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 verfahrensInfo
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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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- Leerseite -
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHEVerfahren 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heizungsrücklaufwasser über ein von einer Motor-Zulauftemperatur-Beimischregelung geregeltes Dreiwegeventil Heizungsvorlaufwasser beigemischt wird.
- 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 BOTELEFON COeoJ CSSOO TELEFAX G3/G2 CO803 ββΐ βϊ(Χ
- 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. 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. 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. 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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