DE3724661A1 - Vorrichtung zur beimischregelung in warmwasserheizungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bei­ mischregelung in Warmwasserheizungsanlagen, mit einer Umwälzpumpe zwischen dem Kesselvorlauf und dem Heizungsvorlauf.

Solche Beimischregelungen haben sich für die Rege­ lung von Warmwasserheizungsanlagen durchgesetzt, wenn es darum geht, die Temperatur des Heizungsvor­ laufs dem Wärmebedarf anzupassen, ohne dabei die Kesselvorlauftemperatur absenken zu müssen, was meist unerwünscht ist. Bei solchen Beimischrege­ lungen wird Wasser aus dem Kesselvorlauf und dem Heizungsrücklauf in einem bestimmten Verhältnis ge­ mischt und dem Heizungsvorlauf zugeführt, wobei das Mischungsverhältnis entsprechend der gewünschten Heizungsvorlauftemperatur veränderbar ist. Im ein­ fachsten Falle werden hierzu Dreiwegemischer ver­ wendet, während im Falle der bekannten Vierwege­ mischer darüber hinaus auch dem Kesselrücklauf noch heißes Wasser aus dem Kesselvorlauf zugeführt wird, um eine Schwitzwasserbildung bei zu niedriger Rück­ laufwassertemperatur im Kessel zu vermeiden. Solche Dreiwegemischer oder Vierwegemischer können entwe­ der von Hand oder durch Motorantrieb verstellt wer­ den, wobei im letzteren Fall meist eine automa­ tische Steuerung oder Regelung durch eine Steuerein­ heit erfolgt.

Solche Mischer für die Beimischregelung, insbeson­ dere wenn sie mit Motorantrieb ausgerüstet sind, stellen einen verhältnismäßig hohen Aufwand dar, sind wegen der bewegten Teile störanfällig und lassen nur eine verhältnismäßig träge Regelung bei begrenztem Regelverhältnis zu.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, eine Vorrichtung zur Beimischregelung in Warmwasserheizungsanlagen vorzuschlagen, die den hohen Aufwand eines mechanischen Dreiwege- oder Vierwegemischers vermeidet und gleichzeitig eine flexiblere Regelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen dem Rücklauf und dem Heizungsvorlauf eine in dieser Richtung fördernde, zweite Umwälz­ pumpe vorgesehen ist, und daß das Verhältnis der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen zueinander ent­ sprechend dem gewünschten Beimischverhältnis regel­ bar ist.

Eine solche Lösung hat den wesentlichen Vorteil, daß sie nur noch wenig störungsanfällige Komponen­ ten (Umwälzpumpen) enthält, die gleichzeitig preis­ werter herzustellen und in Betrieb zu halten sind als die bisher bekannten Dreiwege- und Vierwege­ mischer. Gleichzeitig ist es möglich, bei Ausfall einer der beiden Umwälzpumpen den Betrieb mit der anderen, intakten Umwälzpumpe im Notbetrieb auf­ rechtzuerhalten, wobei nur einfache Betätigungen von entsprechend vorgesehenen Absperrventilen not­ wendig sind. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, wenn die beiden Umwälzpumpen baugleich sind.

Die Regelung der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen erfolgt zweckmäßigerweise durch einen Prozeß­ rechner, der gleichzeitig die Brennersteuerung und eine Führung der Vorlauftemperatur durch einen Außenfühler vornehmen kann. Zur feinfühligen Rege­ lung werden zweckmäßigerweise die Temperaturwerte am Kesselvorlauf, am Heizungsrücklauf und am Hei­ zungsvorlauf durch Temperatursensoren erfaßt und zur Regelung der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen herangezogen. Um über weite Regelbereiche eine Opti­ mierung des Differenzdruckes am Heizungskreis zwecks Verminderung von Fließgeräuschen und zur Energieeinsparung vornehmen zu können, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Druckdifferenz zwischen den Eingängen und den Ausgängen der Umwälzpumpen durch Drucksen­ soren erfaßt und zur Regelung der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen bei gleichbleibendem Drehzahl­ verhältnis herangezogen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich bei einer Anlage mit einer Ladepumpenschaltung für vor­ rangige Brauchwasserversorgung vorzugsweise derart ausbilden, daß zur Speisung der Brauchwasserversor­ gung die erste Umwälzpumpe eingeschaltet und die zweite Umwälzpumpe bei freiem Durchlauf entgegen der normalen Pumprichtung ausgeschaltet wird. Hierdurch ist eine besonders einfache Steuerung dieses Vorrangbetriebes von der Steuereinrichtung bzw. dem Prozeßrechner aus möglich, ohne daß irgend­ welche mechanischen Elemente der Anlage verstellt oder betätigt werden müssen.

Die beiden Umwälzpumpen, die Absperrventile und - falls vorgesehen - die Sensoren sind vorzugsweise in einer Baueinheit zusammengefaßt. Diese muß dann lediglich über drei Anschlüsse (Heizungsvorlauf, Kesselvorlauf und Rücklauf) angeschlossen werden, was einen Einbau wesentlich vereinfacht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles unter Bezug auf die beigefügte Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch eine Heizungsanlage mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur Beimischregelung.

Ein Heizkessel 3 mit Brenner 4 ist über einen Kesselvorlauf 8 und eine Umwälzpumpe 1 in üblicher Weise an den Heizungsvorlauf 10 einer Heizung 5 an­ geschlossen, während der Heizungsrücklauf 11 mit dem Kesselrücklauf 9 verbunden ist. Außerdem ist in dem Kessel 3 ein Brauchwasserspeicher 26 vorge­ sehen, der ebenfalls aus dem Kessel 3 mit Energie versorgt wird. Die Steuerung der Umwälzpumpe 1 erfolgt über eine Leitung 12 aus einer Steuerein­ heit 6, die aus der Stromversorgung 7 mit Energie versorgt wird, und über eine Leitung 19 werden etwaige Störungen des Brenners 4 an die Steuerein­ heit 6 gemeldet. Außerdem erfolgt eine Führung der Heizung über eine Steuerleitung 20 von einem Außen­ temperaturfühler (nicht gezeigt).

Anstelle eines Dreiwege- oder Vierwegemischers ist nun zusätzlich zur ersten Umwälzpumpe 1 eine zweite Umwälzpumpe 2 vorgesehen, die vorzugsweise gleicher Bauart wie die erste Pumpe ist. Die zweite Umwälz­ pumpe 2 ist zwischen dem Heizungsrücklauf 11 bzw. Kesselrücklauf 9 und dem Heizungsvorlauf 10 geschal­ tet und arbeitet somit parallel zur ersten Umwälz­ pumpe 1, die jedoch heißes Wasser aus dem Kesselvor­ lauf 8 führt. Die zweite Umwälzpumpe 2 wird über eine Leitung 13 von der Steuereinheit 6 gesteuert. Die Temperatur im Heizungsvorlauf 10 läßt sich nun durch Verändern des Verhältnisses der Drehzahlen der Umwälzpumpen 1 und 2 zueinander in weiten Grenzen variieren, so daß die Kombination aus den beiden Umwälzpumpen 1 und 2 als Mischer wirkt. Die Drehzahlregelung der Umwälzpumpen 1 und 2 erfolgt aus der Steuereinheit 6, die vorzugsweise als Pro­ zeßrechner ausgebildet ist.

Da Drehzahländerungen bei den beiden Umwälzpumpen 1 und 2 wesentlich schneller und in größeren Bereichen als bei normalen mechanischen Mischern möglich sind, spricht die erfindungsgemäße Vorrich­ tung zur Beimischregelung wesentlich schneller und wesentlich wirksamer an. Zur genauen Regelung sind am Kesselvorlauf 8, am Heizungsrücklauf 11 und am Heizungsvorlauf 10 Temperatursensoren 14, 15 bzw. 16 vorgesehen, die die jeweiligen Temperaturen er­ fassen und den Prozeßrechner 6 zur genauen und schnellen Regelung der Drehzahlen der Umwälzpumpen 1 und 2 mit Informationen versorgen.

Darüber hinaus sind im beschriebenen Ausführungs­ beispiel Drucksensoren 17 und 18 an den Eingängen und Ausgängen der Umwälzpumpen 1 und 2 vorgesehen, die die Druckdifferenz zwischen dem Heizungsvorlauf 10 und dem Heizungsrücklauf 11 bzw. dem Kesselrück­ lauf 9 und dem Kesselvorlauf 8 messen. Abhängig von der gemessenen Druckdifferenz können die Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen 1 und 2, bei Aufrechterhal­ tung des Drehzahlverhältnisses, derart verändert werden, um zu einem optimalen Differenzdruck zu ge­ langen, bei dem ein ausreichender Wärmetransport zur Heizung 5 gewährleistet ist, ohne zu über­ mäßigen Fließgeräuschen zu führen. Dadurch, daß das Verhältnis der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen 1 und 2 zueinander konstant gehalten wird, ändert sich die Temperatur im Heizungsvorlauf 10 nicht. Durch eine solche Regelung bzw. Begrenzung des Differenzdruckes sind sonst bei bekannten Anlagen erforderliche Überströmventile entbehrlich.

Aus der schematischen Darstellung ist außerdem er­ sichtlich, daß den Ein- und Ausgängen der Umwälz­ pumpen Absperrventile 21, 22, 23, 24 vorgeschaltet sind, die im Normalbetrieb geöffnet sind. Außerdem ist zwischen dem Eingang der Umwälzpumpe 2 und dem Kesselvorlauf 8 ein weiteres Absperrventil 25 vor­ gesehen, das im Normalbetrieb geschlossen ist.

Durch entsprechende Betätigung dieser Ventile 21 bis 25 können verschiedene Betriebsarten, insbe­ sondere im Notbetrieb, eingestellt werden. Ist zum Beispiel die Umwälzpumpe 1 gestört, so werden die Ventile 21, 22 und 23 geschlossen und das Ventil 25 geöffnet, so daß der Heizbetrieb über die Umwälz­ pumpe 2 aufrechterhalten werden kann. Die Umwälz­ pumpe 1 kann dann ohne Betriebsunterbrechung ausge­ wechselt oder repariert werden.

Ist die Umwälzpumpe 2 gestört, werden die Ventile 22 und 24 geschlossen und der Heizbetrieb kann über die Umwälzpumpe 1 aufrechterhalten werden, während die Umwälzpumpe 2 ausgewechselt oder repariert wird. Im Falle einer Brennerstörung (Unterbrechung der Wärmeerzeugung) kann durch die Steuereinrich­ tung 6 veranlaßt werden, daß beide Umwälzpumpen 1 und 2 mit vermindertem Betriebsstrom betrieben wer­ den, zum Beispiel 20% des bei Normalbetrieb zuge­ führten maximalen Betriebsstromes. Auf diese Weise läßt sich bei langen Unterbrechungen die Einfrierge­ fahr durch ständige Umwälzung des Heizungswassers vermeiden.

Wie durch die strichpunktierte Linie 30 angedeutet, bilden die beiden Umwälzpumpen 1 und 2, die Absperr­ ventile 21-25 und die Sensoren 14-18 eine Bau­ einheit, die nur drei Anschlüsse 8, 10 und 9/11 auf­ weisen muß.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Lade­ pumpenschaltung zwecks vorrangiger Warmwasserversor­ gung (Speicher 26) möglich. In einem solchen Fall wird durch die Steuereinrichtung 6 einfach die Um­ wälzpumpe 2 abgeschaltet, während die Umwälzpumpe 1 mit voller Leistung weiterläuft. In diesem Fall nimmt das Heizungswasser den Weg des geringsten Wi­ derstandes über die Rücklaufpumpe (in umgekehrter Richtung) zum Kessel 3, so daß das Wasser im Brauch­ wasserspeicher 26 vorrangig aufgeheizt wird. Nach erfolgter Aufheizung wird durch entsprechende An­ steuerung der Umwälzpumpen 1 und 2 der Normalbe­ trieb wieder eingeleitet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Beimischregelung in Warmwasser­ heizungsanlagen, mit einer Umwälzpumpe zwischen dem Kesselvorlauf und dem Heizungsvorlauf, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rücklauf (11) und dem Heizungsvorlauf (10) eine in dieser Richtung fördernde, zweite Umwälzpumpe (2) vorge­ sehen ist, und daß das Verhältnis der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen (1, 2) zueinander ent­ sprechend dem gewünschten Beimischverhältnis regel­ bar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umwälzpumpen (1, 2) baugleich sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Dreh­ zahlen der beiden Umwälzpumpen (1, 2) durch einen Prozeßrechner (6) erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturwerte am Kesselvorlauf (8), am Heizungsrücklauf (11) und am Heizungsvorlauf (10) durch Temperatursensoren (14, 15, 16) erfaßt und zur Regelung der Drehzahlen der beiden Umwälzpumpen (1, 2) herangezogen werden.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen den Eingängen und den Ausgängen der Umwälz­ pumpen (1, 2) durch Drucksensoren (17, 18) erfaßt und zur Regelung der Drehzahlen der beiden Umwälz­ pumpen (1, 2) bei gleichbleibendem Drehzahlverhält­ nis zwecks Optimierung des Differenzdruckes herange­ zogen wird.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, mit einer Ladepumpenschaltung für vorrangige Brauchwasserversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Brauch­ wasserversorgung die erste Umwälzpumpe (1) einge­ schaltet und die zweite Umwälzpumpe (2) bei freiem Durchlauf entgegen der normalen Pumprichtung ausge­ schaltet wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Brenners (4) des Kessels (3) die beiden Umwälz­ pumpen (1, 2) mit gegenüber dem Normalbetrieb er­ niedrigtem Betriebsstrom betrieben werden.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Eingängen und Ausgängen der beiden Umwälzpumpen (1, 2) vorgeschaltete Ab­ sperrventile (21, 22, 23, 24), die im Normalbetrieb geöffnet sind, und ein zwischen dem Eingang der zweiten Umwälzpumpe (2) und dem Kesselvorlauf (8) geschaltetes Absperrventil (25), das im Normalbe­ trieb geschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umwälzpumpen (1, 2) und die Absperrventile (21, 22, 23, 24, 25) als Baueinheit (30) zusammengefaßt sind und die Baueinheit Anschlüsse für Heizungsvorlauf (10), Kesselvorlauf (8) und Rücklauf (9, 11) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Baueinheit (30) auch die Sensoren (14, 15, 16, 17, 18) unterge­ bracht sind.