DE3340351A1

DE3340351A1 - Circulationsregelbares trennkreislauf-heizsystem

Info

Publication number: DE3340351A1
Application number: DE19833340351
Authority: DE
Inventors: Claus 8176 Waakirchen Dreifke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-08
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1985-05-23

Description

BESCHREIBUNG

Titel :
Gattung :

Stand der
Technik :

Schwächen

Aufgabe :

Circulationsregelbares Trennkreislauf-Heizsystem (Abk.: CIRCO-HEIZSYSTEM)

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem nach dem Hauptanspruch 1 für umwälzpumpenbetriebene Öl- und Gasheizungsanlagen.
Das "Circo-Heizsystem" soll die erkannten Schwachstellen konventioneller Heizanlagen beseitigen und geeignet sein, auch mit einfacher Technologie die Nachrüstung älterer Heizanlagen zu ermöglichen.

In herkömmlichen Heizanlagen circuliert, -überwiegend ungeregelt-, das Heizwasser in einem einzigen Kreislauf. (Abb.1)

Nahezu alle geläufigen Regelsysteme arbeiten über ein "Mischer-Ventil", welches von "Außenfühlern" und "Nachtabsenkung" beeinflußt wird. Nach allgemeinem Erkenntnisstand müssen bei dieser Verfahrenstechnik erhebliche Nachteile hingenommen werden:

Verluste durch permanente Heizenergie-Erzeugung und -Bereithaltung. (Heizkesselsteuerung, u.a.)-Circulations-Verluste durch unkontrollierte Heiζenergiezufuhr über den effektiven Wärmebedarf hinweg. (Umwälzpumpen) Fehlregelungen durch Zwangseingriffe. (Außenfühler - NachtabSenkung - Mischerventile)

Es sollte ein System entwickelt werden, welches die Circulations- und Bereithaltungsverluste stark reduziert und folglich den Heizungsablauf von unnatürlichen Zwängen befreit. Alle Systemelemente sind in höchst möglichem Maß nach dem tatsächlichen, zu irgendeinem Zeitpunkt, irgendwo, anfallenden Wärmebedarf einzurichten.

Lösung : Die Lösung der Aufgabe machte mehrere, integrierende Maßnahmen erforderlich t

1. Der Standard-Heizungskreislauf wird trennbar gemacht in zwei unabhängige Kreisläufe. (Abb.2)

a) Wärmeerzeuger-/ -Bereithaltungskreis

(Heizkessel mit Zubehör)

b) Wärmeverbraucherkreis (Heizkörper m.Ausstatt.) itir die Trennung der beiden Kreise sind zwei steuerfähige Ventile, -je ein Ventil zur Absperrung der Vorlauf- und der Rücklaufleitung-,

erforderlich. Zur Vereinfachung ist das Zwillingsventil TWIN-I-VENT (Unteranspruch 2.) erfunden worden.
Der Heizungsvorlauf muß mit dem Rücklauf rohrmäßig, und zwar oberhalb der Trennventile, ver

bunden werden. (Abb.2). Zur Erleichterung und zur Vermeidung von Fehlcirculation wurde das CIRCO-ROHR (Unteranspruch 3.) entwickelt. Das Regelsystem arbeitet bedarfsorientiert, streng nach dem Wärmeabrufprinzip. Auf herkömm

liche Elemente wie "Mischer", "Außenfühler" und "NachtabSenkung" wurde verzichtet. Die zwangsmäßig (durch Umwälzpumpe) betriebene Heizkreis-Circulation wird ersetzt durch kontrollierte, nur dem Heizwasser-Transport dienende Circula-

tionsregelung.

Für die, fundamental geänderte Punktionssteuerung, -Phasenabläufe-, wird der Micro-Regelautomat CIRCO-MAT (Unteranspruch 4.) eingesetzt.

Gesteuert werden in koordinierter Abhängigkeit

Trennventile, Umwälzpumpe und Heizerzeuger (Brennerschaltung) .

Die Regelung der witterungsabhängigen Heizwassertemperatur erfolgt nicht mehr, wie konventionell üblich, über Außenfühler und Mischer. Die benö

tigten Temperaturen werden nach dem Circulations-Intervall-Regelsystem CIRCO-INTERVALL (Unteranspruch 5·) angepaßt.

Merkmale
der Ausgestaltung

Obwohl das CIRCO-HEIZSYSTEM, speziell auch der "-Nachrüstungssatz", auch mit Standardtechnik, wie steuerbare Einzelventile, Verbindungsnormrohr und Schaltelemente-, ausstattbar wäre, so erbringt doch erst die Ausgetaltung, wie sie in den TJnteransprüchen 2. bis 5· gekennzeichnet ist, eine Wirkungsoptimierung.

Die Einzelventile werden ersetzt durch das steuerfähige Zwillingsventil TWIU-I-VENT. Die Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Zu- und Ableitungen durch ein Ventil geführt werden (Abb.4).

Zwei Ausführungen des TWIN-I-VENT sind vorgesehen:

a) Mit mechanischer Druckklappensteuerung. Die durch Federdruck geschlossenen Klappen werden geöffnet und offen gehalten durch die Druckerhöhung, solange die Umwälzpumpe im Betrieb ist.

b) Durch automatische (magnetisch oder motorisch) Schiebersteuerung, koordiniert über den CIRCO-MAT.

Durch seine besondere Form begünstigt das CIRCO-ROHR (Abb.3) die Strömungsrichtung und macht eine zusätzliche Absperrung überflüssig. Der CIRCO-MAT hat drei Hauptfunktionen zu erfüllen (Abb.2) :

a) Bedarfsabhängige Temperaturregelung. Einzeldaten, -wie Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur, wärmster Leitraum, kältester Leitraum, Heizerzeugereinschalt- und -Intervallzeiten, Heizwassertemperatur und -Index u.a.-, werden aufbereitet und integriert, woraus die "Leitorder" (Wärmeabruf) ermittelt wird. Danach werden die Phasenabläufe gesteuert.

b) Zeitabhängige Regelung.

Für die Zeiten geringeren Wärmebedarfs, -

z.B. Nachtbetrieb, Abwesenheit oder individuelle Einschränkung-, ist der CIRC.O-MAT umschaltbar auf spezifisch zu programmierende Perioden-Zeitschaltung. Das heißt, Heizerzeuger-Schaltzeiten (incl. Dauer und Intervalle)

werden periodisch, nach Bedürfnissen vorwählbar, geregelt.
c) Witterungsabhängige Regelung.

Die Anpassung der erforderlichen Heizwassertemperaturen soll nach dem Circulations-

Intervall-Regelsystem erfolgen.

5. Die theoretische und praktische Basis für das CIRCO-IRTERVALL-Regelsystem ist die Veränderung der Heizintervalle bei kälteren bzw. wärmeren Temperaturverhältnissen, -bei konstanter Heiz-

wassertemperatur·.-.

Der CIRCO-MAT relativiert (Brenner-)Einschaltdauer und -Häufigkeit zum festgestellten Index. C¹Ix" ist die Grad-Richtzahl,-z.B.6O°-, die ausreichen sollte, den Wärmebedarf bei normalen

Witterungsbedingungen über den größten Teil des Jahres zu befriedigen.)

Das heißt, bei kurzer werdenden Heizintervallen wird der Impuls zur Erhöhung der Heizwassertemperatur gegeben. Sinngemäß umgekehrt wird bei

langer werdenden Heizintervallen verfahren. Vorteile : Wärmeerzeugung, -Bereithaltung und -Transport

werden mit höchstmöglichem Wirkungsgrad dem tatsächlichen Wärmeverbrauch angepaßt.

Das Regelsystem ermöglicht nahezu das Optimum

des Wärmeabrufs.

Die Circulationsverluste lassen sich bis auf das technisch unvermeidbare Minimum reduzieren. Heizenergieeinsparung, die bei einer Summierung der Schwachstellen in einer Heizungsanlage ganz

erheblich sein kann.
Elektrische Stromeinsparung durch Einsatzhai-

bierung der Umwälzpumpen.

Vermeidung von Fehlregelungen durch "logische"

Regeltechnik.

Vereinfachte Installation.

Sinnvolle Anwendung zur Nachrüstung älterer

Heizungsanlagen.

Beispiele : Die effektvolle Wirkungsweise des CIRCO-HEIZ-SYSTEHiS wird bei einem extremen, aber durchaus praxisnahen Anwendungsbeispiel besonders deut-

to lieh: - 1o.September - vom Sommer gut durchwärm

te Außenmauern - Außentemperatur ca. 5C-Übergangsheizung erforderlich -.

Beide Kreisläufe (Abb.2) befinden sich,-getrenntlängere Zeit in Ruhestellung.

Tatsächlichen Wärmebedarf signalisiert die "Leit

order", womit die Phasenablauf-Steuerung durch den CIRCO-MAT ausgelöst wird. Die Trennventile bzw. TWIN-I-VENT öffnen. Der Heizerzeuger schaltet ein. Die Umwälzpumpe wird dazugeschaltet. -

Der CIRCO-MAT hat die Heizwassertemperatur mit 45⁰C ermittelt. -

Nach Erreichen dieser Kesselwassertemperatur schaltet der Heizerzeuger aus. Sobald das angeforderte Heizwasser die Heizkör

per versorgt hat, schaltet die Umwälzpumpe ab. Dann werden die Trennventile bzw. TWIN-I-VENT geschlossen. Der verlustreiche Wärmerzeuger-/ -Bereithaltungskreislauf wird damit abgetrennt. -

Der Verbraucherkreislauf bleibt, ohne jeglichen Einfluß, sich selbst überlassen» Erst wenn über die "Leitorder" erneut Wärmebedarf signalisiert wird_s wiederholt sich der Phasenablauf wie oben, =

In der Nachtzeit schaltet der CIRCO-MAT um auf individuell programmierte, Periodenschaltung. -

BAD ORIGINAL

Während beim CIECO-HEIZSYSTEM offensichtlich wenige, kurzzeitige Phasenabläufe genügen, um den geringen Wärmebedarf zu befriedigen, werden herkömmliche, unkontrollierte Heizanlagen gezwungen, uneingeschränkt Wärme zu produzieren und

permanent zu transportieren:

Sinkt die Heizwassertemperatur um die eingestellten Richt-G-rade ab, so heizt der Heizerzeuger auf den, vom Kesselthermostat bestimmten Wert wieder auf. -

Durch die Umwälzpumpe wird das Heizwasser, ohne Unterbrechung, durch den gesamten Kreislauf (Abb.1) getrieben. Dieses Verfahren verlangt ein Vielfaches an Heizerzeuger-Binschaltungen und unmotivierte, elek

trische Dauerleistung. -

Demonstrativ ist die Unlogik im Standard-System erkennbar, was zu den aufgezeigten Schwächen führen muß.

- Leerseite -

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Hauptanspruch

Circulationsregelbares Trennkreislauf-Heizsystem (Abk.: CIRCO-HEIZSYSTEM)

für umwälzpumpenbetriebene Heizungsanlagen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Standard-Heizungskreislauf durch steuerfähige Ventile trennbar gemacht wird.

Vor- und Rücklauf werden mit dem Trennkreis-Circulations-Rohr, oberhalb der Ventile, verbunden. Bei Eliminierung herkömmlicher Elemente wie "Mischer", "Außenfühler" und "Nachtabsenkung" werden die Trennventile in koordinierter Abhängigkeit mit Umwälzpumpen und Heizerzeuger gesteuert.
Damit läßt sich ein optimales, auf effektiven Wärmebedarf ausgerichtetes Regelsystem realisieren. Durch den Circulationskontrollierenden Micro-Regelautomat werden die Phasenabläufe gesteuert. Die erforderliche, witterungsabhängige Heizwassertemperatur wird vollautomatisch, -nach dem Circulations-Intervall-Regelsystem-, angepaßt.

Unteransprüche
2. Steuerfähiges Zwillingsventil (engl.Abk.: TWIN-I-VENT)

Die Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Zu- und Ableitungen durch ein Ventil geführt werden, womit eine Vereinfachung der Trennkreisabsperrung erzielt wird.
3· Trennkreis-Circulations-Rohr (Abk.: CIRCO-ROHR)

dadurchgekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr zwischen Vorlauf und Rücklauf zur Circulationsverbesserung an beiden Einmündungsenden leicht "S"-förmig in Strömungsrichtung gebogen ist und in der Mitte eine geringe Verengung aufweist.
4« Circulationskontrollierender Micro-Regelautomat (Abk.: CIRGO-MAT)

dadurch gekennzeichnet,

a) daß er eine Reihe relevanter Einzeldaten sammelt, integriert und zur optimalen "Leitorder" erfaßt, wonach dann die Phasenabläufe in koordinierter Abhängigkeit mit den Circulationselementen gesteuert werden,

b) daß er als Ergänzung zur temperaturabhängigen Regelung und neben zeitabhängiger Periodenschaltung auch das Circulations-Intervall-Regelsystem ermöglicht.
5. Circulations-Intervall-Regelsystem (Abk.: CIRCO-INTERVALl)

dadurch gekennzeichnet, daß es Steuerungs- und Regelimpulse aus dem Circulationskreislauf selbst, unter Auswertung und Abstimmung von (Brenner-)Einschaltdauer und -Häufigkeit, empfängt.