 23 ist.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler 43, 40 der thermischen Rückführung bzw. der Brauchwasser-Zapfleitung 45 mit ihren Meßleitungen 41 und 42 zu einer gemeinsamen Stelleitung 44 verbunden sind, die das als elektrischen Kontakt ausgebildete Stellglied beaufschlagt.