DE3425379A1

DE3425379A1 - Verfahren zur regelung einer waermeuebergabestation

Info

Publication number: DE3425379A1
Application number: DE19843425379
Authority: DE
Inventors: Hermann 4300 Essen Kirner; Siegfried 5628 Heiligenhaus Schönwolff
Original assignee: Johnson Service Co
Current assignee: Johnson Service Co
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1986-01-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rege-
lung einer Wärmeübergabestation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine hierzu geeignete Anordnung.
In zentralen Wärmeversorgungssystemen, beispielsweise in Fernheizsystemen, muß die Vorlauftemperatur des angebotenen Heizungsmediums so geregelt werden, daß auch bei sich ändernden Witterungsverhältnissen eine ausreichende Wärmeversorgung der angeschlossenen Verbraucher gegeben ist. Bei Systemen der eingangs genannten Art entnehmen die Verbraucher im Sekundärkreis jedoch die Wärme nicht gleichmäßig, was bei einer reinen witterungsabhängigen Regelung der Vorlauftemperatur im Primärkreis nicht berücksichtigt werden kann. Bei reduzierter Wärmeabnahme der Verbraucher im Teillastbetrieb würde die Rücklauftemperatur im Primärkreis bis zur Höhe der Primärvorlauftemperatur ansteigen, wenn keine Begrenzung vorgesehen wäre. Die Folge wäre eine schlechtere Ausnutzung des Wärmeträgers, verbunden mit höheren Wärmeverlusten.
Bei bekannten Verfahren wird deshalb die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis über eine eigene Regelung abhängig von der Außentemperatur geführt, wobei zusätzlich eine feste oder eine gleitende, von der Außentemperatur geführte Begrenzung der Rücklauftemperatur im Primärkreis vorgesehen wird. Die dabei vorgesehene Temperaturmessung im Sekundärkreis, der zusätzlich erforderliche Außenfühler und die zur Berücksichtigung aller Bedingungen erforderlichen Regler bedeuten jedoch einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.
Außerdem ist hiermit noch keine feste Zuordnung zwischen Rücklauftemperatur und Vorlauftemperatur, wie sie etwa in Fernwärmesystemen gefordert wird, gegeben. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die not- wendige Temperaturmessung im Sekundärkreis keine gerätetechnische Abgrenzung zwischen Wärmeversorger und Wärmeverbraucher möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine witterungsgeführte Temperaturregelung des Sekundärkreises mit gleichzeitiger Höchstbegrenzung der Rücklauftemperatur des Primärkreises mit verringertem Geräteaufwand ermöglicht wird. Außerdem soll eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 7.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß die angebotene Vorlauftemperatur des Primärkreises bereits witterungsgeführt ist und damit als Führungsgröße für eine gleitende Maximaltemperaturbegrenzung des Rücklaufs im Primärkreis herangezogen werden kann. Damit ergibt sich eine feste Zuordnung der maximalen Rücklauftemperatur zur angebotenen Vorlauftemperatur, wie sie etwa in der Fernwärmeversorgung ohnehin gefordert wird. Mit der auf diese Weise erreichten Regelung der Durchflußmenge im Primärkreis aufgrund der witterungsgeführten Vorlauftemperatur ergibt sich aber gleichzeitig eine witterungsabhängige Regelung der Vorlauftemperatur im Sekundärkreis. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur ein eigener Außentemperaturfühler sowie zusätzliche Regel geräte eingespart werden, sondern daß Temperaturmessungen nur im Primärkreis vorgenommen werden müssen. Damit ergibt sich eine eindeutige gerätetechnische Abgrenzung zwischen Wärmeversorger und Wärmeverbraucher. Der Sekundärkreis kann zusätzlich in üblicher Weise durch Thermostatventile geregelt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem Stand der Technik näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Funktionsschema zur Regelung einer Wärmeübergangsstation nach dem Stand der Technik, Fig. 2 ein Funktionsschema zur erfindungsgemäßen Regelung einer Wärmeübergabestation, Fig. 3 eine Sollwert-Führungskurve für eine gleitende Maximalbegrenzung der Rücklauftemperatur in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur im Primärkreis bei einer Anlage gemäß Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine herkömmliche Regelanlage für eine Wärmeübergabestation. Ein Primärkreis I mit einer Vorlaufleitung 1 und einer Rücklaufleitung 2 sowie ein Sekundärkreis II mit einer Vorlaufleitung 3 und einer Rücklaufleitung 4 sind über einen Wärmetauscher 5 miteinander gekoppelt. Zwischen die Vorlaufleitung 3 und die Rücklaufleitung 4 des Sekundärkreises II sind einzelne Verbraucher 6 parallel angeschaltet. In dem Sekundärkreis II sind außerdem in üblicher Weise eine Pumpe 7 sowie ein oder mehrere Verbraucher ggfs. mit ThermDstatventil 8 angeordnet. Eine Sicherheitsrteraturbegrenzung mit einem Fühler 9 im Sekundärkreis und einem Regelventil 10 im Primärkreis dient zur Sicherung des Sekundärkreises gegenüber einer Gefährdung der Anlage durch bertemperaturen des Wärmemediums.
Um die Rücklauftemperatur des Primärkreises an unterschiedliche Wärme abnahme der Verbraucher im Sekundärkreis anzupassen, ist ein erster Folgeregler 11 vorgesehen, dem Meßwerte von einem Vorlauftemperaturfühler 12 im Sekundärkreis und von einem Außentemperaturfühler 13 zugeführt werden. Der Regler 11 bildet daraus eine Stellgröße für ein Regelventil 14, welches in der Rücklaufleitung des Primärkreises I vorgesehen ist und die Durchflußmenge des Wärmemediums im Primärkreis einstellt. Je nach Durchflußmenge des Wärmemediums im Primärkreis ergibt sich bei vorgegebener Vorlauftemperatur auch eine bestimmte Vorlauftemperatur im Sekundärkreis.
Da außerdem zum Zweck einer möglichst hohen.Energieausnutzung die Rücklauftemperatur im Primärkreis I nicht zu hoch sein soll, wird diese Rücklauftemperatur mit einem weiteren Temperaturfühler 15 gemessen, dessen Ausgangssignal einem zweiten Regler 16 zugeführt wird. Dieser Regler kann als Festwertregler mit einem fest eingestellten Maximal-Temperaturwert arbeiten. Möglich ist auch die Verwendung eines Folgereglers, bei dem der Maximalwert in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Außentemperaturfühlers 13 eingestellt wird. Das Ausgangssignal des Reglers 16 wird dem Signal des Reglers 11 in einem Begrenzer 17 überlagert, so daß die Stellgröße vom Regler 11 am Regelventil 14 nur soweit wirksam wird, wie die vorgegebene Maximaltemperatur im Rücklauf des Primärkreises nicht überschritten wird.
In Fig. 2 ist das Anlagenschema für eine Wärmeübergabestation dargestellt, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt. Soweit Anlagenteile und Geräte mit Fig. 1 übereinstimmen, sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Wie bei der herkömmlichen Anlage ist der Primärkreis I mit einer Vorlaufleitung 1 und einer Rücklaufleitung 2 über einen Wärmetauscher 5 mit einem Sekundärkreis II, der eine Vorlaufleitung 3 und eine Rücklaufleitung 4 aufweist, gekoppelt. Die Sicherheitstemperaturbegrenzung 9, 10, die Pumpe 7 sowie das Thermostatventil 8 sind wie dort verwendet.
Im Gegensatz zur Anlage gemäß Fig. 1 ist jedoch bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein eigener Außentemperaturfühler in Verbindung mit einer Temperaturmessung im Sekundärkreis und einem zugehörigen Regler erforderlich. Statt dessen ist im Primärkreis zusätzlich zum Temperaturfühler 15 in der Rücklaufleitung ein Temperaturfühler 18 in der Vorlaufleitung vorgesehen, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Signal des Fühlers 15 einem Regler 19 zugeführt ist. Die Rücklauftemperatur als Regelgröße, die mit dem Fühler 15 gemessen wird, wird im Regler 19 mit einem Begrenzungssollwert verglichen, der durch die Vorlauftemperatur vom Fühler 18 als Führungsgröße eingestellt wird. Der Ausgang des Reglers 19 verändert über das Regelventil 14 die im Primärkreis I über den Wärmetauscher 5 gehende Menge des Wärmeträgers, der üblicherweise Wasser ist. Dabei wird das Ventil 14 bei steigender Temperatur am Fühler 15 stetig geschlossen und bei fallender Temperatur an diesem Fühler stetig geöffnet. Je höher die Durchflußmenge im Wärmetauscher ist, umso höher ist auch die an den Sekundärkreis abgegebene Wärmemenge.
In Fig. 3 ist die Sollwertführungskurve für den Regler 19 dargestellt. Dabei wird im vorliegenden Beispiel die Rücklauftemperatur bis zu einer Vorlauftemperatur von 700C konstant gehalten. Von dieser Temperatur an steigt der Sollwert für die Maximalbegrenzung der Rücklauftemperatur in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur stetig und linear an. Bei Verwendung eines entsprechenden Reglers 19 kann diese Sollwert-Führungskurve in Anpassung an unterschiedliche Betriebserfordernisse verändert werden.
Die Temperaturfühler 15 und 18 können neben ihrer oben beschriebenen Funktion zur Regelung der Rücklauftemperatur auch für eine eventuell vorgesehene Wärmeverbrauchsmessung herangezogen werden. Wie im übrigen aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind alle Geräte der Meß-und Regeleinrichtung auf der Primärseite der Wärmeübergabestation angeordnet, so daß die Einrichtungen des Wärmeversorgers von denen des Wärmeverbrauchers klar getrennt sind.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Regelung einer Wärmeübergabestation, in der Wärme von einem Primärkreis über einen Wärmetauscher an einen Sekundärkreis übergeben wird, wobei zur Regelung der Vorlauftemperatur im Sekundärkreis ein witterungsabhängiger Sollwert für die Rücklauftemperatur im Primärkreis unter gleichzeitiger Berücksichtigung einer Maximaltemperatur ermittelt und zur Einstellung des durch den Wärmetauscher fließenden primären Wärmestroms herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsgröße für die Sollwerteinstellung der primären Rücklauftemperatur die Temperatur des primären Vorlaufstroms gemessen (18) und zusammen mit dem gemessenen (15) Temperaturwert im primären Rücklaufstrom einem Regler (19) zur Einstellung des Wärmestroms im Primärkreis (I)in Verbindung mit einer flurchflu8messung verbindet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Wärmestroms im Primärkreis (I) unter Berücksichtigung einer maximal begrenzten Rücklauftemperatur erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertführungskurve am Regler (19) mit steigender Vorlauftemperatur oberhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs stetig ansteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertführungskurve linear mit der Vorlauftemperatur ansteigt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertführungskurve des Reglers (19) an unterschiedliche Erfordernisse der Betriebsweise anpaßbar ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Temperaturmeßwerten im Vorlaufstrom und im Rücklaufstrom des Primärkreises in Verbindung mit einer Durchlaufmessunq ein Wert für den Wänneverbrauch irrt Sekundärkreis abgeleitet wird.
7. Anordnung zur Regelung einer Wärmeübergabestation mit einem einen Wärmeträger führenden Primärkreis, einem einen separaten Wärmeträger führenden Sekundärkreis, einem die beiden Kreise koppelnden Wärmetauscher sowie einem im Rücklauf des Primärkreises angeordneten Temperaturfühler, welcher über einen Regler auf ein im Primärkreis angeordnetes Ventil einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorlaufleitung (1) des Primärkreises (I) ein zweiter Temperaturfühler (18) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal am Regler (19) als Führungsgröße für dessen Sollwert anliegt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler eine Einrichtung besitzt, mit der die Steigung der Sollwert-Führungskurve einstellbar ist.