DE3406355A1 - Verfahren zur temperatur-regelung fuer motor-zulauf und heizungs-vorlauf von blockheizkraftwerken und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur temperatur-regelung fuer motor-zulauf und heizungs-vorlauf von blockheizkraftwerken und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatur-Regelung für Motor-Zulauf und Heizungs-Vorlauf von Blockheizkraftwerken und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, zur Versorgung örtlich begrenzter Objekte mit Wärmemengen Blockheizkraftwerke einzusetzen, bei denen der erzeugte Strom zur Voll- oder Teilversorgung, Grundlastoder Spitzenstromdeckung dient, oder aber auch in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Die Hauptbestandteile eines Blockheizkraftwerks sind der Verbrennungsmotor, der Kühlwasserwärmetauscher, der Abgaswärmetauscher, der Generator und eventuell ein Wärmespeicher und ein Spitzenheizkessel. Aus Sicherheits- und Betriebsgründen werden regelmäßig mehrere Verbrennungsmotoren modulartig in Blockheizkraftwerken installiert, die je nach Last in den Betrieb gehen. Für den störungsfreien Betrieb der Blockheizkraftwerk-Module und der Heizungsanlage sind gleichzeitig zwei verschiedene Temperaturforderungen zu erfüllen. Dem Kühlwasserwärmetauscher des Verbrennungsmotors ist Rücklaufwasser mit konstanter Temperatur zuzuführen, wie sie von den Motorherstellern gefordert wird. Diese Temperatur kann z.B. 70° C betragen. Die Heizungsvorlauftemperatur soll entsprechend den Anforderungen des zu versorgenden Heizungssystems geregelt werden. Als Vorgabe kann z.B. eine konstante Heizungsvorlauftemperatur von 90° C gesetzt werden. Bei den wechseinen Lasten des Spitzenstrombetriebes ist auch der Wärmeanfall bzw. der Kühlbedarf des Verbrennungsmotors variabel. Zur Erfüllung der Temperaturforderungen ist daher eine Regelung erforderlich, die eine Anpassung an alle Betriebsbedingungen ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, die eine Anpassung der Temperaturregelung an alle Betriebsbedingungen sicherstellt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Temperatur des dem Kühlwasser-Wärmetauscher zufließenden Heizungsrücklaufwassers durch Beimischung konstant gehalten und der Volumenstrom des dem Kühlwasser-Wärmetauscher zufließenden Heizungsrücklaufwassers in Abhängigkeit von der Temperatur des an dem Abgas-Wärmetauscher austretenden Heizungsvorlaufwassers variiert wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung zur Regelung so ausgebildet, daß der Heizungsrücklaufstrang mittels eines Dreiwegeventils über einen Beipaß mit dem Heizungsvorlaufstrang und das Dreiwegeventil mit einem Regler verbunden ist, dessen als Temperaturfühler ausgebildeter Meßwertaufnehmer an dem Heizungsrücklaufstrang angeschlossen ist und daß in dem Heizungsstrang eine Umwälzpumpe mit regelbarer Drehzahl angeordnet ist, die mit einem Drehzahlregler verbunden ist, der mit einem im Heizungsvorlaufstrang angeordneten als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer in Wirkverbindung steht.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur lastabhängigen Temperatur-Regelung für Motor-Zulauf und Heizungs-Vorlauf schematisch dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird.
Ein Verbrennungsmotor 1 eines Blockheizkraftwerk-Moduls ist mittels Kühlwasserleitungen 6, 7 mit einem Kühlwasserwärmetauscher und über eine Abgasleitung M mit einem Abgaswärmetauscher 3 verbunden, aus dem das Abgas über den Abgasaustritt 5 entweicht. Der Kühlwasserwärmetauscher 2 und der Abgaswärmetauscher 3 sind in bekannter Weise mittels einer Leitung 8 verbunden.
Der Kühlwasserwärmetauscher 2 ist eingangsseitig mit dem Heizungsrücklaufstrang 10 und der Abgaswärmetauscher 3 ausgangsseitig mit dem Heizungsvorlaufstrang 9 verbunden. An dem Heizungsvorlaufstrang 9 ist ein Beipaßanschluß 31 ausgebildet, an dem eine Leitung als Beipaß 11 angeschlossen ist, die mit einem Dreiwegeventil 17 verbunden ist, welches in dem Heizungsrücklaufstrang 10 installiert ist. In dem Beipaß 11 befindet sich ein Drosselorgan 16 zur Abgleichung der Rohrnetz-Widerstände zwischen dem Heizungsnetz und dem Beipaß 11. Die Absperrventile 12, 13; 14, 15 können im Heizungsvorlaufstrang 9 und Heizungrücklaufstrang 10 vorgesehen werden.
Das Dreiwegeventil 17 wird mittels einer Motor-Zulauftemperatur-Beimischregelungseinrichtung 20 geregelt. Diese besteht aus einem Regler 22, der mit einem als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer 23 verbunden ist. Der Meßwertaufnehmer 23 befindet sich an dem zwischen dem Absperrventil 15 und dem Dreiwegeventil 17 gebildeten Strangabschnitt 29 des Heizungsrücklaufsstrangs 10. Der Regler 22 wirkt auf einen Stellmotor 32 ein, mittels dem das Dreiwegeventil 17 betätigbar ist.
In dem Strangabschnitt 29 ist ferner eine Umwälzpumpe 18 vorgesehen, die einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor 19 aufweist. Es ist auch möglich, die Umwälzpumpe 18 in dem Strangabschnitt 30 des Heizungsvorlaufstrangs 9 oder der Leitung 8 zwischen dem Kühlwasserwärmetauscher 2 und dem Abgaswärmetauscher 3 vorzusehen, wie es in der Zeichnung mit Strichlinien dargestellt ist. Der Antriebsmotor 19 steht mit einer Heizungs-Vorlauftemperatur-Drehzahlregelungseinrichtung 21 in Wirkverbindung. Diese besteht aus einem mit dem Antriebsmotor 19 verbundenen Drehzahlregler 24, der von einem Regler 25 mit einer Führungsgröße beaufschlagt wird. Der Regler 25 ist mit einem als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer 26 verbunden, der in dem zwischen dem Beipaßanschluß 31 und Absperrventil 13 ausgebildeten Strangabschnitt 30 angeordnet ist.
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Die Motor-Zulauftemperatur wird über die Motor-Zulauftemperatur-Beimischregelungseinrichtung 20 mittels des Dreiwegeventils 17 konstant gehalten. Dieses Dreiwegeventil 17 trennt gleichzeitig den Kreislauf bei Stillstand des Verbrennungsmotors 1 vom eigentlichen Heizungsnetz. Um zu verhindern, daß bei Teillastbetrieb die umlaufende Wassermenge zu groß wird, so daß bei dem verminderten Wärmeangebot die am Heizungsvorlauf gewünschte Temperatur von z.B. 900C nicht mehr erreicht wird, ist die Heizungs-Vorlauftemperatur-Drehzahlregelungseinrichtung 21 vorgesehen. Mittels dieser erfolgt eine geregelte Drehzahlminderung der Umwälzpumpe 18, so daß der Wasserumlauf den jeweiligen Bedingungen entsprechend reduziert wird. Wenn z.B. die elektrische Leistung der einzelnen Blockheizkraftwerk-Module auf einen Minimalwert von z. B. 25/6 festgelegt wird, ist durch eine Drehzahlbegrenzung der erforderliche Mindestumlauf gewährleistet. Bei Inbetriebnahme der einzelner Module ist der Heizungsrücklaufstrang 10 durch das Dreiwegeventil 17 zunächst gesperrt. Die Umwälzung findet nur über den Beipaß 11 statt. Hierdurch werden kurze Anheizzeiten für die Motor-Zulauftemperatur erzielt. Nach Erreichen der Zulauftemperatur übernimmt der Regler 22 mit dem Meßwertaufnehmer 23 und dem Dreiwegeventil 17 mit Stellmotor 32 die weitere Regelung.Die Heizungs-Vorlauftemperatur von 900C wird ebenfalls nach kurzer Übergangszeit erreicht und dann weitgehend konstant gehalten. Durch die beschriebene Anordnung zur Regelung eines Blockheizkraftwerks-Moduls ist somit eine Einhaltung der Sollwerttemperaturen am Heizungsvorlauf und Motorzulauf sicher durchzuführen. Außerdem erbringt die Drehzahlregelung gegenüber einer Drosselregelung noch beachtliche Stromeinsparungen. Nach Abschalten des Modules und einer eventuell für den Verbrennungsmotor 1 erforderlichen Nachkühlzeit läuft das Dreiwegeventil 17 mit Stellmotor 32 in die Ausgangsstellung zurück, sperrt den Durchgang des HeizungsrücklaufStrangs 10 und trennt das Modul damit vom Netzumlauf. Die Umwälzpumpe 18 schaltet dann
ab.Zur äußeren optischen Kontrolle ist ergänzend in bekannter Weise an dem Strangabschnitt 29 ein Thermometer 27 und an dem Strangabschnitt 30 ein Thermometer 28 angeordnet.
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Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Temperatur-Regelung für Motor-Zulauf und Heizungs-Vorlauf von Blockheizkraftwerken, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des dem Kühlwasser-Wärmetauscher zufließenden Heizungsrücklaufwassers durch Beimischung konstant gehalten und der Volumenstrom des dem Kühlwasser-Wärmetauscher zufließenden Heizungsrücklaufswassers in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem Abgaswärmetauscher austretenden Heizungsvorlaufwassers variiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heizungsrücklaufwasser über ein von einer Motor-Zulauftemperatur-Beimischregelung geregeltes Dreiwegeventil Heizungsvorlaufwasser beigemischt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl einer im Heizungsrücklaufwasserstrang installierten Umwälzpumpe von einem Regler so geregelt wird, daß der Istwert der Temperatur des Heizungsvorlauf swassers dessen Sollwert entspricht.
    •BÖRO MDNOHEN: EOUARD-8CHMID-8TRA88E 2 · 6OO0 MÖNCHEN BO
    TELEFON COeoJ CSSOO TELEFAX G3/G2 CO803 ββΐ βϊ(Χ
  4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizungsrücklaufstrang (10) mittels eines Dreiwegeventils (17) über einen Beipaß (11) mit dem Heizungsvorlaufstrang (9) und dag Dreiwegeventil (17) mit einem Regler (22) verbunden ist, dessen als Temperaturfühler ausgebildeter Meßwertaufnehmer (23) an dem Heizungsrücklaufstrang (10) angeschlossen ist und daß in dem Heizungsstrang eine Umwälzpumpe (18) mit regelbarer Drehzahl angeordnet ist, die mit einem Drehzahlregler (24) verbunden ist, der mit einem im Heizungsvorlaufstrang (9) angeordneten als Temperaturfühler ausgebildeten Meßwertaufnehmer (26) in Wirkverbindung steht.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (23) und die Umwälzpumpe (18) in dem zwischen dem Dreiwegeventil (17) und dem Kühlwasserwärmetauscher (2) des Verbrennungsmotors (1) ausgebildeten Strangabschnitt (29) des Heizungsrücklaufsstrangs (10) angeordnet sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (23) in dem zwischen dem Dreiwegeventil (.17) und dem Kühlwasserwärmetauscher (2) des Verbrennungsmotors (1) ausgebildeten Strangabschnitt
    (29) des Heizungsrücklaufsstrangs (10) und die Umwälzpumpe (18) in dem Strangabschnitt (30) des Heizungsvorlaufstrangs (9) oder der Leitung (8) zwischen dem Kühlwasserwärmetauscher (2) und dem Abgaswärmetauscher (3) angeordnet ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6,, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (26) an dem zwischen dem Beipaßanschluß (31) am Heizungsvorlaufstrang (9) und Abgaswärmetauscher (3) ausgebildeten Strangabschnitt
    (30) des Heizungsvorlaufsstrangs (9) angeordnet ist.
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