DE3036661A1

DE3036661A1 - Zentrale warmwasserheizungsanlage

Info

Publication number: DE3036661A1
Application number: DE19803036661
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dipl.-Ing. 8641 Weißenbrunn Böhm; Hans Dipl.-Phys. 8500 Nürnberg Kühnlein; Jürgen Dipl.-Ing. 8521 Langensendelbach Nordhausen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE3036661C2

Description

Zentrale WarmwasserheizungsaoLae
Die Erfindung betrifft eine zentrale Warmwasserheizungsanlage, bestehend aus einem Heißwasserkessel, einer Regeleinrichtung für die Temperatur des Kesselwassers, vorzugsweise einer Regeleinrichtung für die Vorlauftemperatur, die auf ein Mischventil zur Mischung des Rücklauf mit dem Kesselwasser wirkt, mit Wärmetauschern in den zu beheizenden Räumen und mit Ventilen an den Wärmetauschern, die jeweils von einer Raumtemperaturregelung etwa proportional zur Soll-Istwertdifferenz der Temperatur des jeweiligen Raumes gestellt werden. Derartige zentrale Warmwasserheizungsanlagen sind aus dem Heizungsbau bekannt.
Die Vorlauftemperatur wird hierbei durch eine Regelt in richtung nach einer Heizkurve festgelegt, die den Zusammenhang zwischen Außentemperatur und Vorlauftemperatur beschreibt. Die Ventile an den Wärmetauschern sind hierbei häufig als thermostatische Regelventile ausgeführt, bei denen die Ventilöffnung entsprechend der Soll-Istwertdifferenz der Temperatur des jeweiligen Raumes durch einen Ausdehnungskörper geregelt wird.
Die Einstellung der Vorlauftemperatur entsprechend der "Heizkurve" vernachlässigt wesentliche Parameter, z.B.
Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigke; t oder thermische Belastung der zu beheizenden Räume. Znfolgedessen wird die Vorlauftemperatur im allgemeinen zu hoch eingestellt, so daß vermeidbare Wärmeverluste im Heißwasserkessel und im Leitungssystem der Warmwasserheizungsanlage auftreten.
Die Ventile in den verschiedenen zu beheizenden Räumen werden entprechend der Doll-Istasertdifferenz der Temf,eratur einen unterschiedlichen Ventilöffnungsgrad aufweisen, wobei eines der Ventile den gröAten Ventilöffnun£sgrad aufweist, der jedoch im allgemeinen nicht der Ventilstellung "voll geöffnet" entsprechen wird. Die erfindung gründet sich auf der Erkenntnis, daß - wenn das Ventil mit dem maximalen Ventilöffnungsgrad bis zur Ventilstellung '?voll geöffnete eingestellt wäre -die Warmwasserheizungsanlage mit einer niedrigeren VorlauStemperatur ohne Anderung der Temperaturverhältnisse in den zu beheizenden Räumen mit entsprechend geringeren Wärmeverlusten betrieben werden könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wårmwasserheizungsanlage der eingangs genannten Art die Wärmeverluste zu verringern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest das im Normalfall am weitesten geöffnete Ventil mit einem Ventilstellungsmelder versehen ist, der ein dem jeweiligen Ventilöffnungsgrad etwa proportionales elektrisches Ventilstellungasignal liefert und daß die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit vom Ventilstellungsgrad so eingestellt wird, daß das.mit dem Signal liefernden Ventilstellungsmelder versehene Ventil gerade voll gecffnet ist. Für jede Wohnung gibt es genau einen Wärmetauscher, der aufgrund des Zwecks des betreffenden Wohnraumes, der Fensterfläche, der Fläche des Wärmetauschers der Außenwandfläche usw. immer den größten Ventilöffnungsgrad im Vergleich zu allen anderen Ventilen dieser Wohnung aufweist. Dadurch, daß die Vorlauftemperatur gerade so eingeregelt wird, daß das an diesem Wärmetauscher befindliche Ventil gerade voll geöffnet ist, wird die Warmwasserheizungsanlage mit der niedrigst möglichen Vorlauftemperatur betrieben. Alle anderen zu beheizenden Räume erreichen die vorgegebene Solltemperatur mit einem gerineelen Ventilöffnungsgrad, also mit einer mehr oder weniger starken Drosselung des VorLaufflusses. Damit ist die Warmwasserheizungsanlage mit dem minimalen Wärmeverlust betreibbar. Der Einsatz eines Außentemperaturfühlers sowie die komplizierte Einstellung und Auswahl von Heizkurvent', die immer nur einen Kompromiß über die jahreszeitlich und tageszeitlich stark schwankenden Wärmeanforderungen darstellen, wird damit überflüssig.
Eine vorteilhafte Ausf£ihrungsforin besteht darin, damit alle Ventile mit Ventilstellungsmeldern versehen sind und daß die Ventilstellungssignale der Ventilstellungsmelder einer Maximumauswahistufe zugeführt sind, deren Ausgangssignal als Ventilstelluqngssignal für die Einstellung der Vorlauftemperatur dient. Diese Ausführungsform ist zwar insofern aufwendiger, als nunmehr alle Ventile mit den Ventilstellungsmeldern zu versehen sind Dafür bietet sie allerdings auch einen erheblich höheren Komfort und größere Flexibilität bezüglich der Wärmebedarfsanforderung, da nunmehr ein Ventil in einem beliebigen Raum zum die Vorlauftemperatur bestimmenden Element gemacht werden kann, da die Maximumauswahlstufe aus allen angebotenen Ventilstellungssignalen jeweils das größte auswählt, das dann für die Einstellung der Vorlauftemperatur genutzt wird, indem diese so eingestellt wird, daß das in momentanen maximalen Ventilöffnungsgrad aufweisende Ventil in die Ventilstellung "voll geöffnet" gelangt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Ventile sowie die Raumtem-)eraturregelung jeweils als thermostatis nc Regelventile ausgeführt sind. Thermostatische Regelventile sind kostengünstig, raumökonomisch und leicht zu montieren Damit entfällt die Notwendigkeit in jedem Raum, getrennt vom Ventil Soll- und Istwertgeber, eine Regeleinrichtung und ein Stellglied am Ventil, beispielsweise in Form eines Stellmotors, anzubringen.
Zur Einstellung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit vom Ventilstellungssignal kann die Regeleinrichtung für die Temperatur des Kesselwassers dienen. Die Anforderung einer Erhöhung der Vorlauftemperatur, um das den maximalen Ventilöffnungsgrad aufweisende Ventil in die Ventilstellung "voll geöffnet" zu bringen, bewirkt in diesem Fall eine Erhöhung der Temperatur des Kesselwassers durch automatische Erhöhung des Sollwertes der Regeleinrichtung für die Temperatur des Kesselwassers.
In einer alternativen Ausführungsform kann zur Einstellung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit vom Ventilstellungssignal die Regeleinrichtung für die Vorlauftemperatur dienen. In diesem Fall wird, sofern das den maximalen Ventilöffnungsgrad aufweisende Ventil sich nicht bereits in der Stellung "voll geöffnet" befindet, durch die Regeleinrichtung für die Vorlauftemperatur die Einstellung des Mischventils so geändert, daß dem Rücklauf eine größere Menge des heißen Kesselwassers zugemischt wird. Dies geschieht so lange, bis das den maximalen Ventilöffnungsgrad aufweisende Ventil gerade in die Ventilstellung 'tvoll geöffnet" gelangt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist der Heißwasserkessel mit dem Bezugszeichen 1 belegt. Der Heißwasserkessel 1 ist in üblicher Weise mit einem Sicherheitsventil 2 versehen sowie mit einem Uberlaufgefäß 3 verbunden. Das heiße Kesselwasser wird über die Rohrleitung 4 dem Mischventil 5 zugeführt, wo das Kesselwasser mit dem in der Rohrleitung 6 zurückströmenden Rücklauf entsprechend der Stellung des Mischventils zur Erreichung einer bestimmten Vorlauftemperatur zusammengeführt wird. Der Vorlauf mit dieser gewünschten Vorlauftemperatur wird über die Umwälzpumpe 8 in der Rohrleitung 7 den in den einzelnen Räumen befind- lichen Wärmetauschern W 1 bis W 3 zugeführt. Die von den Wärmetauschern W 1 bis W 3 abgehenden Rücklaufleitungen 9, 10 und 11 münden in die Rücklatfsammelleitung 6.
Jeder Wärmetauscher W 1 bis W 3 ist mit einem Ventil versehen, die die Bezugszeichen V 1 bis V 3 tragen.
Jedes dieser Ventile V1 bis V 3 ist mit einem Ventilstellungsmelder versehen, der ein dem jeweilige Ventilöffnungsgrad etwa proportionales elektrisches Ventilstellungssignal liefert. Diese Ventilstellungssignale werden über die Leitungen L 1 bis L 3 der Maximumstufe 12 zugeführt. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Wärmetauscher W 1 bis W 3 in den drei verschiedenen Räumen einer Dreizimmerwohnung angeordnet sind. Jedes der Ventile V 1 bis V 3 weist einen unterschiedlichen Ventilöffnungsgrad auf, der sich aufgrund der Soll-Istwertdifferenz der Temperatur des jeweiligen Raumes im Rahmen einer jedem Raum zugeordneten Raumtemperaturregelung eingestellt hat. Diese individuelle Raumtemperaturregelung erfolgt im Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung der Ventile V 1 bis V 3 als thermostatische Regelventile.
Für das Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß der Wärmetauscher W 2 sich im Wohnzimmer der Wohnung befindet und daß das zugehörige Ventil V 2 im Vergleich zu den Ventilen V 1 und V 3 den maximalen Ventilöffnungsgrad aufweist, wobei dieser Ventilöffnungsgrad kleiner ist als die Ventilstellung "voll geöffnet ". Infolgedessen ist das Ventilstellungssignal auf der Leitung L 2 größer als die Ventilstellungssignale auf den Leitungen L 1 und L 3. Durch die Maximumauswahlstufe 12 wird demzufolge das auf der Leitung L 2 geführte Ventilstellungssignal ausgewählt, so daß es ausgangsseitig auf der Leitung L 4 zur Verfügung steht, die an den Istwerteingang der Regeleinrichtung 13 angeschlossen ist. Darüber hinaus ist der Regeleinrichtung 13 die Spannung URef zugeführt, die der Spannung entspricht, die jeder den Ventilen V 1 bis V 3 zugeordneten Ventilstellungsmelder dann liefert, wenn das zugehörige Ventil die Stellung "voll geöffnet" einnimmt. Da in vorliegendem Fall das ausgewählte elektrische Ventilstellungssignal auf der Leitung L 2 kleiner ist als die Spannung URef, wird unter der Wirkung der Regeleinrichtung 13 für die Temperatur des Kesselwassers die Temperatur des Kesselwassers so weit absinken lassen, bis das Ventil V 2 des Wärmetauschers W 2, der ja nun mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur den Raum zu beheizen hat, was nur über eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erreichbar ist, die Stellung "voll geöffnet" einnimmt. Auf diesem niedrigeren Temperaturwert verbleibt nun das Kesselwasser und der Vorlauf, da auch damit die gewünschten Temperaturverhältnisse in den einzelnen Räumen erreichbar sind. Auch die Ventile V 1 und V 3 werden während der Einstellzeit, um die eingestellte Temperatur in den ihnen zugeordneten Räumen aufrecht zu erhalten, unter der Wirkung ihrer Temperaturregelung ihren Ventilöffnungsgrad erhöhen. Sie werden jedoch nicht die Stellung "voll geöffnet8 erreichen, da sie bereits in der Eingangssituation einen niedrigeren Ventilöffnungsgrad aufweisen als das Ventil V 2. Damit sind die Kesseltemperatur und die Vorlauftemperatur niedriger als während der Eingangssituation, so daß die temperaturabhängigen Wärmeverluste auf ein Minimum gedrückt werden. Kann die Solltemperatur in dem dem Wärmetauscher W 2 zugeordneten Raum mit der erreichten Vorlauftemperatur, beispielsweise wegen des Absinkens der Außentemperatur, trotz der Ventilstellung "voll geöffnet" des Ventils V 2 nicht mehr aufrecht erhalten werden, wird durch die Regeleinrichtung 13 die Kesseltemperatur so lange erhöht, bis auch mit der Stellung "voll geöffnet" des Ventils V 2 die gewünschte Raumtemperatur wieder erreicht wird.
Alternativ kann auch die Anderung der Vorlauftemperatur anstatt durch Xnderung der Kesseltemperatur unter dem Einfluß der Regeleinrichtung 13 die Stellung des Mischventils 5 bei Konstanthaltung der Temperatur des Kesselwassers geändert werden. Dies ist durch die strichpunktierte Wirkungslinie 14 symbolisch dargestellt.
Im bislang erörterten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß jedem der Ventile V 1 bis V 3 ein Ventilstellungsmelder zugeordnet ist. Dies ist nicht unbedingt erforderlich. Es genügt auch, lediglich das Ventil mit einem Ventilstellungsmelder zu versehen, das erfahrungsgemäß im Normalfall immer den größten Ventiloffnungsgrad aufweist. In diesem Fall ist das Ausgangssignal dieses einzigen Ventilstellungsmelders direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung der Maximumauswahlstufe 12, dem Istwerteingang der Regeleinrichtung 13 zuzuführen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Regeleinrichtung 13 auch so ausgestaltet sein, daß sie sowohl die Temperatur des Heißwasserkessels 1 als auch die Stellung des Mischventils 5 beeinflußt. In diesem Fall würde, wenn das den maximalen Ventilöffnungsgrad aufweisende ausschlaggebende Ventil noch nicht die Stellung "voll geöffnet" einnimmt, bei voller Öffnung des Mischventils 5 für das Kesselwasser die Temperatur des Kesselwassers so weit abgesenkt, bis eine aus Korrosionsgründen nicht mehr unterschreitbare Mindesttemperatur des Kesselwassers erreicht ist. Nimmt dann nach einer angemessenen Einstellzeit das ausschlaggebende Ventil immer noch nicht die Stellung "voll geöffnet" ein, wirkt die Regeleinrichtung 13 nunmehr auf das Mischventil 5 sa ein, daß der Zulauf des heißen Kesselwassers zum Mischventil gedrosselt wird. Bei crhöhter Wärmeanforderung durch das ausschlaggebende Ventil, d.h. daß dieses zwar die Stellung "voll geöffnet" einnimmt, daß aber trotzdem die gewünschte Raumtemperatur nicht mehr bei der vorliegenden Vorlauftemperatur erreichbar ist, wird durch die Regeleinrichtung 13 dann zunächst das bisher den Kesselwasserzulauf drosselnde Mischventil 5 geöffnet und erst nach Erreichen des maximalen Ventilöffnungsgrades des Mischventils 5 die Kesseltemperatur erhöht.
5 Patentansprüche 1 Figur

Claims

PatentansPrUche 1. Zentrale Warmwasserheizungsanlage, bestehend aus einem Heißwasserkessel, einer Regeleinrichtung für die Temperatur des Kesselwassers, vorzugsweise einer Regeleinrichtung für die Vorlauftemperatur, die auf ein Mischventil zur Mischung des Rücklaufs mit dem Kesselwasser wirkt, mit Wärmetauschern in den zu beheizenden Räumen und mit Ventilen an den Wärmetauschern, die jeweils von einer Raumtemperaturregelung etwa proportional zur Soll-Istwertdifferenz der Temperatur des jeweiligen Raumes gestellt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß zumindest das im Normalfall am weitesten geöffnete Ventil (V 2) mit einem Ventilstellungsmelder versehen ist, der ein dem jeweiligen Ventilöffnungsgrad etwa proportionales elektrisches Ventilstellungssignal (L 2) liefert und daß die VorlauStemperatur in Abhängigkeit vom Ventilstellungssignal so eingestellt wird, daß das mit dem Signal liefernden Ventilstellungsmelder versehene Ventil (V 2) gerade voll geöffnet ist.
2. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch 1, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Ventile (V 1 bis V 3) mit Ventilstellungsmeldern versehen sind und daß die Ventilstellungssignale (L 1 bis L 3) der Ventilstellungsmelder einer Maximumauswahlstufe (12) zugeführt sind, deren Ausgangssignal (L 4) als Ventilstellungssignal für die Einstellung der Vorlauftemperatur dient.
3. Warmwasserheizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ventile (V 1 bis V 3) sowie die Raumtemperaturregelung jeweils als thermostatische Regelventile ausgeführt sind.
4. Warmwasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur vinstellung der Vorlauftemyratur i! n Abbiing gk i t vom Ventilstellungssignal die Regeleinrichtung ) für die Temperatur des Kesselwassers dient.
5. Warmwasserheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Einstellung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit vom Ventilstellungssignal die Regeleinrichtung (13) für die Vorlauftemperatur dient.