DE2822406C2 - Regeleinrichtung für insbesondere kleine Heizungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für insbesondere kleine Heizungsanlagen mit einem Wärmeerzeuger, bestehend aus dem Heizkreis und einem Brauchwasserspeicher, wobei der Heizkreis über ein motorisch verstellbares Mischventil mit dem Wärmeerzeuger und der im Wärmeerzeuger eingebaute oder ihm separat zugeordnete Brauchwasserspeicher über seinen Regelthermostat mit der Wärmeerzeugerregelung verbunden ist.

Regeleinrichtungen der genannten Art sind bekannt Bei kleinen bzw. kleinsten Heizungsanlagen werden häufig aus Kostengründen keine außentemperaturabhängigen Steuerungen vorgesehen, was aber dann zu Lasten eines höheren Energieverbrauches geht, den angepaßt zu reduzieren aber heute mehr denn je Ziel sein sollte. Heizungskessel bzw. Wärmeerzeuger, die mit « abgesenkt angepaßter Temperatur betrieben werden können, und zwar mit Absenkung unterhalb ca. 65° C, stehen heute bereits zur Verfügung. Bei solchen Heizungskesseln besteht aber die Notwendigkeit, zum Aufheizen oder Nachheizen des Warmwasserspeichers im Bedarfsfall den Heizungskessel für die Bedarfszeitspanne auf eine höhere Temperatur zu bringen, damit das Brauchwasser ausreichend erwärmt und bspw. auf Temperaturen von 65° C, 8O⁰C oder 85⁰C gebracht werden kann. Eine Vorrangschaltung, die dies bewirkt, ist an sich ohne weiteres dadurch zu erreichen, daß ein Ventil den Kesselvorlauf vom Heizkreis abschließt, bis der Warmwasserspeicher seine gewünschte Soll-Temperatur erreicht hat. Wenn dann das Ventil wieder geöffnet wird, strömt das heiße Kesselwasser schlagartig in den Heizungskreis, was sich insbesondere im Sommer oder in Übergangszeiten, wenn die Anlage mit abgesenkten Temperaturen aus Energieersparnisgründen betrieben wird, unangenehm bemerkbar macht, denn in den Heizungsleitungen entstehen Knackgeräusehe, und im Heizungsleitungssystem wird die dann an sich gar nicht gewünschte Wärmeabstrahlung größer, und ferner wird die Regelung der Heizkörper durch thermostatische Heizkörperventile — soweit vorhanden — erschwert

An sich läßt sich diese Problematik ohne weiteres mit heute verfügbaren, insbesondere elektronischen Regeleinrichtungen, lösen. Solche Regeleinrichtungen sind jedoch insbesondere in bezug auf Kleinheizungsanlagen unverhältnismäßig teuer, so daß der Käufer solcher Kleinheizungsanlagen gern auf solche aufwendigen Regeleinrichtungen verzichtet und sich auf eine »Minimalregelung« beschränkt, was aber andererseits ungünstige Auswirkungen auf den Energieverbrauch hat

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für kleine Heizungsanlagen zu schaffen, deren Anschaffungskosten in einem vernünftigen Verhältnis zu den Anschaffungskosten der Kleinheizimgsanlage steht, die einen an die jeweiligen Betriebsbedingungen einer Brauchwasserbereitung angepaßten Energieverbrauch unter Berücksichtigung einer optimalen Energieverbrauchsreduzierung gewährleistet, mit der die unerwünschten Knackgeräusche im Heizungssystem nach vollzogener Brauchwasseraufheizung nicht auftreten und die die Möglichkeit bietet, mit einer ebenso kostengünstigen außentemperaturabhängigen Regelung für den Heizungskessel verknüpft zu werden.

Diese Aufgabe ist mit einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Antrieb des Mischventiles mit einem Zeitgeberelement verbunden ist, durch' welches das Mischventil in Schließrichtung schnell geschlossen und in Öffnungsrichtung zunächst bis etwa zur Mittelstellung oder schrittweise bis etwa zur Mittelstellung läuft und danach voll öffnet, wobei die Zeitspannen des Verharrens in der Mittelstellung oder für das schrittweise Erreichen der Mittelstellung etwa gleich, jedoch wesentlich größer, vorzugsweise um einen Faktor 10, als die Zeitspanne für das Schließen sind.

Die Alternativmaßgaben »in Öffnungsrichtung zunächst bis etwa zur Mittelstellung oder schrittweise bis etwa zur Mittelstellung« haben ihre Begründung darin, daß die Öffnung des Ventils entweder elektromechanisch oder elektronisch bewirkt werden kann, denn auf elektronischem Wege läßt sich der Weg bis etwa zur Mittelstellung in kleine Einzelschritte zerlegen, was vorteilhaft zu einem besonders behutsamen Einströmen des heißen Kesselwassers in das Leitungssystem für die Heizung führt. Wie sich gezeigt hat, führt aber auch die nicht schrittweise Öffnung bis etwa zur Mittelstellung zur Vermeidung der Knackgeräusche.

Bei beiden Alternativen ist die Zeitspanne für das Öffnen bis zur Mittelstellung bzw. für das Verharren in der Mittelstellung wesentlich größer als die für den Schließvorgang, d. h. das Schließen geht schnell vor sich und das öffnen um etwa das Zehnfache langsamer.

Durch einstellbare Zeitgeberelemente in der Regeleinrichtung können die Absolutzeitwerte für die Einstellvorgänge am Mischventil eingestellt werden. Als Mischventil wird am zweckmäßigsten ein Vierwegemischventil benutzt. Da dieses in der Regel für Rechtsund Linksanschluß ausgebildet ist können die Anschlüsse des Mischventilantriebes umschaltbar mit der Regeleinrichtung verbunden sein, d. h, die von der Regeleinrichtung gegebenen Schaltimpulse' können gewissermaßen ihre Richtung beibehalten, gehen aber nach Umschaltung in umgekehrter Richtung in den Antrieb hinein.

Außerdem ist die Verbindung mit einer außentempe-

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raturabhängigen Regelung des Wärmeerzeugers möglich, die derart ausgebildet ist, daß der Außentemperaturfühler in mindestens zwei feuchtigkeitsdicht gekapseite Thermostate aufgeteilt ist, von denen jeder einen fest vorgegebenen Temperaturansprechvert hat, wobei die einzelnen Außenthermostate mit einem, den Brenner ein- und ausschaltenden Mehrfachthermostaten der Wärmeerzeugerregelung in Verbindung stehen und die Anzahl der Schaltebenen des Mehrfachthermostaten jeweils um eine größer ist als die Anzahl der Außen the -mostaten.

Eine solche Regelungsausbildung die digital arbeitet, ist kostengünstiger als analog arbeitende elektronische Regelungen, und die Betriebsbereitschaftsverluste bzw. die Gesamtwärmeverluste des ganzen Heizungssystems sind geringer.

Gegenüber einer stufenlos arbeitenden Elektronik kostet eine solche Regeleinrichtung außerdem etwa nur V«, da die Regelung mit nur wenigen und einfachen Schaltelementen auskommt, wobei Schaltvorgänge nur bei bestimmten Temperaturstufen ausgelöst werden, auf die die gekapselten Außenthermosf.ate und damit die ganze Regeleinrichtung ansprechen. Es hat sich gezeigt, daß für eine solche befriedigende Regelung Temperaturstufen bei etwa 45° C, 6O⁰C und 85° C ausreichend sind.

Ein Schaltkontakt am Mischermotor ist mit einem Thermostaten am Brauchwasserspeicher verbunden. Ist die Speichertemperatur gesunken und muß der Speicher aufgeheizt werden, dann schaltet dieser Thermostat den Brenner ein, womit der Kessel und damit auch der Speicher hochgeheizt wird. Der Speicher-Thermostat schaltet aber auch den Schaltkontakt des Mischermotors, damit der Motor den Drehschieber bewegt und den Mischer schließt Dadurch ist der Kessel vom Heizkreis abgetrennt und kann den Speicher hochheizen, ohne an den Heizkreis Wärme abzugeben. Hierbei handelt es sich um eine sogenannte Vorrangschaltung. Ist der Brauchwasserspeicher aufgeheizt, gibt er den Schaltkontakt für das Schließen des Mischers frei. Der Regelthermostat gibt einen Schaltimpuls jeweils auf den Kontakt am Mischer, der den Drehschieber in eine Stellung bringt und zwar der Kesseltemperatur entsprechend. Ist die Kesseltemperatur abgesenkt, bspw. im Herbst oder im Frühjahr, dann läuft der •Drehschieber auf eine Mittelstellung. Das heiße tKesselwasser kann dann nicht direkt in den Heizkreis .strömen, sondern wird im Mischer mit dem ^urückströimenden kalten Wasser aus dem Heizkreis gemischt und in der Temperatur abgesenkt. Im Winter wird der Kessel bei sehr großer Kälte auf eine höhere Temperatur eingestellt Der Drehschieber des Mischers wird sodann durch den Kesselthermostaten auf eine Stellung gebracht, wo der Mischer fast voll geöffnet wird. Der Drehschieber des Mischers wird dann zunächst in eine Mittelstellung gebracht Gleichzeitig

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55 wird ein Zeitglied von ca. 8 bis 10 Minuten angesteuert Ist diese Zeit abgelaufen, so läuft der Mischermotor weiter in Richtung auf, bis der Mischer fast voJl geöffnet ist Durch diese Art der Ansteuerung des Mischermotor¹· werden Knackgeräusche in der Heizleitung verhindert Kesselwasser mit höherer Temperatur kann dann, weil die Heizung eine solche Temperatur benötigt, fast ungemischt mit dem Rücklauf in die Heizung strömen.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines beispielsweisen Schaltbildes näher erläutert

Im Schaltbild sind bezeichnet mit 1 die Regeleinrichtung, mit 2 die Regelung für den Brauchwasserspeicher und mit 3 die Wärmeerzeugerregelung, wobei die einzelnen, aber miteinander verknüpften Regeleinheiten jeweils strichpunktiert umrahmt dargestellt sind. Strich-doppel-punktiert umrahmt sind einerseits links außen die Außentemperaturthermostate 9, 10 und innerhalb der Wärmeerzeugerregelung 3 der Mehrfachthermosiat 12 mit drei Schaltebenen 13 für beispielsweise 45°C, 60° C und 85° C.

Mit der Regeleinrichtung 1 steht der Antrieb 4 des Mischventils 6 in Verbindung, dessen Drehschieber von diesem An'rieb, vom Thermostaten 15 des Brauchwasserspeichers bewirkt, bei Bedarf schnell geschlossen und in einer bestimmten Zeit (8 bis 10 min), aufgegeben vom Zeitgeberelement 5, je nach Ausbildung der Regeleinrichtung 1 (elektromechanisch oder elektronisch) entweder auf etwa Mittelstellung gebracht und dort die vorgegebene Zeit verharrend gehalten oder in kleinen Schritten (durch die Elektronik bewirkt) in der gleichen Zeit auf etwa Mittelstellung gebracht wird.

Wie aus dem Stromlaufplan erkennbar, wird vom Speicherthermostaten 15 nicht nur der Antrieb 4 für das Mischventil geschaltet, sondern auch der Brenner 11. Je nach Rechts- oder Linksanschluß des Mischventiles 6 kann der Antrieb 4 über die Anschlüsse 7, 8 an die Regeleinrichtung 1 angeschlossen werden, d.h., der Antrieb 4 wird in der einen oder anderen Richtung mit Strom beaufschlagt, was durch den Umschalter 20 bewirkt werden kann. Mit der Zeitschaltuhr 14 kann für eine zeitweise Absenkung der Wärmeerzeugertemperatur gesorgt werden, wobei die Zeitschaltuhr 14 derart mit der Wärmeerzeugerregelung verknüpft ist, daß die Absenkung stufenweise von der höheren auf die nächst niedrige Schaltstufe bzw. Schaltebene 13 der Wärmeerzeugerregelung 12 erfolgt.

16 ist der üblicherweise in einer Wärmeerzeugerregelung 12 vorgesehene Temperaturwächter, und 17 ist ein Pumpenschalter einer nicht dargestellten Umwälzpumpe. Die Leitungen 18, 18' kommen vom nicht dargestellten Brennersteuergerät, und mit 19, 19' sind Endlagenschalter für die Mischerstellungen »Auf« und »Zu« bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für insbesondere kleine Heizungsanlagen mit einem Wärmeerzeuger, bestehend aus dem Heizkreis und einem Brauchwasserspeicher, wobei der Heizkreis über ein motorisch verstellbares Mischventil mit dem Wärmeerzeuger und der im Wärmeerzeuger eingebaute oder ihm separat zugeordnete Brauchwasserspeicher über seinen Regel thermostat mit der Wärmeerzeugerreglung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (4) des Mischventiles (6) mit einem Zeitgeberelement (5) verbunden ist, durch welches das Mischventil (6) in Schließrichtung schnell geschlossen und in Öffnungsrichtung zu- '5 nächst bis etwa zur Mittelstellung oder schrittweise bis etwa zur Mittelstellung läuft und danach voll öffnet, wooei die Zeitspannen des Verharrens in der Mittelstellung oder für das schrittweise Erreichen der Mittelstellung etwa gleich, jedoch wesentlich größer vorzugsweise um einen Faktor 10, als die Zeitspanne für das Schließen sind.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitgeberelement (5) einstellbar ausgebildet ist