DE2638357C3 - Multivalent heating system with a solar collector, a heat pump and an additional heating device - Google Patents
Multivalent heating system with a solar collector, a heat pump and an additional heating deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein multivalentes Heizungssy- )Γ) stem mit einem Sonnenkollektor, einer Wärmepumpe, einer Zusatzheizeinrichtung und einem in der Vorlaufleitung des Systems angeordneten Mischventil, das durch einen Stellmotor betätigt wird, dessen Steuerung durch einen Regler erfolgt, der die Außentemperatur Wl und die Vorlauftemperatur mißt, beide Temperaturen miteinander vergleicht und nach einer vorgegebenen Heizkurve die Vorlauftemperatur stetig regelt.The invention relates to a multivalent Heizungssy-) Γ) stem with a sun collector, a heat pump, an additional heating device and, disposed in the flow line of the system mixing valve, which is actuated by a servomotor, is carried out the control by a controller of the outdoor temperature Wl and Measures the flow temperature, compares both temperatures and continuously regulates the flow temperature according to a specified heating curve.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein derartiges Heizungssystem eine Regeleinrichtung zu h5 schaffen, die sich durch besondere Einfachheit, Preiswürdigkeit und Funktionssicherheit auszeichnet.The invention is based on the object of creating a controller to h5 of such a heating system, which is characterized by particular simplicity, cost-effectiveness and reliability.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß im wesentlichen darin, daß in der Rücklaufleitung des Heizungssystems zwei Mehrwege-Magnetventile in Reihe angeordnet sind, von denen das erste durch eine Rohrleitung mit dem Mischventil und das zweite durch eine Rohrleitung mit der Wärmepumpe verbunden ist, und daß dem temperaturabhängigen Regler ein reversierbares Zeitschaltwerk sowie ein mit einem Selbsthaltekontakt ausgestattetes Relais nachgeordnet sind, wobei dieses Relais bei vollständig geöffnetem Mischventil und sinkender Vorlauftemperatur durch Umsteuern der Ausgangsimpulse des Reglers ein Abschalten des das Mischventil betätigenden Stellmotors, ein Einschalten der Wärmepumpe und des Zeitschaltwerkes sowie ein Umsteuern der Durchflußrichtung des ersten Magnetventils auf das zweite Magnetventil bewirkt, während bei Wiedererreichen der am Regler eingestellten Vorlauftemperatur das Zeitschaltwerk zum Stillstand kommt, bei weiter absinkender Vorlauftemperatur das Zeitschaltwerk jedoch in die seinen Vorlauf begrenzende Endstellung gelangt, in welcher es über einen Schalter ein Hilfsrelais einschaltet, dessen einer Kontakt ein Einschalten der Zusatzheizeinrichtung und dessen zweiter Kontakt ein Umsteuern der Durchflußrichtung des zweiten Mehrwege-Magnetventils auf die Zusatzeinrichtung bewirkt. The solution to this problem is essentially that in the return line of the Heating system two multi-way solenoid valves are arranged in series, of which the first through a The pipe is connected to the mixing valve and the second is connected to the heat pump by a pipe, and that the temperature-dependent controller has a reversible timer and one with one Self-holding contact equipped relay are arranged downstream, this relay when fully open Mixing valve and falling flow temperature by reversing the output pulses of the controller Switching off the servomotor operating the mixing valve, switching on the heat pump and the Timer and a reversal of the flow direction of the first solenoid valve to the second The solenoid valve causes the Time switch comes to a standstill, if the flow temperature continues to drop, the time switch however, it reaches the end position that limits its flow, in which it is an auxiliary relay via a switch turns on, one contact of which turns on the auxiliary heater and the second contact of which turns on Reversing the direction of flow of the second multi-way solenoid valve causes the additional device.
Das Zeitschaltwerk ist ferner mit einem Schalter ausgestattet, der bei rückläufiger Bewegung des Zeitschiitwerkes bei Erreichen seiner Startendlage ein im Stromkreis des Selbsthaltekontaktes des Relais angeordnetes Wischrelais betätigt, das den Selbsthaltestromkreis des Relais unterbricht.The timer is also equipped with a switch that is activated when the Zeitschiitwerkes on reaching its start end position in the circuit of the self-holding contact of the relay arranged wiping relay is actuated, which interrupts the self-holding circuit of the relay.
Die so ausgebildete Regeleinrichtung zeichnet sich nicht nur durch besondere Einfachheit, Preiswürdigkeit und Funktionssicherheit aus, sondern bietet darüber hinaus die Möglichkeit, alle drei Energiequellen (Sonnenkollektor, Wärmepumpe und Zusatzheizeinrichtung) an einen Wärmespeicher anzuschließen. Dadurch kann auch in der kälteren Jahreszeit Sonnenergie nutzbar gemacht werden, sobald die Kollektortemperatur um einige Grade höher liegt als die Speichertemperatur. Ferner wirkt die im Speicher befindliche Wassermenge als Puffer gegen ein Überschwingen der zu regelnden Temperatur, was beim Zuschalten der Wärmepumpe und der Zusatzheizeinrichtung wegen ihres Zweipunkt-Charakters sonst kaum vermeidbar wäre.The control device designed in this way is not only characterized by its particular simplicity and value for money and functional reliability, it also offers the option of all three energy sources (Solar collector, heat pump and additional heating device) to be connected to a heat storage tank. As a result, solar energy can also be used in the colder months of the year as soon as the Collector temperature is a few degrees higher than the storage tank temperature. It also acts in the memory Amount of water located as a buffer against overshooting of the temperature to be regulated, which is the case Otherwise, switching on the heat pump and the additional heating device rarely occurs due to their two-point character would be avoidable.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.In the drawings, the invention is illustrated using an exemplary embodiment.
Die Fig. I zeigt das Schema eines Heizungssystems mit einem Sonnenkollektor Sk, einer Wärmepumpe Wp und einer beispielsweise öl- oder gasbefeuerten Zusatzheizeinrichtung Z1 die sämtlich an einen gemeinsamen Wärmespeicher Sp angeschlossen sind. Mit H ist ein Raumheizkörper und mit /?die Regeleinrichtung als Ganzes bezeichnet. Diese Regeleinrichtung besteht gemäß F i g. 2 aus einem an sich bekannten, temperaturabhängigen Regler R', der die Außentemperatur und die Vorlauftemperatur mißt, beide Temperaturen miteinander vergleicht und nach einer vorgegebenen Heizkurve die Vorlauftemperatur stetig regelt. Mit Mv ist ein Mischventil bezeichnet, das durch einen in F i g. 2 mit M bezeichneten Stellmotor gesteuert wird. Diesem Stellmotor M und dem Zeitschaltwerk Zw ist ein mit mehreren Konakten ausgestattetes Relais vorgeordnet. Ferner sind in der vom Heizkörper H kommenden Rücklaufleitung zwei Mehrwege-Magnetventile Vi und V2 in Reihe angeordnet.FIG. I shows the scheme of a heating system with a solar collector Sk, a heat pump Wp and an additional heating device Z 1 which is, for example, oil- or gas-fired, all of which are connected to a common heat accumulator Sp. H is a space heater and /? The control device as a whole. This control device consists according to FIG. 2 from a temperature-dependent controller R ', known per se, which measures the outside temperature and the flow temperature, compares the two temperatures with one another and continuously regulates the flow temperature according to a predetermined heating curve. A mixing valve is designated by Mv, which is controlled by a valve shown in FIG. 2 servomotor marked M is controlled. A relay equipped with several contacts is arranged upstream of this servomotor M and the timer Zw. Furthermore, two multi-way solenoid valves Vi and V 2 are arranged in series in the return line coming from the radiator H.
An das Mischventil Aivsind eine vom Wärmespeicher Sp kommende Rohrleitung 11, eine über eine Umwälzpumpe U\ zum Raumheizkörper H führende Rohrleitung 12, eine zum Stutzen 2 des Mehrwege-Magnetventils V| führende Rohrleitung 13 und eine Rohrleitung 14 angeschlossen, die mit einer von der Wärmepumpe Wp zum Speicher 5p führenden Rohrleitung 15 in Verbindung steht.At the mixing valve Aiv are a pipe 11 coming from the heat accumulator Sp , a pipe 12 leading via a circulation pump U \ to the space heater H , one to the connector 2 of the multi-way solenoid valve V | leading pipe 13 and a pipe 14 connected, which is connected to a pipe 15 leading from the heat pump Wp to the memory 5p.
Eine vom Raumheizkörper H kommende Rückiaufrohrleitung 16 ist an den Stutzen 1 des Mehrwege-Magnetventils Vi angeschlossen. Der Stutzen 3 dieses Ventils steht durch eine Rohrleitung 17 mit dem Stutzen 1 des Mehrwege-Magnetventils Vi in Verbindung. Vom Stutzen 3 des Ventils V2 führt eine Rohrleitung 18 zur Zusatzheizeinricht:ing Z, während der Stutzen 2 des Mehrwege-Magnetventils V2 durch eine Rohrleitung 19 mit einer von der Zusatzheizeinrichtung Z zur Wärmepumpe Wp führenden Rohrleitung 20 verbunden ist.A return pipe 16 coming from the space heater H is connected to the connector 1 of the multi-way solenoid valve Vi. The connector 3 of this valve is connected by a pipe 17 to the connector 1 of the multi-way solenoid valve Vi . A pipe 18 leads from the nozzle 3 of the valve V 2 to the additional heating device Z, while the nozzle 2 of the multi-way solenoid valve V 2 is connected by a pipe 19 to a pipe 20 leading from the additional heating device Z to the heat pump Wp.
An den Sonnenkollektor Sk ist über zwei Rohrleitungen 21 und 22 eine im Wärmespeicher Sp vorgesehene Rohrschlange 23 od. dgl. angeschlossen. In der vom Speicher Sp zum Sonnenkollektor Sk führenden Rohrleitung 21 ist eine Umwälzpumpe Ö2 angeordnet. Diese Pumpe wird durch einen an sich bekannten Regler ein- und ausgeschaltet, der nicht zur Erfindung gehört.A coil 23 or the like provided in the heat accumulator Sp is connected to the solar collector Sk via two pipes 21 and 22. In the pipeline 21 leading from the storage tank Sp to the solar collector Sk , a circulation pump O2 is arranged. This pump is switched on and off by a controller known per se, which does not belong to the invention.
Nachstehend sei die Steuerung des in Fig. 1 gezeigten multivalenten Heizungssystems anhand der in Fi g. 2 gezeigten Schaltbildes einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung näher beschrieben.In the following, the control of the multivalent heating system shown in FIG. 1 is based on the in Fi g. 2 of a control device according to the invention shown in more detail.
Bei Sonnenschein wird dem Speicher Sp vom Sonnenkollektor Sk aus Wärme zugeführt und somit die Temperatur im Speicher Sp erhöht. Da bei Sonnenschein der Bedarf an Heizwärme normalerweise gering ist, wird die Temperatur im Speicher Sp höher liegen als die für die Raumheizung benötigte Vorlauftemperatur. Infolgedessen wird der in F i g. 2 mit M bezeichnete Stellmotor des Mischventils Mv durch den temperaturabhängigen Regler R'so geschaltet, daß sich das Ventil Mv in eine Stellung bewegt, in der das vom Speicher Sp kommende heiße Wasser mit dem durch die Rücklaufrohrleitung 13 zugeführten Wasser derart vermischt wird, daß in der Rohrleitung 12 ciüc Jc-r Außentemperatur entsprechend geforderte Vorlauftemperatur erreicht wird.When the sun is shining, heat is supplied to the storage tank Sp from the solar collector Sk, thus increasing the temperature in the storage tank Sp. Since the need for heating is normally low when the sun is shining, the temperature in storage tank Sp will be higher than the flow temperature required for room heating. As a result, the one shown in FIG. 2 with M designated servomotor of the mixing valve Mv switched by the temperature-dependent controller R's so that the valve Mv moves into a position in which the hot water coming from the memory Sp is mixed with the water supplied through the return pipe 13 in such a way that in the pipe 12 ciüc Jc-r outside temperature corresponding to the required flow temperature is reached.
Läßt nun die auf den Sonnenkollektor Sk einwirkende Sonneneinstrahlung nach, so sinkt die Temperatur im Speicher Sp. Gleichzeitig steigt auch der Wärmebedarf im Raum. Infolgedessen gibt der Regler R über die Leitung 71 einen »wärmer«-iinpuls auf den Stellmotor M, so daß das Mischventil Mv weiter geöffnet wird und bei weiter zunehmendem Wärmebedarf schließlich in seine Endstellung gelangt. Sobald das Mischventil Mv diese Stellung erreicht hat, schaltet der Endschalter 4 um und gibt über eine Leitung 73 einen Impuls an ein Relais n, dessen Kontakte rn und rn aus der in F i g. 2 gezeigten in die andere Endlage bewegt und somit die beiden Impulsleitungen 71 und 72 des Reglers R'auf die Eingangsleitungen 74 bzw. 75 eines reversierbaren Zeitschaltwerkes Zw geschaltet werden. Ein dritter Kontakt η 3 des Relais π schaltet die Wärmepumpe Wp ein, während ein vierter Kontakt Γη als Haltekontakt lür das Relais r% dient, weil der Regler R' nur Impulse unterschiedlicher Länge abgibt. Ein fünfter Kontakt γ\ί schaltet die Erregerspule Kn des Magnetventils Vi ein und bewirkt ein Umschalten dieses Ventils von der Durchgangsrichtung 1—2 auf die Durchgangsrichtung 1-3.If the solar radiation acting on the solar collector Sk decreases, the temperature in the storage tank Sp decreases. At the same time, the heat demand in the room also increases. As a result, the controller R sends a "warmer" pulse to the servomotor M via the line 71, so that the mixing valve Mv is opened further and finally reaches its end position when the demand for heat continues to increase. As soon as the mixing valve Mv has reached this position, the limit switch 4 switches over and sends a pulse to a relay n via a line 73, the contacts rn and r n of which are based on the circuit shown in FIG. 2 is moved into the other end position and thus the two pulse lines 71 and 72 of the controller R 'are switched to the input lines 74 and 75 of a reversible timer Zw . A third contact η 3 of the relay π switches on the heat pump Wp , while a fourth contact Γη serves as a holding contact for the relay r% because the controller R ' only emits pulses of different lengths. A fifth contact γ \ ί switches on the excitation coil Kn of the solenoid valve Vi and causes this valve to switch from the passage direction 1-2 to the passage direction 1-3.
Durch die jetzt eingeschaltete Wärmepumpe Wp wird nun die Temperatur im Speicher 5p und somit durch das geöffnete Mischventil Mv auch die Vorlauflemperatur erhöht. Die Folge davon ist, daß der Regler R' über die Leitung 71 nun keine »wärmer«-lmpulse meh? abgibt und das Zeitschaltwerk Zwstehenbleibt.With the heat pump Wp now switched on, the temperature in the storage tank 5p and thus also the flow temperature due to the open mixing valve Mv are increased. The consequence of this is that the controller R ' now no longer has any "warmer" pulses via line 71? releases and the timer Zw stops.
Bei weiter ansteigender Vorlauftemperatur gibt der Regler R' über die Leitung 72 »kälter«-Impulse ab, so daß das Zeitschaltwerk Zw rückläufig bewegt wird. Bei Erreichen der Startsiellung wird der Schalter 5 des Zeitschaltwerkes Zw aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung umgeschaltet und dadurch über eine Leitung 76 die Erregerspule η eines Wischrelais rn eingeschaltet, das die Halteleitung 77 des Relais r\ kurzzeitig unterbricht und damit ein Umschalten der Kontakte Λι, Π2. Hi, Tu und ns in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewirkt. Demzufolge wird die Wärmepumpe abgeschaltet und das Magnetventil Vi wieder in seine Ausgangsstellung, d. h. auf die Durchgangsrichtung 1—2 zurückbewegt. Ferner werden vom Regler R'über die Leitung 72 »kälter«-lmpulse auf den Stellmotor M gegeben, so daß das Mischventil Mv in Schließrichtung bewegt wird, um Überpendelungen der Raumtemperatur zu vermeiden. If the flow temperature continues to rise, the controller R ' emits "colder" pulses via line 72, so that the timer Zw is moved backwards. When the start signal is reached, the switch 5 of the timer Zw is switched from the position shown in FIG. 2 and the excitation coil η of a wiping relay rn is switched on via a line 76, which briefly interrupts the holding line 77 of the relay r \ and thus switches the contacts Λι, Π2. Hi, Tu and ns in the position shown in FIG. As a result, the heat pump is switched off and the solenoid valve Vi is moved back to its starting position, ie to the direction of passage 1-2. In addition, the controller R 'sends "colder" pulses to the servomotor M via the line 72, so that the mixing valve Mv is moved in the closing direction in order to prevent the room temperature from fluctuating.
Für den Fall, daß die Leistung der Wärmepumpe Wp allein nicht ausreicht, gibt der Regler Wüber die Leitung 71 solange »wärmer«-lmpulse auf das Zeitschaltwerk Zw, bis dieses seine Endstellung erreicht hat. Dadurch wird über einen Schalter 6 ein Hilfsrelais r4 eingeschaltet, dessen Kontakt Ai ein Einschalten der Zusatzheizeinrichtung Z bewirkt, während der zweite Kontakt /42 dieses Relais die Erregerspule V2i des zweiten Magnetventils V2 einschaltet, das dadurch von der Durchgangsrichtung 1—2 auf die Durchgangsrichtung 1—3 geschaltet wird.In the event that the output of the heat pump Wp alone is not sufficient, the controller W sends "warmer" pulses to the timer Zw via the line 71 until it has reached its end position. As a result, an auxiliary relay r 4 is switched on via a switch 6, the contact Ai of which causes the auxiliary heating device Z to be switched on, while the second contact / 42 of this relay switches on the excitation coil V 2i of the second solenoid valve V2, which thereby switches from the passage direction 1-2 to the Through direction 1–3 is switched.
Bei weiterer Temperaturerhöhung im Speicher Sp wird der Regler ft'nach kurzer Zeit keine wärmer«-Impulse über die Leitung 71 mehr geben. Vielmehr gibt er bei weiterer Zunahme der Vorlauftemperatur für die Leitung 72 »kälter«-lmpulse ab, die das Zeitschaltwerk Zw wieder zurücklaufen lassen. Dieser Rücklauf des Zeitschaltwerkes Zw bewirkt ein öffnen des Schalters 6 und damit ein Abschalten des Hilfsrelais /4. Demzufolge wird die Zusatzheizung wieder abgeschaltet und das Magnetventil V2 wieder in seine Ausgangsstellung (Durchgang 1 — 2) zurückbewegt. Die Wiederholung dieses Vorganges hängt von der Höhe des jeweiligen Wärmebedarfs ab.If the temperature in the storage tank Sp continues to rise, the controller ft 'will no longer emit any warmer pulses via the line 71 after a short time. Rather, when the flow temperature increases further, it emits "colder" pulses for the line 72, which allow the timer Zw to run back again. This return of the timer Zw causes the switch 6 to open and thus the auxiliary relay / 4 to be switched off. As a result, the additional heating is switched off again and the solenoid valve V2 is moved back to its starting position (passage 1 - 2). The repetition of this process depends on the level of the respective heat demand.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (2)
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1976
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Also Published As
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