DE2936832C2

DE2936832C2 -

Info

Publication number: DE2936832C2
Application number: DE2936832A
Authority: DE
Inventors: Felix Ing.(Grad.) Raquet; Ernst 3450 Holzminden De Appun
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1987-08-27
Also published as: DE2936832A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einem insbesondere gasbeheizten Kessel, der einen Brauchwasserspeicher und Raumheizkörper über ein 3-Wegeventil speist, wobei die Kesselbeheizung und das 3-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.

Bei derartigen Heizungsanlagen ist bisher üblicherweise der Brauchwasserspeicher vorrangig zu den Raumheizkörpern beheizt. Der Kessel bzw. dessen Beheizung ist dabei auf eine so hohe Leistung ausgelegt, daß die Raumheizkörper höchstens wenig abkühlen, solange der Brauchwasserspeicher aufgeheizt wird (vgl. z. B. DE-AS 21 42 545).

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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizungsanlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Beheizung der Raumheizkörper 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 3-Wegeventil während einer von der Steuerschaltung bestimmten ersten festen Zeitdauer (t 1) 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 3-Wegeventil auf die Raumheizkörper geschaltet ist und die Kesselbeheizung abschaltet, daß während einer an die erste feste Zeitdauer (t 1) anschließenden, von der Steuerschaltung bestimmten zweiten Zeitdauer (t 2) die Kesselbeheizung einschaltet, wenn die Temperatur am ersten Temperaturfühler unter den Sollwert sinkt und sonst nach dem Ende des Ablaufs der zweiten festen Zeitdauer (t 2) das 3-Wegeventil auf den Brauchwasserspeicher schaltet und die Kesselbeheizung einschaltet, wobei die zweite Zeitdauer (t 2) wenigstens so lang ist, daß der zweite Temperaturfühler die Rücklauftemperatur der Raumheizkörper erfaßt.

Bei dieser Anlage werden vorrangig die Raumheizkörper beheizt. Erst wenn der zweite Temperaturfühler keinen Wärmebedarf der Raumheizkörper ermittelt, also die Rücklauftemperatur über dem Sollwert des zweiten Temperaturfühlers liegt, wird bei Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers auf diesen umgeschaltet. Der Brauchwasserspeicher wird jedoch dann nicht in einem Zuge durchgehend beheizt. Vielmehr wird der Brauchwasserspeicher nur während ersten Zeitdauern beheizt, wobei zwischen diesen ersten Zeitdauern zweite Zeitdauern liegen, in denen die Temperatur der Raumheizkörper über den zweiten Temperaturfühler erfaßt wird. Liegt diese Temperatur unter dem Sollwert, wird sofort auf die Raumheizkörper umgeschaltet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und eine bevorzugte Steuerschaltung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Heizungsanlage schematisch,

Fig. 2 eine Steuerschaltung für die Heizungsanlage nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm und

Fig. 4 ein weiteres Funktionsdiagramm.

Einem gasbeheizten Heizkessel (1) ist ein 3-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) auf, an den eine Kaltwasserleitung (6) und eine Warmwasserleitung (7) angeschlossen ist, welche zu nicht näher dargestellten Zapfstellen führen. 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 Heizkessel (1) ist eine Steuereinrichtung (12) zugeordnet.

In dem Brauchwasserspeicher (3) ist ein erster Temperaturfühler (13) angeordnet. Ein zweiter Temperaturfühler (14) liegt zwischen dem Heizkessel (1) und dem 3-Wegeventil (2). Die Temperaturfühler ( 13 und 14) sind mit einer Steuerschaltung (15) verbunden, welche die Steuereinrichtung (12) und das 3-Wegeventil (2) steuert.

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′).

Das Zenerdiode (21) ist ein Impulsgenerator (22) nachgeschaltet. Dieser ist im Beispiel von einem integrierten Schaltkreis der Typenbezeichnung MC 14 541 gebildet. Der Impulsgenerator (22) gibt eine Rechteckimpulsfolge ab, wobei die Impulsdauer und die Impulspause gleich lang sind und beispielsweise zwischen 5 min und 15 min liegen. 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) weist einen Schaltkontakt (27) auf, der in Reihe zu dem Schaltkontakt (13′) des ersten Temperaturfühlers (13) liegt. An den Schaltkontakt (27) ist einerseits das 3-Wegeventil (2) und andererseits die Steuereinrichtung (12) angeschlossen.

Dem Impulsgenerator (22) ist eine Sperrschaltung (28) vorgeschaltet. Diese ist von einem Schaltkontakt (14′ ) des zweiten Temperaturfühlers (14) gesteuert. Über den Schaltkontakt (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 Basis-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 einem Widerstand (37) ebenfalls an der Zenerdiode (21). 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. 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. 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 der Zenerdiode ( 21) die Betriebsspannung ansteht und der Taster (41) betätigt wird, wird damit der Transistor (24) durchgeschaltet und bleibt unabhängig von der Impulsfolge am Ausgang des Impulsgenerators (22) durchgeschaltet, bis die Versorgungsspannung abgeschaltet wird.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Heizungsanlage läßt 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. Das 3-Wegeventil (2) ist, da an ihm keine Spannung anliegt, auf die Raumheizkörper geschaltet. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Temperatur im Brauchwasserspeicher (3) über der Temperatur, beispielsweise 85°C, liegt, bei der der Temperaturfühler (13) anspricht. Die Umwälzpumpe (10) fördert ständig das Wärmeträgermedium.
Liegt die Temperatur am Temperaturfühler (14) unterhalb des an diesem eingestellten Sollwerts, beispielsweise 45°C, dann ist der Schaltkontakt (14′ ) geschlossen und die 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.
2. Tritt dann auch im Brauchwasserspeicher (3) Wärmebedarf 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 Impulsgenerators (22) keine Impulsfolge auftritt. Nach wie vor bleibt das 3-Wegeventil (2) auf die Raumheizkörper geschaltet, und diese werden beheizt.
In Fig. 3 sind in den Teildiagrammen Schaltzustände der Temperaturfühler (13 und 14) und des 3-Wegeventils (2) sowie der Steuereinrichtung (12) bei "13", "14", "2" und "12" dargestellt. Dabei entspricht der bis zum Zeitpunkt (T 1) dauernde Schaltzustand dem oben unter Ziff. 1 beschriebenen. Der Schaltzustand zwischen den Zeitpunkten (T 1) und (T 2) entspricht dem oben unter Ziff. 2 beschriebenen.
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 Reset-Eingang des Impulsgenerators (22) kein Signal anliegt. Der Impulsgenerator gibt damit eine Impulsfolge ab, deren Impulsdauer mit t 1 und deren Impulspause mit t 2 in Fig. 3 bezeichnet ist. Während des Impulses (t 1) ist der Transistor (24) leitend, so daß Strom durch die Wicklung (25) fließt, welche den Schaltkontakt (27) dadurch schließt. Damit wird das 3-Wegeventil (2) auf den Brauchwasserspeicher (3) geschaltet und die Gas-Steuereinrichtung (12) bleibt eingeschaltet. Es wird also der Brauchwasserspeicher (3) erwärmt. Die Dauer des Impulses (t 1) beträgt beispielsweise 5 bis 15 min. Nach der Impulsdauer (t 1) wird der Transistor (24) gesperrt, so daß über die Wicklung (25) der Schaltkontakt (27) öffnet. Damit schaltet das 3-Wegeventil (2) auf die Raumheizkörper und die Gas-Steuereinrichtung (12) wird abgeschaltet. Der Temperaturfühler (14) wird jetzt durch die Umwälzpumpe (10) von dem Wärmeträgermedium der Raumheizkörper beaufschlagt. Dieser Schaltzustand bleibt für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 5 bis 15 min, aufrechterhalten. Wenn in dieser Zeit der Temperaturfühler (14) keine Wärmeanforderung meldet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, dann schaltet der nächste Impuls (t 1) den 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. Dies ist in Fig. 3 für die zweite Impulspause beim Zeitpunkt (t 3) dargestellt. In diesem Fall wird über den jetzt geschlossenen Schaltkontakt (14′) und die Transistoren (34 und 36) der Impulsgenerator (22) am Reset-Eingang gesperrt. Es erfolgt jetzt eine Nachheizung der Raumheizkörper. Die Steuereinrichtung (12) ist über die Verbindung (38) eingeschaltet.
Nach Beendigung der Nachheizung beim Zeitpunkt (T 4) in Fig. 3 setzt wieder wie beschrieben die den Schaltkontakt (27) steuernde Impulsfolge ein. Wenn dann - zum Zeitpunkt (T 5) in Fig. 3 - der Brauchwasserspeicher (3) aufgeheizt ist, öffnet auch der Schaltkontakt (13′), so daß das 3-Wegeventil (2) auf die Raumheizkörper schaltet und die Steuereinrichtung (12) abgeschaltet wird.
Ersichtlich werden hierbei die Raumheizkörper vorrangig betrieben. Die Beheizung des Brauchwasserspeichers erfolgt in denjenigen Zeiten impulsweise, in denen eine Beheizung der Raumheizkörper nicht notwendig ist. In den Impulspausen wird geprüft, ob die Raumheizkörper inzwischen Wärme anfordern. Damit ist erreicht, daß die Raumheizkörper während einer Beheizung des Brauchwasserspeichers (3) nicht weitgehend auskühlen können.
Da 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 (t 1) ist so ausgelegt, daß die Räume, in denen die Raumheizkörper untergebracht sind, in dieser Zeit höchstens wenig auskühlen. Die Zeit (t 2) ist so bemessen, daß der Temperaturfühler (14) die Temperatur der Raumheizkörper erfaßt.

Günstig ist bei der beschriebenen Heizungsanlage auch, daß die Steuereinrichtung nicht jedesmal abschaltet, wenn das 3-Wegeventil (2) von den Raumheizkörpern auf den Speicher umschaltet.

Die Heizungsanlage erfordert keinen hohen Installationsaufwand und keine besonders aufwendige elektronische Schaltung.

In besonderen Bedarfsfällen kann es erwünscht sein, den Brauchwasserspeicher unabhängig von den Raumheizkörpern einmal voll aufzuladen. Es wird hierfür der Taster, beispielsweise im Zeitpunkt (T 6) (vgl. Fig. 4) gedrückt. 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 3-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 (T 7) einen Sollwert erreicht hat. Es öffnet dann der Schaltkontakt (13′) und die Versorgungsspannung der elektronischen Schaltung verschwindet. Das 3-Wegeventil (2) schaltet auf die Raumheizkörper zurück.

In anderer Ausgestaltung der Erfindung könnte der Temperaturfühler (14) auch in der Rücklaufleitung des Kessels angeordnet sein.

Claims

1. Heizungsanlage mit einem, insbesondere gasbeheizten Kessel, der einen Brauchwasserspeicher und Raumheizkörper über ein 3-Wegeventil speist, wobei die Kesselbeheizung und das 3-Wegeventil über eine Steuerschaltung wenigstens von einem in dem Brauchwasserspeicher angeordneten ersten Temperaturfühler und einem in der Vorlauf- oder Rücklaufleitung des Kessels angeordneten zweiten Temperaturfühler gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer über einem Sollwert liegenden Temperatur am zweiten Temperaturfühler (14) und einer unter einem Sollwert liegenden Temperatur am ersten Temperaturfühler (13) das 3-Wegeventil (2) während einer von der Steuerschaltung (22) bestimmten ersten festen Zeitdauer (t 1) auf den Brauchwasserspeicher (3) geschaltet und die Kesselbeheizung (12) eingeschaltet ist, wobei die erste Zeitdauer wesentlich kürzer als die maximal notwendige Beheizungsdauer des Brauchwasserspeichers (3) ist, daß nach Ablauf der ersten festen Zeitdauer (t 1) das 3-Wegeventil (2) auf die Raumheizkörper (4) geschaltet ist, die Kesselbeheizung (12) abschaltet, daß während einer an die erste feste Zeitdauer (t 1) anschließenden, von der Steuerschaltung bestimmten zweiten Zeitdauer (t 2) die Kesselbeheizung einschaltet, wenn die Temperatur am ersten Temperaturfühler (13) unter den Sollwert sinkt und sonst nach Ende des Ablaufes der zweiten festen Zeitdauer (t 2) das 3-Wegeventil (2) auf den Brauchwasserspeicher (3) schaltet und die Kesselbeheizung einschaltet, wobei die zweite Zeitdauer (t 2) wenigstens so lang ist, daß der zweite Temperaturfühler (14) die Rücklauftemperatur der Raumheizkörper erfaßt.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert, bei dem der erste Temperaturfühler (13) schaltet, höher ist als der Sollwert, bei dem der zweite Temperaturfühler (14) schaltet.

3. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturfühler (13) einer Gleichrichterschaltung (17-21) vorgeschaltet ist, die einen die erste und die zweite Zeitdauer (t 1, t 2) erzeugenden Impulsgenerator speist.

4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem Schaltkontakt ( 13′) des ersten Temperaturfühlers (13) ein weiterer Schaltkontakt (27) geschaltet ist, der von dem Impulsgenerator (22) gesteuert ist.

5. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkontakt (14′) des zweiten Temperaturfühlers (14) an einen den Impulsgenerator sperrenden Eingang angeschlossen ist.

6. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichterschaltung (17-21) eine mittels eines Tasters (41) betätigbare Selbsthalteschaltung (39) nachgeschaltet ist, die den weiteren Schaltkontakt (27) steuert.