DE3525323A1 - Method and device for measuring, regulating and/or controlling the operation of a water reservoir - Google Patents
Method and device for measuring, regulating and/or controlling the operation of a water reservoirInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen, Regeln und/oderMethod and device for recording, regulating and / or
Steuern des Betriebs eines Wasserspeichers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen, Regeln und/oder Steuern des Betriebs eines Wasserspeichers sowie eine Vorrichtung hierfür, wobei der Wasserspeicher eine Boilerwand mit einem Anschluss für Kaltwasser und einen Auslauf für Warmwasser sowie ein Heizrohr mit Heizelement aufweist, und die Wassertemperatur über ein Thermostat bestimmbar ist.Controlling the Operation of a Water Reservoir The invention relates to a method for detecting, regulating and / or controlling the operation of a water storage tank and a device therefor, the water storage tank having a boiler wall with a Connection for cold water and an outlet for hot water as well as a heating pipe with Has heating element, and the water temperature can be determined via a thermostat.
Letztgenannte Wasserspeicher werden in erheblichem Umfang zur Erwärmung von Brauchwasser im Haushalt und in Indtist r i eanlagen eingesetzt. Die einzigen Regelungseinrichtungen, welche bekannte Wasserspeicher besitzen, sind Ventilregelungen betreffend der Zuleitung von zu erwärmendem Kaltwasser die nach Wunsch oder automatisch je nach Warmwasserentnahme arbeiten, oder Regelungen für eine gewünschten Warmwassertemperat:ur.The latter water reservoirs are used to a considerable extent for warming used by domestic water in households and in industrial plants. The only ones Control devices that have known water storage tanks are valve controls regarding the supply of cold water to be heated, as desired or automatically work depending on the hot water withdrawal, or regulations for a desired hot water temperature: ur.
In der Praxis haut es sich gezeigt, dass' derartige Wasser speicher im Laufe der Zeit je nach Zusammensetzung des Wassers schneller oder langsamer korrodieren. Dies wird noch dadurch begünstigt, dass ein gegebenenfalls vorhandener Korrosionsschutz, wie z.B. eine Magnesiumannode, nicht ersetzt wird.In practice it has been shown that 'such water Storage Corrode faster or slower over time, depending on the composition of the water. This is further promoted by the fact that any corrosion protection that may be present, such as a magnesium anode, is not replaced.
Auch die Energieausbeute lösst im Laufe der Zeit sehr zu wünschen übrig, da zum einen der eingesetzte Thermostat mit der Zeit sein Schaltverhalten ändert, was zu unerwünschten Temperaturerhöhungen führen kann. Weiterhin wird der jhermostatfühler aus konstruktiven Gründen in der Regel nicht optimal lokalisiert, was wiederum bei bestimmten Entnahmeverhältnissen bezüglich des Entnahmeorts zu unerwünschten Temperaturabweichungen führen kann. Auch ein vorgesehener Sicherheitsthermostat spricht durch geänderte Betriebsverhältnisse zu spät an.The energy yield also dissolves much to be desired over time left, because on the one hand the thermostat used changes its switching behavior over time changes, which can lead to undesirable temperature increases. Furthermore, the The thermostat sensor is usually not optimally located for structural reasons, which in turn is the case with certain extraction conditions with regard to the extraction location can lead to undesirable temperature deviations. Also a safety thermostat provided responds too late due to changed operating conditions.
Weiterhin werden Heizeinsätze und Schutzrohre durch unfachmännischen Betrieb, beispielsweise durch Inbetriebnahme ohne Wasserfüllung oder mit zu hoher Betriebsspannung, im Laufe der Zeit beschädigt. Infolge eingeschwemmter Fremdkörper, unterschiedlichen Wasserzusammensetzung, Dampf, Feuchtiykeit und Staub treten Leckströme auf, die zu Kurzschlüssen führen können.Furthermore, heating inserts and protective tubes are unprofessional Operation, for example by starting up without water filling or with too much water Operating voltage, damaged over time. As a result of foreign bodies floating in, With different water composition, steam, humidity and dust leakage currents occur that can lead to short circuits.
Der Erfinder hat sich hier zum Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, mit dem oder bei dem ein Wasserspeicher, sei es ein neuer oder ein bestehender Wasser speicher, so kontrolliert und geregelt wird, dass eine Optimierung des Energieverbrauchs, ein Schutz und eine dauernde Funktionskontrolle der Anlage gewährleistet ist.The inventor has set himself the goal of a method and a To develop a device of the type mentioned above, with which or with which a water reservoir, be it a new or an existing water storage tank, this is controlled and regulated that is an optimization of energy consumption, a protection and a permanent one Function control of the system is guaranteed.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass eine Bestimmung der Leitfähigkeit des Wasser und/oder des Potentials des Wasserspeichers und/oder der Phasenströme bzw. Fehlerströme eines Heizelements und/oder des Wärme i nha 1 ts des Wasser speichers vorgenommen wird.A determination of the conductivity leads to the solution of this problem the water and / or the potential of the Water storage and / or the phase currents or fault currents of a heating element and / or the heat in the 1 ts of the water tank is made.
Erfindungsgemäss kann es in Einzelfällen genügen, dass nur einer der oben genannten Parameter beim Betrieb des Wasserspeichers kontrolliert und gegebenenfalls gereyelt wird. Optimal erscheint es jedoch, wenn all die genannten Parameter in, die Erfassung und Regelung mit einbezogen werden.According to the invention, it can be sufficient in individual cases that only one of the The above parameters are checked when operating the water storage tank and if necessary is reyeled. However, it seems optimal if all the parameters mentioned in, the recording and regulation are included.
So ist für die Vorrichtung vorgesehen, dass dem Wasserspeicher eine Kontrolleinrichtung zum Bestimmen der Leitfähigkeit des Wassers und/oder der Temperatur des Wassers an verschiedenen Stellen und/oder des Potentials des Wasserspeichers und/oder der Phasenströme bzw.So it is provided for the device that the water tank a Control device for determining the conductivity of the water and / or the temperature the water in different places and / or the potential of the water reservoir and / or the phase currents or
Fehlerströme des Heizelements und/oder des Wärmeinhalts des Wasserspeichers zugeordnet ist. Mittels dieser Kontrolleinrichtung soll es möglich sein, die Parameter zu erfassen, abzuspeichern und gegebenenfalls in einer Bildanzeige darzustellen. Die Regelung des Wasserspeichers wird sich hier im wesentlichen auf die Regelung der Wärme und der Wärmeverteilung innerhalb des Wasserspeichers beziehen. Da die Leitfähigkeit des Wassers unter anderem von dessen Zusammensetzung, insbesondere Salzgehalt, abhängt, könnte sie beispielsweise durch eine Wasseraufbereitungsanlage vor dem eigentlichen Wasserspeicher verändert werden. Bei zu hohen Fehlerströmen des Heizelements wird es notwendig sein, die Ursachen hierfür herauszufinden und zu eliminieren. Im übrigen liegt es im Rahmen der Erfindung, dass insbesondere das das Heizelement aufnehmende Heizrohr, an welchem sich bei den üblichen Betriebstemperaturen Kalkstein absetzt, mittels Ultraschall, periodisch impulsiert, zu reinigen. Auch hierdurch wird der Energieverbrauch verbessert.Fault currents of the heating element and / or the heat content of the water storage tank assigned. By means of this control device it should be possible to control the parameters to capture, save and, if necessary, display in an image display. The regulation of the water storage tank is essentially based on the regulation the heat and the heat distribution within the water storage tank. Since the Conductivity of the water, among other things, from its composition, in particular Salinity, for example, could be achieved by a water treatment plant can be changed before the actual water storage tank. If the fault currents are too high of the heating element it will be necessary to find out the causes for this and to eliminate. In addition, it is within the scope of the invention that in particular the the heating tube receiving the heating element, which is located at the usual operating temperatures Limestone settles, to be cleaned by means of ultrasound, periodically pulsed. Even this improves energy consumption.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Wasserspeichers 1 mit einer erfindungsgemässen Kontrolleinrichtung K.Further advantages, features and details of the invention result can be derived from the following description of a preferred exemplary embodiment as well based on the drawing; this shows a schematic representation in its single figure a water storage tank 1 with a control device K according to the invention.
Der Wasserspeicher 1 besteht aus einem Boiler 2 sowie einem diesen Boiler 2 umgebenden isolierenden Mantel 3.The water tank 1 consists of a boiler 2 and one of these Boiler 2 surrounding insulating jacket 3.
Kaltes Wasser tritt durch einen Anschluss 4 in den Boiler 2 ein, während erwärmtes Wasser den Boiler 2 durch ein Auslaufrohr 5 verlässt.Cold water enters the boiler 2 through a connection 4, while heated water leaves the boiler 2 through an outlet pipe 5.
In den Boiler 2 ragt weiterhin ein Heizrohr 6 mit einem Heizelement 7 ein, welches über Leitungen 8 an ein Stromnetz angeschlossen ist. Zum Einstellen der gewünschten Wassertemperatur in dem Boiler 2 ist auch ein Thermostat 9 mit Übertemperatursicherung und ein fühler 10 vorgesehen. Ein Ablenkblech 11 sorgt für die Verteilung des eintretenden kalten Wassers.A heating pipe 6 with a heating element also protrudes into the boiler 2 7, which is connected to a power grid via lines 8. To adjust the desired water temperature in the boiler 2 is also a thermostat 9 with excess temperature protection and a sensor 10 is provided. A deflector 11 ensures the distribution of the incoming cold water.
Zwischen Mantel 3 und Boiler 2 befindet sich eine Kammer 12, in welche ein Ladezustandsmesser 13 einragt. Dieser steht über eine Anschluss 14 mit der Kontrolleinrichtung K in Verbindung. Die Kontrolleinrichtung K ist über einen Netzanschluss 15 mit dem Stromanschluss verbunden.Between jacket 3 and boiler 2 there is a chamber 12 into which a charge level meter 13 protrudes. This is connected to the control device via a connection 14 K in connection. The control device K is via a network connection 15 with the Power connection connected.
Weiterhin weist sie Phasenfühler 16 zur Messung des Heizstromes auf.It also has phase sensors 16 for measuring the heating current.
Über eine Leitung 17 wird ein Ultraschallimpuls an das Heizrohr 6 abyegeben, welcher eine mögliche Kalksteinbildung an dem Heizrohr 6 eliminiert.An ultrasonic pulse is sent to the heating tube 6 via a line 17 which eliminates possible limescale formation on the heating pipe 6.
Leitungen 18 8 und 19 führen zu Temperaturmessfühlern 20 und 21, wobei der Temperaturmessfühler 20 am Kaltwasseranschluss 4 und der Temperaturmessfühler 21 am höchsten Punkt des Auslaufrohres 5 angeordnet sind. Die Leitungen 18 und 19 bzw. die Temperaturmessfühler 20 und 21 sind jedoch umschaltbar in Leitfähigkeitsmessfühler. Über sie wird die Leitfähigkeit des Wassers und ein genügender Wass im Boiler 2 ermittelt.Lines 18 8 and 19 lead to temperature sensors 20 and 21, wherein the temperature sensor 20 on the cold water connection 4 and the temperature sensor 21 are arranged at the highest point of the outlet pipe 5. Lines 18 and 19 or the temperature sensors 20 and 21 can, however, be switched to conductivity sensors. It determines the conductivity of the water and sufficient water in boiler 2 determined.
Über eine weitere Leitung 22 wird über den Thermostat -Fühler ein Potentialmessungsimpuls in dem Boiler 2 bzw.Via another line 22, the thermostat sensor is on Potential measurement pulse in boiler 2 or
dem Wasser abgegeben, welcher von der Boilerwand 23 aufgenommen und über die Leitung 24 zurück zum Kontrollgerät K geführt wird.given off the water, which is received by the boiler wall 23 and is guided back to the control device K via the line 24.
Neben Anzeigen des Betriebzustandes mittels Kontrollleuchten 25 weist die Kontrolleinrichtung K eine Bild (Digital) -Anzeige 26 abgefragter Ist- bzw. Soll - Werte und eine Tastatur 27 zur Abfrage bzw. Eingabe von Soll -Werten auf.In addition to displaying the operating status by means of control lamps 25 has the control device K an image (digital) display 26 queried actual or Target values and a keyboard 27 for querying or entering target values.
Mittels der Kontrolleinrichtung K wird somit einmal über die Phasenfühler 16 der Stromdurchfluss der Leitungen 8 zu dem Heizelement 7 gemessen. Dies kann beispielsweise mit einem nicht näher gezeigten Stromwandler geschehen.By means of the control device K is thus once via the phase sensor 16 the current flow through the lines 8 to the heating element 7 is measured. This can happen for example with a current transformer not shown in detail.
In der Kontrolleinrichtung K werden die Phasenströme addiert. Dabei darf die Summe innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches nicht zu stark von Null abweichen, da sonst durch einen zu hohen Fehlerstrom (z.B. über 500 mA) Energieverluste auftreten und beispielsweise ein Signal ausgelöst wird.In the control device K, the phase currents are added. Included the sum must not be too close to zero within a certain tolerance range deviate, otherwise energy losses due to an excessively high fault current (e.g. over 500 mA) occur and for example a signal is triggered.
Durch eine periodische Messung des Potentials über die Leitung 24, welche die Potentialmessimpulse aus dem Fühler 10 bzw. der Leitung 22 aufnimmt, wird das gesamte Boilerpotential bestimmt und, wenn notwendig, ein Gegenpotential als Korrosionsschuts für den Boiler 2 aufgebaut.By periodically measuring the potential via line 24, which picks up the potential measuring pulses from the sensor 10 or the line 22, the entire boiler potential is determined and, if necessary, a counterpotential built as a corrosion protection for the boiler 2.
Besonders wichtig ist die Bestimmung der Leitfähigkeit.Determining the conductivity is particularly important.
Dies geschieht über die Fühler 20 und 21 sowie die Leitungen 18 und 19. Hierbei sind zwei Messergebnisse zu unterscheiden: - Wenn der Wasserspeicher nicht genügend mit Wasser gefüllt ist, wird ein Widerstand zwischen den beiden Messpunkten 20 und 21 aufgenommen werden, der sehr hoch ist (z.B. über 1000 Kilo Ohm). Bei mit Wasser gefülltem Wasserspeicher ist der Widerstand dagegen relativ v klein (unter 150 Kilo Ohm). Auf diese Weise soll gewährleistet werden, dass der Speicher ordnungsgemäss mit Wasser gefüllt ist. Im anderen Fall sollte die Kontrolleinrichtung K die Inbetriebnahme des Wasserspeichers unmöglich machen.This is done via the sensors 20 and 21 and the lines 18 and 19. A distinction must be made between two measurement results: - When the water reservoir is not sufficiently filled with water, there will be a resistance between the two measuring points 20 and 21, which is very high (e.g. over 1000 kilo ohms). At with Water-filled water reservoirs, on the other hand, the resistance is relatively small (below 150 kilo ohms). This is to ensure that the memory is properly is filled with water. In the other case, the control device K should start up make the water reservoir impossible.
- Weiterhin lässt die Leitfähigkeit Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Wassers zu, die wiederum die Korrosion des Boilers 2 steigern oder vermindern kann. Die Leitfähigkeit hängt mit dem Gesamtsalzgehalt des Wassers zusammen, d.h. mit den Anteilen an Chloriden, Sulfaten, Bikarbonaten und Silikaten, wobei die drei zuerst genannten die wesentlichste Rolle spielen. Je höher der Salzgehalt, desto grösser ist die Leitfähigkeit des Wassers für den elektrischen Strom. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung ist demnach ein Mass für den Gesamtsalzgehalt. Die Messung erfolgt im übrigen mittels Wheatstonscher Wechselstrombrücken.- Furthermore, the conductivity allows conclusions to be drawn about the composition of the water, which in turn increase or decrease the corrosion of the boiler 2 can. The conductivity is related to the total salt content of the water, i.e. with the proportions of chlorides, sulfates, bicarbonates and silicates, the three being the first mentioned play the most essential role. The higher the salt content, the more the conductivity of the water for the electrical current is greater. The specific The electrical conductivity of an aqueous solution is therefore a measure of the total salt content. Incidentally, the measurement is carried out using Wheatstone alternating current bridges.
Wird über die Leitfähigkeit eine Wasserhärte im Zusammenhang mit einer vorher eingegebenen Boilerausführung ermittelt, welche über oder unterhalb einer bestimmten Toleranzgrenze liegt, so soll ebenfalls wiederum ein Signal ausgelöst werden. Is a water hardness related to the conductivity a previously entered boiler design determines which is above or below a certain tolerance limit, a signal should also be triggered again will.
Wie oben angedeutet sollen die Fühler 20, 21 so angelegt sein, dass sie gleichzeitig der Temperaturmessung dienen. Bevorzugt sind sie dann als Thermistoren und/oder Thermoelemente so ausgebildet, dass sie die Betriebstemperatur nicht nur kontrollieren sondern auch regulieren können.As indicated above, the sensors 20, 21 should be designed so that they also serve to measure the temperature. They are then preferred as thermistors and / or thermocouples designed so that they not only reduce the operating temperature control but also regulate.
Die Ladezustandsmessung hat schliesslich die Aufgabe mittels des drahtförmigen Ladezustandsmessers 13 mit einem bestimmten Widerstand in Funktion der Wasser-und/oder der Boilerwandtemperatur den Wärmeinhalt im ganzen Boiler 2 zu bestimmen. Dieser Wärmeinhalt kann ins Verhältnis zum Energieaufwand für das Heizelement 7 gesetzt und daraus Rückschlüssen auf die Wirksamkeit bzw. ökonomische Arbeitsweise des ganzen Boilers 2 gezogen werden.The charge level measurement finally has the task of using the wire-shaped Charge level meter 13 with a certain resistance as a function of the water and / or the boiler wall temperature to determine the heat content in the entire boiler 2. This The heat content can be set in relation to the energy expenditure for the heating element 7 and conclusions on the effectiveness or economic functioning of the whole Boilers 2 are drawn.
Mittels der Kontrolleinrichtung kann der Warmwasserverbrauch und der Energieverbrauch periodisch registriert und gespeichert und über die Tastatur auf der Bildanzeige abgefragt werden, ebenso auch der Soll-und Ist- Energieverbrauch. Auf diese Weise wird die Aufheizung des Wasserspeichers und die Entnahme optimiert und bei Nichteinhaltung der eingegebenen Toleranzgrenzen ein Signal ausgelöst. So kann auch die Aufheizung nur zum Frostschutz gesteuert werde.The hot water consumption and the Energy consumption is registered and saved periodically and recorded via the keyboard the image display can be queried, as well as the target and actual energy consumption. In this way, the heating of the water storage tank and the extraction are optimized and if the entered tolerance limits are not observed, a signal is triggered. So the heating can also only be controlled for frost protection.
Sämtliche Fühler bzw. Geber sollen periodisch auf ihre Funktionstüchtigkeit hin überprüft werden.All sensors and transmitters should periodically check their functionality to be checked.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |