DE3515658C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Nachladung eines Brauchwasserspeichers und einer Heizungs­ anlage von einer brennstoffbeheizten Wärmequelle, die über ein Vorrangumschaltventil an die Wärmequelle angekoppelt sind.

Aus der DE-OS 27 03 036 ist ein solches Steuerverfahren bekannt­ geworden, bei dem bei steigendem Raumwärmeheizbedarf eine Unter­ brechung der Wärmezufuhr zur Brauchwassererwärmung erfolgt.

Es ist nicht vorgesehen, daß die Wärmequelle auf Parallelschaltung beider Verbraucher arbeitet, das Vorrangumschaltventil ist raumtemperaturabhängig gesteuert.

Es sind bereits brennstoffbeheizte Wärmequellen bekanntgeworden, die sowohl zur Speisung eines Brauchwasserspeichers als auch zur Speisung einer Heizungsanlage dienen. Hierbei wurde die Ausführung bislang so gewählt, daß die Speichernachladung in jedem Falle Vorrang vor der Speisung der Heizungsanlage erhielt. Das konnte insbesondere in klimatischen Übergangszeiten, bei denen die Heizungsanlage im Teillastbereich betrieben wurde, bedeuten, daß zum Beispiel plötzlich vom Brauchwasserspeicher ein Nachladesignal an den Kessel abgegeben wurde, worauf dieser ansprang, sich selbst und seinen Wasservorrat erhitzte, um anschließend die abgefallene Temperatur des Brauch­ wasserspeichers zu erhöhen. Erreicht die Temperatur des im Brauchwasserspeicher gespeicherten Wassers den Soll­ wert, wurde die Nachladung unterbrochen, worauf der Kes­ sel samt seinem Wasservolumen sowie die in den Rohrleitungen gespeicherte Wärme nutzlos nach außen abge­ strahlt beziehungsweise abgeleitet wurde. Im Extremfall konnte es nach der vollständigen Abkühlung von Kessel und Rohrleitungsnetz passieren, daß dann ein Signal von einem Raumthermostaten der Heizungsanlage ausging, das melde­ te, daß die Temperatur im Führungsraum der Heizungsanlage zu weit unter den Sollwert abgesunken war. Das führte zu einem erneuten Anspringen des Kessels und zu einem Wärme­ schub in die Heizungsanlage. Hierbei mußte wieder das Kesselvolumen sowie das Wasservolumen der Rohrleitungen aufgeheizt werden, bis die Heizungsanlage Wärme an die Gebäuderäume abgeben konnte. War der Sollwert der Raum­ temperatur des Führungsraumes erreicht, so schaltete der Kessel wieder ab und begann seinerseits samt dem Rohrlei­ tungssystem auszukühlen. Hierbei konnten sich die Ab­ kühlungs- und Stillstandsverluste der Kesselanlage zu einer erheblichen Summe aufschaukeln.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Brauchwasserbereitung Vorrang einzuräumen soweit es aus Komfortgründen erwünscht ist und das Leistungsangebot der Wärmequelle dies zuläßt.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß dies abhängig von der Außentemperatur geschehen kann, da man der Höhe der Außentemperatur unterschiedliche Bedingungen für das Nachladen von Speicher und Heizung zuordnen kann.

Zur Lösung der Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruch 1 vorgesehen.

Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Verfahrens­ ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Hei­ zungsanlage mit einem Umlaufwasserheizer 1, der alterna­ tiv auch als gas- oder ölgefeuerter Kessel ausgebildet sein kann. Für den Erfindungsgedanken wäre es auch nicht abwegig, wenn die Wärmequelle als Wärmepumpe, insbeson­ dere Absorptionswärmepumpe ausgestaltet wäre.

Der Umlaufwasserheizer 1 weist einen Wärmetauscher 2 auf, der an eine Heizungsanlage 3, bestehend aus einer Viel­ zahl parallel und/oder in Serie geschalteter Heizkörper, über eine mit einem Vorrang-Umschaltventil 4 versehene Vorlaufleitung 5 sowie über eine mit einer Pumpe 6 ver­ sehene Rücklaufleitung 7 verbunden ist.

Der Wärmetauscher 2 ist von einem atmosphärischen Gas­ brenner 8 beheizt, der über eine mit einem Gasventil 9 versehene Gaszuleitung 10 mit Brennstoff versorgt ist. Statt eines atmosphärischen Gasbrenners könnte auch ein Gebläsebrenner, ja sogar ein Ölgebläsebrenner vorhanden sein.

Die vom Brenner 8 aufsteigenden heißen Abgase beheizen den Wärmetauscher 2 und werden anschließend durch eine Abgassammelhaube mit angeschlossenem Abgasrohr 11 abge­ führt. Es ist ein Außentemperaturfühler 12 vorgesehen, der über eine Meßleitung 13 auf eine Steuervorrichtung 14 geschaltet ist. An der Steuervorrichtung 14 sind zwei Sollwertgeber 15 und 16 vorgesehen, mit denen eine erste unter und eine zweite gegenüber der ersten höher liegenden Außentemperaturschwelle eingestellt werden können. Als weiteres Meßglied ist ein Raumtemperaturfühler 17 vorge­ sehen, und zwar in einem der Räume, die mittels einem der Heizkörper 3 von der brennstoffbeheizten Wärmequelle 1 beheizt werden, dieser Raumtemperaturfühler ist mit einer Meßleitung 18 gleichfalls mit der Steuervorrichtung 14 verbunden. Von dem Vorrang-Umschaltventil 4 gehen zwei Anschlüsse ab, von denen der eine zu den Heizkörpern 3 führt, die die Heizungsanlage bilden, während der andere an eine Zweigleitung 19 angeschlossen ist, die in Form einer Wärmetauscher-Rohrschlange 20 durch einen Brauch­ wasserspeicher 21 geschleift ist und an einer Einmün­ dungsstelle 22 mit der Rücklaufleitung 7 verbunden ist. Das Vorrang-Umschaltventil 4 ist von einem Stellmotor 23 beherrscht, der über eine Stelleitung 24 an die Steuer­ vorrichtung 14 angeschlossen ist. Der Stellmotor 23 steuert das Vorrang-Umschaltventil in eine der beiden Endlagen, das heißt, daß die Wärmequelle 1 entweder auf die Heizungsanlage 3 oder auf den Brauchwasserspeicher 21 geschaltet ist. In den Brauchwasserspeicher führt eine mit einem kalten Wassernetz verbundene Kaltwasserleitung 25, das im Brauchwasserspeicher gelagerte erwärmte Brauchwasser kann über eine mit einem Zapfventil 26 ver­ sehene Zapfleitung 27 entnommen werden.

Das Gasventil 9 ist über eine Stelleitung 28, einen An­ triebsmotor 29 für die Pumpe 6 über eine Stelleitung 30 mit der Steuervorrichtung 14 verbunden.

Der von einem der Heizkörper 3 erwärmte Raum, in dem sich der Raumtemperaturfühler 17 befindet, ist durch eine ge­ strichelte Linie 31 angedeutet. Dem Brauchwasserinhalt des Speichers 21 ist ein Temperaturfühler 32 zugeordnet, der über eine Meßleitung 33 mit der Steuervorrichtung 14 verbunden ist. Durch diesen Fühler wird neben den oben benannten Funktionen ebenfalls noch sichergestellt, daß auch bei größeren und sehr großen Wärmemengen, die vom Speicher angefordert werden, ohne eine gleichzeitige Wär­ meanforderung von seiten der Heizung, der Wärmeerzeuger in Tätigkeit gehen kann. Dieses kann zum Beispiel durch einen Doppeltemperaturfühler oder durch zwei einzelne Fühler, die an zwei verschiedenen Stellen im Speicher sitzen, geschehen.

Die Funktion der eben beschriebenen Steuerung ist folgende:

An der Steuerung 14 wird über den Sollwertgeber 15 eine erste untere Temperaturschwelle eingestellt, die bei­ spielsweise bei einer Außentemperatur von 0°C liegt. Dies ist die sogenannte untere Außentemperaturschwelle. An dem Sollwertgeber 16 wird eine dagegen höher liegende zweite Außentemperaturschwelle eingestellt, beispiels­ weise + 20°C. Somit sind drei Außentemperaturbereiche festgelegt, ein erster unterhalb von 0°C, ein zweiter zwischen 0 und 20°C und ein dritter oberhalb 20°C. Über den Außentemperaturfühler 12 wird der Steuerung 14 mitge­ teilt, welcher der drei Außentemperaturbereiche gerade vorliegt. Arbeitet die brennstoffbeheizte Wärmequelle im untersten Außentemperaturbereich, so kann davon ausge­ gangen werden, daß die Speisung der Heizungsanlage in je­ dem Falle Vorrang gegenüber der Speisung des Brauchwas­ serspeichers besitzt. Heizungsanlagen werden in aller Regel so ausgelegt, daß die Speisung des Brauchwasserbe­ reiters eine höhere Leistung erfordert als die Beheizung des Hauses. Dies gilt für die Mehrzahl aller Ein- und Zweifamilienhäuser beziehungsweise Etagenwohnungen. Die Verhältnisse sind hier so, daß etwa für die Ladung des Brauchwasserspeichers innerhalb vernünftiger Zeiten (Mehrfachbadebetrieb) 15 bis 20 kW angesetzt werden, wäh­ rend für die Heizung des Gebäudes über die Heizungsanlage etwa 10 bis 15 kW benötigt werden. Somit ist die Wärme­ quelle für die Heizung eigentlich überdimensioniert, so daß auch bei tiefen Außentemperaturen ein Leistungsüber­ schuß der Wärmequelle zur Verfügung steht, der in jedem Fall für die Nachladung des Speichers ausgenutzt werden kann. In dem Betrieb im ersten tiefen Außentemperaturbe­ reich unter 0° wird, wenn der Raumtemperaturfühler 17 Wärmebedarf für die Heizung signalisiert, die Wärmequelle 1 durch einen entsprechenden Stellbefehl der Steuerung über den Stellmotor 23 auf die Heizkörper 3 geschaltet. Die Leitung 19 wird abgesperrt. Das Magnetventil 9 und die Pumpe 6 gehen in Betrieb, die Wärmequelle arbeitet so lange, bis der Raumtemperaturfühler 17 meldet, daß die Temperatur in den Wohnräumen dem Sollwert entspricht. Falls zu diesem Zeitpunkt dem Brauchwasserbereiter zuge­ ordneten Temperaturfühler 32 über die Leitung 33 der Steuerung kein Nachladebedarf für den Speicherinhalt ge­ meldet wird, würde der Brenner 8 erlöschen und die Pumpe stillgesetzt werden. Fordert jedoch der Brauchwasserspei­ cher 21 über seinen Fühler 32 eine Nachladung an, bleibt die Wärmequelle in Betrieb, das Vorrang-Umschaltventil wird über seinen Stellmotor 23 umgeschaltet und bei per­ manent weitergehendem Betrieb lädt die brennstoffbeheizte Wärmequelle den Speicher 21 nach. Hat am Ende der Nach­ ladung des Brauchwasserspeichers die Heizung keinen Be­ darf, geht die brennstoffbeheizte Wärmequelle außer Betrieb, hat dagegen die Heizung Bedarf, wird die brenn­ stoffbeheizte Wärmequelle durch Umschalten des Vorrang- Umschaltventils 4 wieder auf die Heizung geschaltet. Für den Fall, daß während der Nachladung des Brauchwasserbe­ reiters die Heizungsanlage über ihren Temperaturfühler 17 Wärmebedarf meldet, wird die Nachladung des Brauchwasser­ bereiters 21 unterbrochen und die Heizung wieder gespeist. Der Vorteil dieser Schaltung liegt in diesem Außentemperaturbereich im wesentlichen darin, daß die Wärmequelle 1 nicht permanent außer Betrieb geht, sondern zwischen Brauchwasserbereiter-Nachladung und Speisung der Heizung umgeschaltet wird. Die Brennzeiten werden hierbei erheblich verlängert beziehungsweise die Schalthäufigkeit verkleinert.

Im zweiten Außentemperaturbereich zwischen den beiden eingestellten Schwellen sind dagegen beide Verbraucher 21 und 3 gleichwertig. Es ist aber nach Steuerung 14 dafür gesorgt, daß die brennstoffbeheizte Wärmequelle 1 nur dann in Betrieb geht, wenn sowohl der Speicher als auch die Heizungsanlage, also beide Verbraucher, Wärme anfor­ dern. Hierbei kann es vorgesehen sein, daß der zuerst wärmeanfördernde Verbraucher zuerst gespeist wird und daß die brennstoffbeheizte Wärmequelle dann auf den anderen Verbraucher umgeschaltet wird. Es kann aber auch so sein, daß in diesem Außentemperaturbereich das Vorrang-Um­ schaltventil entgegen der eben geschilderten Funktionen in eine Zwischenstellung geht und im Parallelbetrieb die Wärmequelle beider Verbraucher zugleich heizt.

Im dritten Außentemperaturbereich über 20°C ist dagegen kaum zu unterstellen, daß die Heizungsanlage nennenswert Wärme anfordert. In diesem Bereich hat die Ladung des Brauchwasserspeichers 21 Priorität gegenüber der Speisung der Heizungsanlage.

Es versteht sich, daß die Außentemperaturschwellen auch abweichend von den genannten Werten gelegt werden können.

Es ist weiterhin anzumerken, daß ein Wärmebedarf der Hei­ zungsanlage auch anders als über einen Raumtemperaturfüh­ ler 17 signalisiert werden kann. So kann dieser Wärmebedarf beispielsweise über einen Vorlauftemperatur­ fühler zwischen dem entsprechenden Ausgang des Vorrang- Umschaltventils und vor den Heizkörpern 3 beziehungsweise über einen Rücklauftemperaturfühler zwischen den Heizkör­ pern 3 und der Einmündungsstelle 22 signalisiert werden. Wenn die Stellung des Vorrang-Umschaltventils mit erfaßt wird, wäre auch ein Vorlauftemperaturfühler unmittelbar an der brennstoffbeheizten Wärmequelle für den Zustand der Heizungsanlage aussagekräftig, wenn hierbei die Pumpe 6 läuft.

Claims (4)

1. Verfahren für die Nachladung eines Brauchwasserspeichers und einer Heizungsanlage von einer brennstoffbeheizten Wärmequelle, die über ein Vorrang-Umschaltglied an die Wärmequelle angekoppelt sind, bei dem unterhalb einer vorwählbaren unteren Außentemperaturschwelle unter Verwendung eines Außentemperaturfühlers (12) die Heizung (3) Vorrang gegenüber dem Brauchwasser­ speicher (21) erhält, daß zwischen dieser und einer weiteren höher gelegenen Außentemperaturschwelle beide Verbraucher (3, 21) gleichberechtigt sind und daß oberhalb der höher gelegenen Außentemperaturschwelle der Brauchwasserspeicher (21) gegenüber der Heizung (83) Vorrang genießt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei wählbaren Außentemperaturschwellen die Wärmequelle (1) nur in Betrieb geht, wenn sowohl der Brauchwasserspeicher (21) als auch die Heizung Wärme anfordern.

3. Verfahren nach Anspruch eins oder zwei, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmebedarf der Heizungsanlage (3) über einen Raumtemperaturfühler (17) signalisiert wird, der einem die Heizungsanlage bildenden Heizkörper zugeordnet ist, und daß der Wärmebedarf des Brauchwasser­ speichers von einem Brauchwasser-Temperaturfühler (32) signalisiert ist, die beide zusammen auf die Steuerung geschaltet sind, und daß einem Vorrang-Umschaltventil (4) ein Stellmotor zugeordnet ist, der unterhalb der unteren Außentemperaturschwelle das Vorrang-Um­ schaltventil auf die Heizungsanlage, oberhalb der oberen vorwählbaren Temperaturschwelle die brennstoff­ beheizte Wärmequelle auf den Brauchwasserspeicher (21) und zwischen beiden Temperaturschwellen die brennstoffbeheizte Wärmequelle auf den der beiden Verbraucher schaltet, der zuerst einen Wärmebedarf gemeldet hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Außentemperaturbereich zwischen den beiden einstellbaren Außentemperaturschwellen das Vorrang- Umschaltventil die Wärmequelle (1) in Parallelschaltung sowohl auf den Brauchwasserspeicher (21) als auch auf die Heizungsanlage (3) schaltet.