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Heizungsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einem, insbesondere
gasbeheizten, Kessel, der einen Brauchwasserspeicher und Raumheizkörper über ein
2-Wegeventil. od. Ladepumpe speist, wobei die Kesselbeheizung und das 2-Wegeventil
über eine Steuerschaltung wenigstens von einem in dem Speicher angeordneten ersten
Temperaturfühler und einem in der Vorlauf- oder Rücklaufleitung des Kessels angeordneten
zweiten Temperaturfühler gesteuert sind.
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Dei derartigen Heizungsanlagen ist bisher üblicherweise der Brauchwasserspeicher
vorrangig zu den Raumheizlcörpern beheizt. Der Kessel bzw. dessen Beheizung ist
dabei auf eine so hohe Leistung ausgelegt, daß die Raumheizkörper höchstens wenig
abkühlen, solange der flrauchwasserspeicher aufgeheizt wird.
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Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen sollen Heizkessel
kleiner
Leistung eingesetzt werden. Dies hat zur Folge daß das Aufheizen des betreffenden
Brauchwasserspeichers solang dauert, daß während des Aufheizens die Räume, die durch
die Raumheizkörper zu beheizen sind, auskühlen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizungsanlage der eingangs genannten
Art vorzuschlagen, bei der die Beheizung der naumheizkörper in der Weise vorrangig
erfolgt, daß auch während eines Aufheizens des Brauchwasserspeichers ein Nachheizen
der Raumheizkörper möglich ist, solange nicht unbedingt der Brauchwasserspeicher
vorrangig aufgeheizt werden muß, Obige Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß bei einer über einem Sollwert liegenden Temperatur am zweiten Temperaturfühler
und einer unter einem Sollwert liegenden Temperatur am ersten Temperaturfühler das
2-Wegeventil während einer von der Steuerschaltung bestimmten ersten festen Zeitdauer
auf den Brauchwasserspeicher geschaltet und die Kesselbeheizung eingeschaltet ist,
wobei die erste Zeitdauer wesentlich kürzer als die maximal notwendige Beheizungsdauer
des Speichers ist, daß nach Ablauf der ersten festen Zeitdauer das 2-Wegeventil
auf die Raumheizkörper geschaltet ist und die Kesselbeheizung abschaltet, daß während
einer an die erste feste Zeitdauer anschließenden, von der Steuerschaltung bestimmten
zweiten Zeitdauer die Kesselbeheizung einschaltet, wenn die Temperatur am ersten
Temperaturfühler unter den Sollwert sinkt und sonst nach dem Ende des Ablaufs der
zweiten
festen Zeitdauer das 2-Wegeventil auf den Brauchwasserspeicher
schaltet und die Kesselbeheizung einschaltet, wobei die zweite Zeitdauer wenigstens
so lange ist, daß der zweite Temperaturfühler die Rücklauftemperatur der Raumheizkörper
erfaßt.
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Bei dieser Anlage werden vorrangig die Raumheizkörper beheizt. Erst
wenn der zweite Temperaturfühler keinen Wärmebedarf der Raumheizkörper ermittelt,
also die ltficklauftemperatur über dem Sollwert des zweiten Temperaturfühlers liegt,
wird, bei Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers, auf diesen umgeschaltet. Der Brauchwasserspeicher
wird jedoch dann nicht in einem Zuge durchgehen beheizt. Vielmehr wird der Brauchwasserspeicher
nur während ersten Zeitdauern beheizt, wobei zwischen diosen ersten Zeitdauern zweite
Zeitdauern liegen, in denen rlie Temperatur der Raumheizkörper über den zweiten
Temperaturfühler erfaßt wird. Liegt diese Temperatur unter dem Sollwert, wird sofort
auf die Raumheizkörper umgeschaltet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Lfindung und eine bevorzugte Steuerschaltung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen, In der Zeichnung:
zeigen: ig. 1 eine Heizungsanlage schematisch, Fig. 2 eine Steuerschaltung für die
heizungsanlage nach Fig. 1,
Fig. 3 ein 1'unIctionsdiagramm und ig,
4 ein weiteres Funktionsdiagramm.
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Einem gasbeheizten Heizkessel 1 ist ein 2-Wegeventil 2 nachgeschaltet,
das einerseits zu einem Brauchwasserspeicher 3 und andererseits über eine Vorlaufleitung
4 zu nicht näher dargestellten Raumheizkörpern führt. Der Brauchwasserspeicher 3
weist einen Innenbehälter 5, an den eine Kaltwasserleitung 6 und eine Warmwasserleitung
7 angeschlossen ist, welche zu nicht nüher dargestellten Zapfstellen führt. Rücklaufleitungen
8 und 9 der Heizkörper einerseits und des Brauchwasserspeichers 3 andererseits sind
über eine Umwälzpumpe 10 an den Heizkessel 1 angeschlossen. Einer Gaszuführungsleitung
11 des Heizkessels 1 ist eine Steuereinrichtung 12 zugeordnet.
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In dem Brauchwasserspeicher 3 ist ein erster Temperaturfühler 13 angeordnet.
Ein zweiter Temperaturfühler 14 liegt zwischen dem Heizkessel 1 und dem 2-Wegeventil
2.
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Die Temperaturfühler 13 und 14 sind mit einer Steuerschaltung 15 verbunden,
welche die Steuereinrichtung 12 und das 2-Wegeventil 2 steuert.
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in Fig. 2 ist die Steuerschaltung 15 dargestellt. An das elektrische
Netz 16 ist über einen Transformator 17 ein Gleichrichter 18 angeschlossen. Diesem
ist ein Glättungskondensator 19 und eine Konstantspannungsquelle, bestehend aus
einem
Widerstand 20 und einer Zenerdiode 21, nachgeschaltet. Vor dem Transformator 17
liegt ein von dem Temperaturfühler 13 betätigbarer Schaltkontakt 13'.
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Der Zenerdiode 21 ist ein Impulsgenerator 22 nachgoscltaltet. Dieser
ist im Beispiel von einem integrierten Schaltkreis der Typenbezeichnung MC 14 541
gebildet. Der Impulsgenerator 22 gibt eine llechteckimpulsfolge ab, wobei die Impulsdauer
und die Impulspause gleich lang sind und beispielsweise zwischen 5 min und 15 min
liegen.
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Der Ausgang des Impulsgenerators 22 ist über einen Widerstand 23 an
die Basis eines Transistors 24 gelegt, dessen Kollektor-Emitterstrecke in Reihe
mit einer Wicklung 25 eines Relais parallel zur Konstantspannungsquelle 20, 21 liegt.
Parallel zur Wicklung 25 ist, wie üblich, eine Diode 26 geschaltet. Das Relais mit
der Wicklung 25 wie einen Schaltkontakt 27 auf, der in Reihe zu dem Schaltkontalot
13 des ersten Temperaturfühlers 13 liegt. An den Schaltkontakt 27 ist einerseits
das 2-Wegeventil 2 und andererseits die Steuereinrichtung 12 angeschlossen.
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Dem Impulsgenerator 22 ist eine Sperrschaltung 28 vorgeschaltet. Diese
ist von einem Schaltkontakt 14 des zweiten Temperaturfühlers 14 gesteuert. ueber
den Schalt;-kontakt 14 läßt sich die Netzspannung über einen Spannungsteiler aus
Widerständen 29 und 30 anlegen. Dem Abgriff des Spannungsteilers ist eine Gleichrichterdiode
31 und ein Siebkondensator 32 nachgeschaltet. Parallel zum Siebkondensator 32 liegt
ein Widerstand 33 und die flasis-Emitterstrecke eines Schalttransistors 34, dessen
Kollektor
über einen Widerstand 35 an der Zenerdiode 21 liegt. Parallel zur Kollektor-Emitterstrecke
des Schalttransistors 34 ist die Basis-Emitterstrecke eines weiteren Transistors
36 geschaltet. Dessen Kollektor liegt über einen Widerstand 37 ebenfalls an der
Zenerdiode 21.
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An den Kollektor des Transistors 36 ist der Reset-Eingang des Impulsgenerators
22 angeschlossen, der im übrigen wie üblich beschaltet ist. Ist der Schaltkontakt
14' geschlossen, dann leitet der Schalttransistor 34, so daß der Transistor 36 sperrt
und der Reset-Eingang an der Versorgungsspannung der Zenerdiode 21 liegt. In diesem
Falle gibt der Impulsgenerator 22 keine Impulsfolge ab.
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Es ist zwischen dem Schaltkontakt 14' und der Steuereinrichtung 12
eine Verbindung 38 vorgesehen, welche sicherstellt, daß die Beheizung immer dann
eingeschaltet ist, wenn der Schaltkontakt 14' geschlossen ist.
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Zwischen die Zenerdiode 21 und die Basis des Transistors 24 ist eine
Selbsthalteschaltung 39 gelegt. Es liegt dabei die Zenerdiode 21 an einem Eingang
eines NAND-Gatters 40. Ein weiterer Eingang des NAND-Gatters 40 läßt sich über einen
Taster 41 an die an der Zenerdiode 21 anstehende Versorgungsspannung legen. An diesem
Eingang ist ein Dämpfungskondensator 42 angeschlossen. Dem NAND-Gatter 40 ist ein
weiteres NAND-Gatter 43 nachgeschaltet, dessen Ausgang einerseits über einen Widerstand
44 an die Basis des Transistors 24 angeschlossen und andererseits über einen Widerstand
45 auf den weiteren Eingang des NAND-Gatters 40 rückgekoppelt ist. Wenn an (lor
Zenerdiode 21 die Betriebsspannung ansteht und der
Taster 41 betätigt
wird, wird damit der Transistor, ob durchgeschaltet und bleibt unabhängig von der
Impulsfolge am Ausgang des Impulsgenerators 22 durchgeschaltet bis die Versorgungsspannung
abgeschaltet wird.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Heizungsanlage l ißl; sich nach
verschiedenen Betriebszuständen betrachten: 1. Besteht im Brauchwasserspeicher 3
kein Wärmebedarf, dann ist der Schaltkontakt 13 offen. An der elektronischen Schaltung
liegt damit keine Betriebsspannung an.
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Das 2-Wegeventil 2 ist, da an ihm keine Spannung anliegt, auf die
Raumheizkörper geschaltet. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Temperatur
im BrauchwassorsreL-o cher 3 über der Temperatur, beispielsweise 85 C, lio, bei
der der Temperaturfühler 13 anspricht. Die Umwälzpumpe 10 fördert ständig das Wärmeträgermedium.
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Liegt die Temperatur am Temperaturfühler 14 unterhalb des an diesem
eingestellten Sollwerts, beispielsweise 450C, dann ist der Schaltkontakt 14' geschlossen
un<l di Steuereinrichtung 12 gibt die Kesselbeheizung frei. die Temperatur, bei
der dies erfolgt, kann in üblicher Weise auch von der Außentemperatur abhängig sein.
Es werden in diesem Betriebszustand nur die Raumheizkörper beheizt.
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2. Tritt dann auch im Brauchwasserspeicher 3 WLirmebedarf auf, dann
schließt der Schaltkontakt 13'. Damit wird die elektronische Schaltung an Spannung
gelegt. Solange der Schaltkontakt 14 geschlossen ist, leitet der
Transistor
34, so daß der Transistor 36 sperrt. Damit liegt der Reset-Eingang des Impulsgenerators
22 an der Versorgungsspannung, so daß am Ausgang des Impulsgenera tors 22 keine
Impulsfolge auftritt. Nach wie vor bleibt das 2-Wegeventil auf die Raumheizkörper
geschaltet und diese werden beheizt.
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in Fig. 3 sind in den Teildiagrammen Schaltzustände der Temperaturfühler
13 und 14 und des 2-Wegeventils 2 sowie der Steuereinrichtung 12 bei "13", "14",
"2" und "12" dargestellt. Dabei entspricht der bis zum ZeitpunktT1 dauernde Schaltzustand
dem oben unter Ziff. 1 beschriebenen. Der Schaltzustand zwischen den Zeitpunkten
T1 und T2 entspricht dem oben unter Ziff. 2 beschriebenen.
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3. Liegt in den Heizkörpern kein Wärmebedarf vor, fordert jedoch der
Brauchwasserspeicher 3 Wärme an, dann liegt über dem Schaltkontakt 13 Versorgungsspannung
an der elektronischen Schaltung. Der Schalttransistor 34 sperrt und der Transistor
36 leitet, so daß an dem Reseteingang des Impulsgenerators 22 kein Signal anliegt.
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»er Impulsgenerator gibt damit eine Impulsfolge ab, deren Impulsdauer
mit t1 und deren Impulspause mit t2 in Fig. 3 bezeichnet ist. Während des Impulses
t1 ist der Transistor 24 leitend, so daß Strom durch die Wicklung 25 fließt, welche
den Schaltkontakt 27 dadurch schließt.
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Damit wird das 2-Wegeventil 2 auf den Brauchwasserspei cher 3 geschaltet
und die Gas-Steuereinrichtung 12 bleibt eingeschaltet. Es wird also der Brauchwasserspeicher
3 erwärmt. Die Dauer des Impulses t1 beträgt beispielsweise
5 bis
15 min. Nach der Impulsdauer t1 wird der Transistor 24 gesperrt, so daß über die
Wicklung 25 der Schaltkontalct 27 öffnet. Damit schaltet das 2-Wegevent;il 2 auf
die Raumheizkörper und die Gas-Steuereinriclltun) 12 wird abgeschaltet. Der Temperaturfühler
14 wird jetzt durch die Umwälzpumpe 10 von dem Wärmoträgermedium der Raumheizkörper
beaufschlagt. Dieser Schaltzustand bleibt für eine bestimmte Zeit, beispielsweise
5 bis 1 5 min, aufrechterhalten. Wenn in dieser Zeit der Temperaturftihler 14 keine
Wärmeanforderung meldet, wie dies in Flg. 3 dargestellt ist, dann schaltet der nächste
Impuls t1 <len Transistor 24 wieder durch, so daß erneut der Brauchwasserspeicher
3 erwärmt wird. Sinkt jedoch die Temperatur am Temperaturfühler 14 unter den Sollwert,
dann schließt der Schaltkontakt 14' während einer Impulspause.
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Dies ist in Fig. 3 für die zweite Impulspause boim Zeit punkt T3 dargestellt.
In diesem Fall wird über den jetzt geschlossenen Schaltkontakt 14' und die Pransistoren
34 und 36 der Impulsgenerator 22 am Reset-Eingang gesperrt.
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Es erfolgt jetzt eine Nachheizung der Raumheizkörper.
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Die Steuereinrichtung 12 ist über die Verbindung 3S eingeschaltet.
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Nach Beendigung der Nachheizung beim Zeitpunkt T4 in Fig. 3 setzt
wieder wie beschrieben die den Schaltkontakt; 27 steuernde Impulsfolge ein. Wenn
dann - zum Zeit,e)unkt T5 in Fig. 3 - der Brauchwasserspeicher 3 aufgeheizt ist,
öffnet auch der Schaltkontakt 13', so daß das 2-Wegeventil 2 auf die Raumheizkörper
schaltet und die Steuereinrichtung 12 abgeschaltet wird.
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ICrsichtlich werden hierbei die Raumheizkörper vorrangig betrieben.
Die Beheizung des Brauchwasserspeichers erfolgt in denjenigen Zeiten impulsweise,
in denen eine Beheizung der 12aumheizkörper nicht notwendig ist. In den Impulspausen
wird geprüft, ob die Raumheizkörper inzwischen W1Lrme anfordern. Damit ist erreicht,
daß die Raumheizkörper während einer Beheizung des Brauchwasserspeichers 3 nicht
weitgehend auskühlen können.
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i>a der Temperaturfühler 14 gewöhnlich auf eine niedrigere Temperatur
eingestellt ist als der Temperaturfühler 13 und er im Vorlauf des Heizkessels 1
liegt, ist sichergestellt, daß sein Schalter 14' nur schließt, wenn die Raumheizkörper
ausgekühlt sind. Die Zeit t1 ist so ausgelegt, daß die Räume, in denen die Raumheizkörper
untergebracht sind, in dieser Zeit höchstens wenig auskühlen.
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Die Zeit t2 ist so bemessen, daß der Temperaturfühler 14 die Temperatur
der Raumheizkörper erfaßt.
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Günstig ist bei der beschriebenen Heizungsanlage auch, daß die Steuereinrichtung
nicht jedesmal abschaltet, wenn das 2-Wegeventil 2 von den Raumheizkörpern auf den
Speicher umschaltet.
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I)ie Heizungsanlage erfordert keinen hohen Installationsaufwand.und
keine besonders aufwendige elektronische Schaltung.
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In besonderen Bedarfsfällen kann es erwünscht sein, den Brauchwasserspeicher
unabhängig von den Raumheizkörpern
einmal voll aufzuladen. Es wird
hierfür der Taster, beispielsweise im Zeitpunkt T6 (vgl. Fig. 4) gedrückt.
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Der Schaltkontakt 13' ist in diesem Ausgangszustand geschlossen. Sobald
der Taster 41 gedrückt wird, schaltet über die NAND-Gatter 40 und 43 der Transistor
24 durch, so daß auch der Schaltkontakt 27 geschlossen wird. Damit ist das 2-Wegeventil
2 auf den Brauchwasserspeicher 3 geschaltet und die Steuereinrichtung 12 ist eingeschaltet,
(vgl. Fig. 4). Es wird Jetzt ausschließlich der Brauchwasserspeicher 3 beheizt,
bis er zum Zeitpunkt T7 einen Sollwert erreicht hat. Es öffnet dann der Schaltkontakt
13' und die Versorgungsspannung der elektronischen Schaltung verschwindet. Das 2-Wegeventil
2 schaltet auf die Raumheizkörper zurück.
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In anderer Ausgestaltung der Erfindung könnte der Temperaturfühler
14 auch in der Rücklaufleitung des Kessels angeordnet sein.