DE2711601A1

DE2711601A1 - Einrichtung zum regeln einer umlaufwasser-heizungsanlage

Info

Publication number: DE2711601A1
Application number: DE19772711601
Authority: DE
Inventors: Albin Dipl Phys Dr Kehl; Willi Kragl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1978-09-21

Description

Einrichtung zum Regeln einer
Umlaufwasser-Heizungsanlage Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln einer Umlaufwasserheizungsanlage, mit einem Sonnenkollektor als einer ersten Energiequelle, einem Umgebungswärmetauscher als zweiter Energiequelle, einem von beiden Energiequellen aufladbaren Wärmespeicher und einer Wärmepumpe, die Wärme aus den beiden Energiequellen oder dem speicher in das Heizungsnetz pumpt. das auch direkt mit dem Kollektor oder den Wärmespeicher verbindbar ist, un ferner mit einem Regler für die Umlaufwasser-Temperatur, nach Patent (Patentanmeldung P 26 19 744.4).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, daß ein möglichst wirtschaftlicher Betrieb der Heizungsanlage gewährleistet ist.
Zu diesem Zweck soll die Einrichtung unter den gegebenen meteorologischen Bedingungen und je nach den Zustandsgrößen innerhalb des Systems den jeweils kostengünstigsten Betriebszustand herausfinden und ihn durch entsprechende Schaltung von Ventilen, Pumpen, Gebläsen, der Wärmepumpe und gegebenenfalls einer Zusatzheizung realisieren.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs enthalten.
Ein besonders wirtschaftlicher Einsatz des Sonnenkollektors ergibt sich, wenn ein nicht an den Kreislauf des Kollektors angeschlossenes Kollektor-Leerlaufelement und ein die Temperatur dieses Elementes erfassender Meßwertgeber vorgesehen sind, welche dem Regler Informationen über die jeweilige Sonneneinstrahlung geben, und wenn der Regler den Durchfluß des Wärmeübertragungsmediums durch den Kollektor unterbricht, wenn die Intensität der Sonneneinstrahlung eine rasche Aufladung des Kollektors bis zu seiner Bereitschaft zur Direktbeheizung der Wärmeverbraucher ermöglicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein Schema der Heizungsanlage und Figur 2 ein Flußdiagramm des Reglers der Anlage nach Figur l.
Die Heizungsanlage hat ein geschlossenes Heizungsnetz 10, das mit Wasser gefüllt ist, dem ein Frostschutzmittel zugesetzt ist. Im Heizungsnetz 10 sind parallel zueinander ein aus einer Vielzahl von Einzelelementen bestehender Sonnenkollektor 11, ein Luftwärmetauscher 12 mit Ventilator 13, zwei Wärmetauscher 14 und 15 eines Wärmespeichers 16, der Verdampfer 17 und der Kondensator 18 einer Wärmepumpe 19, ein Wärmetauscher 20 in einem Brauchwasserspeicher 21, ein Bypaß 22 und Heizkörper 23 für die Raumheizung angeordnet.
Der Kältemittel-Kreislauf der Wärmepumpe 19 führt zwischen dem Kondensator 18 und dem Verdampfer 17 über ein Expansionsventil 25 und zwischen dem Verdampfer 17 und dem Kondensator 18 über den Kompressor 26 der Wärmepumpe. In dem in der Zeichnung obenliegenden Vorlaufstrang 30 des Heizungsnetzes 10 ist zwischen den Anschlüssen des Kondensators 18 und des Wärmetauschers 20 im Brauchwasserspeicher 21 der Wärmeübertrager 31 einer gasbeheizten Zusatzheizung 32 eingeschaltet. Im unteren Rücklaufstrang 311 des Heizungsnetzes 10 sind an den Anschlußstellen der einzelnen Aggregate 3-Wegeventile 35 bis 41 vorgesehen, die je nach Stellbefehl eines Reglers zwei der an der betreffenden Anschlußstelle zusammenlaufende Stränge miteinander verbinden. Das Ventil 41 kann auch eine Zwischenstellung einnehmen, wie nachstehend noch näher beschrieben ist. Ferner sind an verschiedenen Stellen des Heizungsnetzes Pumpen 44 bis 47 vorgesehen, welche das Wasser in dem jeweils eingestellten Umlaufkreis im Uhrzeigersinn umwälzen.
Die Anlage hat einen Regler 50 für die Vorlaufwassertemperatur, deren Ist-Wert T von einem Fühler 89 zwischen Bypaß 22 und Heizkörpern 23 ermittelt wird. Der Sollwert dieser Temperatur ist witterungsabhängig geführt; zu diesem Zweck ist der Regler mit einem Außenfithler 52 versehen. Ferner sind Temperaturfühler 54 bis 56 vorgesehen, welche dem Regler die Kollektor-Auslauftemperatur TKA, die Umgebungstemperatur TAl des Luftwärmetauschers 12 und die Temperatur Tsp des Wärmespeichers 16 mitteilen. Darüber hinaus sind ein Temperaturfflhler 51 für die Heizungswasser-Rücklauftemperatur sowie ein Temperaturfühler 57 im Luftwärmetauscher 12, ein Temperaturfühler 58 in der Umgebung des Luftwärmetauschers 12 und ein Temperaturfühler 59 für die Temperatur TBW im Brauchwasserspeicher 21 angeordnet. Die Temperaturfühler 57 und 58 sind Teil eines Abtauthermostaten 60, der bei Vereisung des Luftwärmetauschers 12 einen Abtauvorgang vorrangig einleitet. Der Temperaturfühler 59 gehört zu einem Thermostaten 61, der bei Brauchwasser-Wärmebedarf eine Beheizung des Brauchwasserspeichers 21 vorrangig zur Raumheizung, jedoch nachrangig zum Abtauen des Luftwärmetauschers 12, einleitet.
Neben dem Kollektor 11 ist ein weiteres einzelnes Kollektorelement 62 vorgesehen, das nicht an das Heizungsnetz 10 angeschlossen ist. Das Element 62 ist mit einem Temperaturfühler 63 versehen, der die sogenannte Kollektorleerlauftemperatur TKL ermittelt und dem Regler zuführt, die ein Maß für die Intensität der Sonneneinstrahlung ist.
Der Regler 50 steuert die Energiequellen und die anderen Aggregate der Heizung nach Art eines 3-Stufen-Heizungsreglers. Zu diesem Zweck hat der Regler 50 einen Vergleicher 65, der die Sollwertabweichung der Rücklaufwassertemperatur ermittelt und Signale für kleinen, mittleren und großen Wärmebedarf, sowie ein Signal für fehlenden Wärmebedarf bildet. Diese Signale werden einem Rechenwerk 66 eingegeben, das unter den jeweils vorherrschenden Bedingungen den wirtschaftlichsten Einsatz der Wärmequellen ermittelt und das Ergebnis dieser Ermittlung einem Stellwerk 67 signalisiert. Diese wandelt die Signale des Rechenwerks in Stellbefehle für die einzelnen Aggregate der Heizungsanlage um. In der Zeichnung sind die Wirkverbindungen des Stellwerks 67 mit diesen Aggregaten zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Der Regler ist in Digitaltechnik ausgeführt. Die Ermittlung der jeweiligen Stellgröße, welche als Summe aller Stellvorgänge eines Stellbefehles aufzufassen ist, geschieht intermittierend durch einen Impulsgeber 68, dessen Impulsfrequenz auf die thermische Trägheit der Heizungsanlage abgestimmt ist.
In Figur 2 ist die Funktion des Reglers anhand eines Abfrage-und Entscheidungs-FluRdiagrammes und durch Symbole Z1 bis 214 für die jeweiligen Stellbefehle dargestellt. Es bezeichnen: Z1: Kollektor 11 beheizt Brauchwasserspeicher 21 direkt; Z2: Wärmespeicher 16 beheizt Brauchwasserspeicher 21 direkt, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z3: Wärmepumpe 19 beheizt Brauchwasserspeicher 21, Wärmespeicher 16 beliefert Wärmepumpe 19, Kollektor 11 heizt Wärmespeicher 16 auf; Zelt: Wärmepumpe 19 beheizt Brauchwasserspeicher 21, Wärmespeicher 16 beliefert Wärmepumpe 19, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z5: Wärmepumpe 19 beheizt Brauchwasserspeicher 21, Luftwärmetauscher 12 beliefert Wärmepumpe 19, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z6: Kollektor 11 beheizt Raumheizkörper 23 direkt; Z7: Wärmespeicher 16 beheizt Raumheizkörper 23 direkt, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z8: Wärmepumpe 19 beheizt Raumheizkörper 23, Kollektor 11 beliefert Wärmepumpe 19; Z9: Wärmepumpe 19 beheizt Raumheizkörper 23, Wärmespeicher 16 beliefert Wärmepumpe 19, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z10: Wärmepumpe 19 beheizt Raumheizkörper 23, Luftwärmetauscher 12 beliefert Wärmepumpe 19, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; Z11: Heizung ist nicht in Betrieb, Kollektor 11 beheizt Wärmespeicher 16; Z12: Heizung ist nicht in Betrieb, Luftwärmetauscher 12 beheizt Wärmespeicher 16; Z1:-"Heizung ist nicht in Betrieb, Kollektor 11 heizt sich im Leerlauf selbst auf; ZILt: Heizung ist nicht in Betrieb, Luftwärmetauscher 12 wird abgetaut.
Die einzelnen Abfrage- und Entscheidungsstationen des Reglers sind durch Rauten dargestellt, in die das Entscheidungskriterium hineingeschrieben ist. Die dafür verwendeten Bezeichnungen sind nachstehend zusammengefaßt noch einmal erläutert: : Umgebungstemperatur des Luftwärmetauschers 12; TKA: Auslauftemperatur des Kollektors 11; TKL: Temperatur des Kollektor-Elementes 62, gleichbedeutend mit der Leerlauftemperatur des Kollektors 11; Tsp: Temperatur im Wärmespeicher 16; TBW: Temperatur im Brauchwasserspeicher 21; THV: Umlaufwasser-Vorlauftemperatur vor den Raumheizkörpern 23; THR: Umlaufwasser-Rücklauftemperatur hinter den Raumheizkörpern 23; : Umgebungstemperatur des Außenfühlers 52; T57: Temperatur im Luftwärmetauscher 12 der Wärmepumpe 19; Die Ja-Entscheidungen der einzelnen Stationen sind mit einem Plus, die Nein-Entscheidungen mit einem Minus gekennzeichnet.
Die # -Werte der einzelnen Abfragen hängen von der jeweiligen Auslegung der Heizungsanlage und von weiteren Parametern ab, die auf das Verhalten der Regelung einen Einfluß haben.
Aus dem Flußdiagramm nach Figur 2 ist ersichtlich, daß jeder Impuls vorrangig den Abtauthermostat 60 ab fragt und den Stellbefehl 214 zum Abtauen des Luftwärmetauschers 12 auslöst, wenn die Temperaturdifferenz zwischen TAl und T57 den vorgegebenen Wert b 20 überschreitet und der Thermostat 60 eine für wirtschaftlichen Betrieb nicht mehr tragbare Eisschichtdicke am Verdampfer meldet. Bei negativem Ergebnis der Abfrage, d.h. bei nicht erforderlichem Abtauen, wird der Impuls an den Thermostaten 61 weitergegeben, der die Entscheidung trifft, ob der Impuls an eine der die Brauchwassererwärmung steuernden Abfragestationen 70 bis 74 oder an den Vergleicher 65 zur Steuerung der Heizung weitergeleitet wird. Im ersten Fall geht der Impuls zunächst an die Station 70, die über Stellbefehl Z1 eine Direktbeheizung des Brauchwasserspeichers 21 durch den Kollektor 11 auslöst, wenn die Kollektorauslauftemperatur TKA um den Schwellwert d 1 größer als die Temperatur TBW im Brauchwasserspeicher 21 ist. Im anderen Fall geht der Impuls an die Station 71 weiter, welche über Stellbefehl Z2 eine Direktbeheizung des Brauchwasserspeichers 21 durch den Wärmespeicher 16 auslöst, wenn die Temperatur Tsp des Wärmespeichers 16 um den vorgegebenen Wert A2 über der Temperatur TBW des Brauchwasserspeichers liegt.
Wenn auch diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird in der folgenden Station 72 ermittelt, ob die Sonneneinstrahlung so intensiv ist, daß der Kollektor 11 trotz negativer Beantwortung der Abfrage in Station 70 nach kurzer Zeit doch in der Lage ist, das Brauchwasser direkt zu beheizen. Das wird dann als möglich angesehen, wenn die Kollektor-Leerlauftemperatur TKL um etwa L 3 = 30 K über der Brauchwasserspeichertemperatur TBW liegt. In diesem Fall wird wiederum Stellbefehl Z1 ausgelöst. Bei nicht genügender Sonneneinstrahlung wird die Wärmepumpe 19 über eine der Stationen 73 oder 74 zugeschaltet. Station 73 löst Stellbefehl Z5 aus, wenn die AuBentemperatur TA1 am Luftwärmetauscher 12 mindestens um den Wert t 4 über der Temperatur TSp des Wärmespeichers 16 liegt. In diesem Fall wird die Wärmepumpe vom Luftwärmetauscher 12 gespeist, während der Kollektor 11 sich im Leerlauf selbst aufheizt.
Wenn die Temperatur TA1 den vorgeschriebenen Wert jedoch nicht erreicht, wird in Station 74 Stellbefehl Z3 oder Z4 ausgelöst, je nachdem, ob die Kollektor-Auslauftemperatur TKA um einen bestimmten Wert d 5 über der Temperatur TSp des Wärmespeichers 16 liegt oder nicht. In beiden Fällen wird die Wärmepumpe 19 vom Wärmespeicher 16 gespeist, wobei in Z3 der Kollektor 11 den Wärmespeicher 16 lädt und in Z4 der Kollektor 11 im Leerlauf sich selbst aufheizt.
Das Stellwerk 67 hält über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Speicher den jeweils ausgelösten Stellbefehl bis zum nächsten Abfrageimpuls des Impulsgebers 68 fest. Die Impulspausen können je nach der thermischen Trägheit des Systems bis zu zwei Minuten und länger bemessen sein. Wenn bei einem folgenden Impuls der Wärmebedarf im Brauchwasserspeicher 21 gedeckt ist, lenkt der Thermostat 61 den Abfragefluß in den die Stellbefehle für die Raumheizung auslösenden Teil des Reglers über.
Dort kommt der Impuls zunächst im Vergleicher 65 an, der je nach Sollwertabweichung der Vorlauftemperatur T die Heizleistung in drei Stufen steuert. Der Vergleicher 65 ist zu diesem Zweck mit drei Abfrage- und Entscheidungsstationen 75, 76 und 77 versehen. Die Station 75 ermittelt, ob die Sollwertabweichung ß T einen ersten Schwellwert d 6 überschreitet und ob demzufolge mindestens ein geringer Wärmebedarf (Heizstufe 1) oder überhaupt kein Wärmebedarf vorliegt.
Station 76 entscheidet, ob die Sollwertabweichung TKV einen zweiten höheren Schwellwert a 7 überschreitet und ob demzufolge mindestens ein mittlerer Wärmebedarf (Heizstufe 2) oder nur ein geringer Wärmebedarf vorliegt. Die Station 77 trifft anhand eines dritten Schwellwertes A 8 die Entscheidung, ob hoher (Heizstufe 3) oder nur mittlerer Wärmebedarf vorliegt.
Bei fehlendem Wärmebedarf geht der Abfrageimpuls an die Station 78, welche entscheidet, ob der Kollektor 11 den Wärmespeicher 16 aufzuladen vermag, Stellbefehl Zoll, oder ob der Kollektor 11 zur Selbstaufladung im Leerlauf betrieben wird, Stellbefehle Z12 und Z13. Bei genügend hoher Außentemperatur, Stellbefehl 212 wird außerdem der Wärmespeicher 16 über den Luftwärmetauscher 12 aufgeladen. In allen diesen drei Betriebszuständen schließt das Ventil 41 die Heizkörper 23 über die Bypaßleitung kurz, so daß eine Wärmezufuhr zu den Heizkörpern 23 unterbleibt.
Bei kleinem Wärmebedarf (Heizstufe 1) geht der Impuls an Station 80, welche über Stellbefehl Z6 eine Direktbeheizung des Heizkörper-Umlaufwassers durch den Kollektor 11 auslöst, wenn die Kollektor-Auslauftemperatur TKA die Heizungsrücklauftemperatur THR um den Wert a 11, z.B. um 2K übersteigt.
Trifft das nicht zu, entscheidet Station 81, ob der Wärmespeicher 16 zur Direktbeheizung des Heizkörper-Umlaufwassers bereit ist oder nicht. Im Fall der Bereitschaft wird über Stellbefehl Z7 der Wärmetauscher 15 im Wärmespeicher 16 mit dem Heizungsnetz verbunden und der Kollektor 11 zur Selbstaufladung in den Leerlauf geschaltet.
Ist auch der Wärmespeicher 16 zur Direktbeheizung nicht bereit, wird auf eine Beheizung des Umlaufwassers überhaupt verzichtet, bis die Sollwertabweichung soweit ansteigt, daß ein folgender Abfrageimpuls mittleren Wärmebedarf signalisiert. Zunächst jedoch wird Station 82 angesteuert, welche die Intensität der Sonneneinstrahlung anhand eines Vergleichs der Kollektor-Leerlauftemperatur TKL im Kollektorelement 62 mit der Heizungsrücklauftemperatur THR abfragt.
Wenn die erstgenannte Temperatur um mehr als A 13 = 10K über der anderen liegt, wird über Stellbefehl Z12 oder Z13 der Kollektor 11 zur Aufladung in den Leerlauf geschaltet, wobei Station 79 noch entscheidet, daß der Luftwärmetauscher 12 den Wärmespeicher 16 auflädt, wenn die Außentemperatur TA1 um den vorgegebenen Wert b 10 über der Speichertemperatur Tsp liegt. Bei nicht genügender Sonneneinstrahlung wird in Station 78 entschieden, ob der Kollektor 11 in der Lage ist, den Wärmespeicher 16 aufzuladen oder nicht.
Bei positiver Beantwortung werden über Stellbefehl Z11 die Pumpe 44 eingeschaltet und die Ventile 35 und 36 so eingestellt, daß der Kollektor 11 mit dem Wärnetauscher 14 im Urmespeicher 16 verbunden ist. Im anderen Fall geht der Impuls wieder an Station 79, die über Stellbefehl Z12 oder Z13 den Kollektor 11 in den Leerlauf schaltet und gegebenenfalls den Luftwarmetauscher 12 in Reihe mit dem Wärmetauscher 14 im Speicher 16 legt.
Das Zusammenwirken der Stationen 78, 79 und 82 in der ersten Heizstufe läuft im Ergebnis darauf hinaus, daß bei Nichtbereitschaft des Kollektors 11 und des Wärmespeichers 16 zur Direktbeheizung des Heizkörper-Umlaufwassers der Kollektor 11 zur Selbstaufladung im Leerlauf betrieben wird, wenn eine genügend intensiver Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Dabei wird bewußt auf eine Beheizung des Wärmespeichers durch den Kollektor 11 verzichtet. Eingehende Versuche haben gezeigt, daß es wirtschaftlicher ist, den Kollektor 11 möglichst schnell wieder in die Lage zu versetzen, das Umlaufwasser direkt zu beheizen, als den Kollektor auf den Wärmespeicher arbeiten zu lassen, wobei neben den Umwälzpumpen auch das Antriebsaggregat der Wärmepumpe Energie verbraucht.
In der Heizstufe 1 werden bei Nichtbereitschaft des Kollektors 11 und des Wärmespeichers 16 zur Direktheizung des Umlaufwassers im wesentlichen das gleiche Programm zur Ladung des Wärmespeichers und des Kollektors durchgeführt, wie bei fehlendem Wärmebedarf, d.h. bei negativem Signal der Station 75. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei starkem Sonneneinfall der Kollektor 11 nicht zur Ladung des Wärmespeichers benutzt wird, obzwar er mit Rücksicht auf die Temperaturverhältnisse im Kollektor und Wärmespeicher dazu in der Lage wäre. Die Stellbefehle Z6 und Z7 der ersten Heizstufe schalten das Ventil 41 in eine Mittelstellung, in welcher nur ein Teil des gesamten Umlaufwassers durch den Kollektor 11 oder den Wärmespeicher 16 fließt, während der andere Teil über die Bypaßleitung 22 direkt zur Vorlaufleitung 30 gelangt.
Wenn in Station 76 ein mindestens mittlerer Wärmebedarf ermittelt wird, geht der Abfrageimpuls an Station 77, in welcher der mittlere Wärmebedarf bestätigt oder sogar hoher Wärmebedarf festgestellt wird. Bei mittlerem Wärmebedarf, Heizstufe 2, wird in Station 83 dem Kollektor 11 zunächst Vorrang zur Direktheizung eingeräumt, wenn die Kollektor- Auslauftemperatur TKA um mindestens 4K über der Heizungsrücklauftemperatur THR liegt. In diesem Fall ergeht der Stellbefehl Z6. Dieser Fall tritt z.B. ein, wenn der Kollektor 11 beim vorangegangenen Abfrageimpuls über Station 82 oder 84 in den Leerlauf geschaltet und durch intensive Sonneneinstrahlung genügend hoch aufgeheizt wurde. Wenn der Kollektor 11 die Bedingung der Abfrage in Station 83 nicht erfüllt, läuft der Impuls über die Stationen 84 und 85 zu einer der Stationen 86, 87 oder 88 weiter, welche über einen der Stellbefehle Z8 bis Z10 die Wärmepumpe 19 zuschaltet. Zunächst wird in Station 84 wieder die Frage nach der Sonneneinstrahlung gestellt.
Wenn die Kollektor-Leerlauftemperatur TK6 um mehr als 40K über der Heizungsrücklauftemperatur THR liegt, wird von einer Speisung der Wärmepumpe durch den Kollektor 11 abgesehen und dieser zur Selbstaufladung in den Leerlauf geschaltet. In Station 88 wird dann nur noch entschieden, ob der Wärmespeicher 16 oder der Luftwärmetauscher 12 zur Speisung der Wärmepumpe entsprechend der Stellbefehle Z9 oder Z10 herangezogen wird. Bei weniger intensiver Sonneneinstrahlung ist mit einer schnellen Aufladung des Kollektors 11 und seiner baldigen Bereitschaft zur Direktheizung nicht zu rechnen, so daß der Kollektor als Wärmequelle für die Speisung der Wärmepumpe 19 in die Abfrage einbezogen wird. Der Abfrageimpuls geht zunächst an Station 85, welche feststellt, ob die Außentemperatur TAl um einen bestimmten Schwellwert t 16 über der Temperatur des Wärmespeichers TSP liegt. Ist dies nicht der Fall, wird in Station 86 ermittelt, ob die Kollektor-Auslauftemperatur TKA um einen Mindestwert d 17, z.B. um 5K, über der Temperatur Tsp des Wärmespeichers liegt. Wenn dies zutrifft, wird der Kollektor 11 zur Speisung der Wärmepumpe 19 herangezogen. liegt TKA unter diesem Wert, wird der Wärmetauscher 15 des Wärmespeichers 16 in Reihe zum Verdampfer 17 der Wärmepumpe geschaltet. Wenn Station 85 ermittelt, daß TA1 über TSp liegt, wird über Stellbefehl Z10 der Luftwärmetauscher 12 als Wärmequelle für die Wärmepumpe ausgewählt. Eine Ausnahme davon wird nur gemacht, wenn TKA um mehr als t 18, z.B. 15K, über TAl liegt. In diesem Fall kommt wieder der Kollektor 11 über Stellbefehl Z8 als Wärmequelle für die Wärmepumpe 19 zum Zug. In jedem Fall wird in Heizstufe 2 das Ventil 41 so geschaltet, daß kein Umlaufwasser durch die Bypaßleitung 22 fließen kann.
Wenn Station 77 des Vergleichers 65 hohen Wärmebedarf bzw.
Heizstufe 3 signalisiert, wird die Zusatzheizung 32 eingeschaltet und unter Umgehung der Stationen 83 und 84 direkt Station 85 angesteuert, über welche in der vorstehend beschriebenen Weise ein Betrieb mit Wärmepumpe 19 ausgewählt wird. Auf eine Abfrage nach Bereitschaft des Kollektors zur Direktheizung wird hier verzichtet, weil der Kollektor auch bei voller Aufwärmung den hohen Wärmebedarf in Heizstufe 3 nicht decken kann. Auch in Heizstufe 3 schließt das Ventil 41 die Bypaßleitung 22 ab, so daß das gesamte Umlaufwasser durch den Kondensator 18 der Wärmepumpe 19 fließt.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 0": inrichtung zum Regeln einer Umlaufwasser-Heizungsanlage, mit einem Sonnenkollektor als einer ersten Energiequelle, einem Umgebungswärmetauscher als zweiter Energiequelle, einem von beiden Einergiequellen aufladbaren Wärmespeicher und einer Wärmepumpe, die Wärme aus den beiden Energiequellen oder dem Wärmespeicher in das Heizungsnetz pumpt, das auch direkt mit dem Kollektor oder dem Wärmespeicher verbindbar ist, und ferner mit einem Regler für die Umlaufwasser-Temperatur, nach Patent ... (Patentanmeldung P 26 19 744.4), dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) die Heizleistung nach Maßgabe der Sollwertabweichung der Umlaufwasser-Temperatur (THV) in mindestens zwei Stufen steuert und zu diesem Zweck mit einem z.B. in Digitaltechnik ausgeführten Rechenwerk (66) versehen ist, welches die Temperaturen der Wärmequellen (Energiequellen 11 und .12 und Wärmespeicher 16) in jeder Heizstufe nach einem bestimmten Abfrageschema sowohl miteinander als auch gegen die Umlaufwasser-Temperaturen der Verbraucher vergleicht, daraus das mit Rücksicht auf einen wirtschaftlichen Betrieb jeweils günstigste Zusammenwirken dieser und anderer die Heizleistung beeinflussende Aggregate ermittelt und über ein Stellwerk (67) des Reglers den entsprechenden Stellbefehl (Z1 bis Ziel) auslöst.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Heizstufe der Regler (50) vorrangig die Bereitschaft des Kollektors (11) und nachrangig des Wärmespeichers (16) zur Direktbeheizung des Heizkörper-Umlaufwassers abfrägt, bei positiver Beantwortung dieser Abfragen eine direkte Übertragung der im Kollektor (11) erzeugten bzw. im Wärmespeicher (16) gespeicherten Wärme auf die Wärmeverbraucher (23) ermöglicht, und bei Nichtbereitschaft des Kollektors (11) und des Wärmespeichers (16) zur Direktbeheizung unter gänzlichem Verzicht auf eine Wärmeabgabe an die Wärmeverbraucher (23) eine Aufheizung des Wärmespeichers (16) durch den Kollektor (11) bzw.

nachrangig durch den Umgebungswärmetauscher (12) und/oder durch Leerlaufschaltung des Kollektors (11) dessen Aufheizung bewirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Reglers (50) für die Heizkörper-Umlaufwasser-Temperatur witterungs- bzw. außentemperaturabhängig geführt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Heizstufe der Regler (50) wiederum vorrangig die Bereitschaft des Kollektors (11) zur Direktbeheizung der Wärmeverbraucher (23) abfragt und das Heizungsnetz bei positiver Beantwortung dieser Abfrage direkt mit dem Kollektor, bei negativer Beantwortung dagegen mit dem Verflüssiger ( ») der Wärmepumpe (19) verbindet und diese in Betrieb setzt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) an die Bereitschaft des Kollektors (11) zur Direktbeheizung der Wärmeverbraucher (23) in der zweiten Heizstufe eine höhere Anforderung stellt als in der ersten Heizstufe.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Heizstufe der Kollektor (11) mit dem er- (17) der Wärmepumpe ist, wenn die Kollektor-Auslauftemperatur (TKA) zur Direktbeheizung des Heizkörper- Umlaufwassers nicht ausreicht, jedoch um einen vorgegebenen Wert ( # 17) über der Temperatur la (TSP) des Wärmespeichers (16) und einem vorgegebenen Wert ( A 18) über der Umgebungstemperatur (T) am Umgebungswärmetauscher (12) liegt (Stellbefehl Z8). Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Heizstufe der Wärmespeicher (16) mit dem Ver- (17) der Wärmepumpe verbunden ist, wenn die Umgebungstemperatur (TA1) und die Kollektor-Auslauftemperatur (T) die Speichertemperatur (TSP) um vorgegebene Werte (# 16 bzw.
A 17) nicht überschreiten (Stellbefehl Z9).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Heizstufe der Umgebungswärmetauscher (12) mit dem Ver- (17) der Wärmepumpe verbunden ist, wenn die Umgebungstemperatur (TA1) die Speichertemperatur (TSP) um einen vorgegebenen Wert (# 16) übersteigt und die Kollektor-Auslauftemperatur (TKA) ) nicht um einen vorgegebenen Wert ( A 18) über der Umgebungstemperatur (TA1) liegt (Stellbefehl Z10).
9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) den Wärmeträgerdurchfluß durch den Kollektor (11) unterbricht, wenn der Verdampfer (17) der laufenden Wärmepumpe mit dem Wärmespeicher (16) oder dem Umgebungswäretauscher (12) verbunden ist.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für Heizungsanlagen mit einer brennstoffbefeuerten Zusatzheizung als dritter Wärmequelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) die Heizleistung in drei Stufen steuert, wobei in der dem höchsten Wärmebedarf entsprechenden dritten Stufe die vorrangige Ab frage der Bereitschaft des Kollektors (11) zur Direktbeheizung (32) entfällt und sofort die Zusatzheizung (32) sowie die Wärmepumpe (19) eingeschaltet werden, deren Wärmequelle (Kollektor 11, Wärmespeicher 16 bzw. Umgebungswärmetauscher 12) der Regler nach dem gleichen Abfrageschema wie in der zweiten Heizstufe ermittelt.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) eine Ventileinrichtung (41) in einer die Wärmequellen umgebenden Bypaßleitung (22) derart beeinflußt, daß in der ersten Heizstufe ein Teil des Rücklaufwassers über die Bypaßleitung (22) direkt in den Vorlauf (30) fließt, und daß in allen weiteren Heizstufen die Bypaßleitung (22) geschlossen ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) bei fehlendem Wärmebedarf vorrangig den Kollektor (11) und nachrangig den Umgebungswärmetauscher (12) mit dem Wärmespeicher (16) zu dessen Aufladung verbindet bzw. den Kollektor (11) zu dessen Aufheizung in den Leerlauf schaltet.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für eine Anlage zum Heizen von Räumen und Bereiten von warmem Brauchwasser, mit einem parallel zu den Raumheizkörpern an das Heizungsnetz angeschlossenen, innerhalb eines Brauchwasserspeichers angeordneten Wärmetauscher, sowie mit Mitteln zum vorrangigen Bedienen dieses Wärmetauschers bei Ansprechen eines Reglers für die Brauchwasserspeichertemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Regler (50) für die Temperatur (TBW) des Brauchwasserspeichers (21) mit einem die jeweils vorteilhafteste Wärmequelle durch Temperaturvergleich ermittelnden Rechenwerk (66) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) vorrangig die Bereitschaft des Kollektors (11) und nachrangig des Wärmespeichers (16) zur Direktbeheizung des Brauchwasserspeichers (21) ermittelt und den Wärmeübertrager t20) im Brauchwasserspeicher (21) bei positiver Beantwortung direkt mit dem Kollektor (11) bzw. mit einem Wärmetauscher (15) im Wärmespeicher (16), bei negativer Beantwortung dagegen mit dem Verflüssiger (17) der Wärmepumpe (19) verbindet und diese in Betrieb setzt.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk (66) des bzw. der Regler (50) von einem Impulsgeber (68) angesteuert ist und die Abfrage nach der jeweils vorteilhaftesten Wärmequelle in auf die Trägheit der Heizung abgestimmten Zeitintervallen erfolgt.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) für die Raumheizung und der Regler (50) für die Brauchwasserspeichertemperatur ein gemeinsames Rechenwerk (66) haben, dessen Programm über die Mittel (61) zur vorrangigen Bedienung des Brauchwasserspeichers (21) umstellbar ist.
17. Einrichtung zum Regeln einer Umlaufwasser-Heizungsanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht an den Kreislauf des Kollektors (11) angeschlossenes Kollektor-Leerlaufelement (62) und ein die Temperatur dieses Elementes erfassender Meßwertgeber (63) vorgesehen sind, welche dem Regler (50) Informationen über die jeweilige Sonneneinstrahlung geben, und daß der Regler den Durchfluß des Wärmeübertragungsmediums durch den Kollektor (11) unterbricht, wenn die Intensität der Sonneneinstrahlung eine rasche Aufladung des Kollektors bis zu seiner Bereitschaft zur Direktbeheizung der Wärmeverbraucher (21, 23) ermöglicht.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Entscheidungskriterium der Abfrage nach der Intensität der Sonneneinstrahlung darauf beruht, ob die Kollektor-Leerlauftemperatur (tal) um eine bestimmte Schwelle, vorzugsweise um mindestens 20 K, über der Temperatur des aufzuheizenden Mediums liegt.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) in der ersten Heizstufe die Abfrage nach der Intensität der Sonneneinstrahlung (Station 82) nach Entscheidung über die Nichtbereitschaft des Kollektors (11) und des Wärmespeichers (16) zur Direktbeheizung des Wärmeverbrauchers (23) vornimmt.
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) in der zweiten Heizstufe die Abfrage nach der Intensität der Sonneneinstrahlung (Station 84) nach der Entscheidung über die Nichtbereitschaft des Kollektors (11) zur Direktbeheizung des Wärmeverbrauchers (23) vornimmt.
21. Einrichtung nach Anspruch 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) die Abfrage nach der Intensität der Son-- neneinstrahlung (Station 72) nach Entscheidung über die Nichtbereitschaft des Kollektors (11) und des Wärmespeichers (16) zur Direktbeheieung des Brauchwasserspeichers (21) vornimmt.
22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (50) vorrangig den Vereisungszustand des als Luftwärmetauscher (12) ausgebildetem Umgebungswärmetauscher abfragt und einen Abtauvorgang einleitet, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern (57, 58) im Luftwärmetauscher und in dessen Umgebung einen vorgegebenen Wert ( d 20) überschreitet.