DE4135509C2 - Verfahren zur Regelung einer in einem Umwälzkreislauf einer Heizungsanlage eingesetzten, drehzahlregelbaren Umwälzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer in einen Umwälzkreislauf einer Heizungsanlage eingesetzten, drehzahl­ regelbaren Umwälzpumpe, die bei Unterschreiten einer Grenzdrehzahl abgeschaltet und anschließend durch eine Schalt­ einrichtung in vorbestimmten Zeitabständen periodisch ein- und abgeschaltet wird, wobei gleichzeitig durch einen Sensor Änderungen des Zustands des in den Umwälzkreislauf strömenden, wärmeübertragenden Mediums erfaßt und mit entsprechenden Grenzwerten verglichen werden, deren Über- oder Unterschreiten ein Einschalten der Umwälzpumpe solange auslöst, bis deren Grenzdrehzahl wieder erreicht ist.

Nachfolgend wird auf Umwälzkreise Bezug genommen, wie sie in Heizungsanlagen üblich sind und für die das Verfahren insbesondere bestimmt ist. Solche Umwälz- bzw. Heizungskreise, bestehend aus einem Leistungskreis mit Umwälzpumpe, die mit einer Regel- und Steuereinrichtung verknüpft ist und die ihrerseits mit einem Bedarfssensor in Verbindung steht, sind hinlänglich bekannt und in bekannter Weise mit dem Heizkesselkreis verbunden.

Aus der DE-OS 35 08 049 ist ein Regelungsverfahren bekannt, bei dem die Umwälzpumpe der Heizungsanlage permanent eingeschaltet wird, wenn sich der Zustand des Leitungssystems genügend stark ändert. Die Änderung des Zustands im Leitungssystem wird mittels eines Überwachungssensors festgestellt. Eine derartige Änderung kann durch das Öffnen bzw. Schließen eines Thermostatventils im Heizkreislauf erfolgen. Ändert sich die Umgebungstemperatur eines Thermostatventils, so wird der Thermostat, je nach Temperatur­ änderung das Ventil mehr oder weniger stark öffnen bzw. schließen. Eine geringfügige Änderung der Ventilstellung wird jedoch von dem Überwachungssensor im Leitungssystem, welcher weit entfernt vom Thermostaten angeordnet ist, nicht registriert. Das bedeutet, daß trotz geöffnetem Thermostatventil die Pumpe ausgeschaltet bleibt. Erst wenn die Raumtemperatur (Ist-Tempe­ ratur) weiter abgefallen ist, wird sich auch durch die Stellung des Thermostatventils der Zustand des Leitungssystems genügend ändern, so daß letztendlich der Überwachungssensor anspricht und die Pumpe eingeschaltet wird. Nachteilig bei dem Regelsystem gemäß der DE-OS 35 08 049 ist, daß die Pumpe erst mit einer gewissen Verzögerung eingeschaltet wird, so daß es im Raum zu einem unerwünschten Temperaturabfall kommen kann.

Insbesondere für Heizungsanlagen mit thermostatisch schließenden Ventilen auch bei größerer Leistung ist es üblich, in einer Bypassleitung zwischen den Vor- und Rücklaufleitungen des Heizungskreises Überströmventile anzuordnen, die sich entsprechend öffnen, wenn sich die Thermostatventile an den Heizkörpern mehr oder weniger schließen. Die Umwälzpumpe eines Heizungskreises läuft dabei und bei Bedarfsabrufpermanent mit konstanter Drehzahl (ca. 2.800 U/min) und verbraucht dabei entsprechend Energie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fördermengenregelung in einem mit Umwälzpumpe versehenen Umwälzkreis zu schaffen, mit dem primär der Stromverbrauch für den Betrieb der Umwälzpumpe wesentlich reduziert werden kann verbunden mit der Maßgabe, dabei aufwendige und störanfällige Überstromventile entbehrlich zu machen und zusätzlich einen lokalen Temperaturabfall zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfinderisch dadurch gelöst, daß bei eingeschalteter Umwälzpumpe das von dem Sensor erfaßte Meßsignal mit dem Steuersignal eines Bedarfssensors, der eine Innenraum­ temperatur erfaßt, mit einer Solltemperatur vergleicht und bei Unterschreiten der Solltemperatur das Steuersignal abgibt, derart verknüpft wird, daß bei Unterschreiten der Solltemperatur durch die gemessene Temperatur die Umwälzpumpe unabhängig von dem Meßsignal des ersten Sensors so lange angeschaltet bleibt, bis die Solltemperatur erreicht ist, und daß bei Erreichen der Grenzdrehzahl die Umwälzpumpe wieder abgeschaltet wird.

Der Gegenstand der Erfindung grenzt sich von der DE 35 08 049 vorteilhaft dadurch ab, daß ein zusätzlicher Raumtemperatursensor vorhanden ist, der die Raumtemperatur erfaßt und diese dann mit einem Sollwert verglichen wird. Als Ergebnis dieses Vergleichs wird ein Steuersignal erhalten, das anzeigt, ob es notwendig ist, zusätzliche Wärme in den betreffenden Raum bzw. die betreffenden Räume zu fördern. Durch die Verknüpfung des Steuersignals mit dem Signal des Überwachungssensors für den Zustand des Leitungs­ systems ist durch die Erfindung sichergestellt, daß die Beheizung eines Raums auch dann sichergestellt ist, wenn die Änderungen des Zustandes des innerhalb des Leitungssystems strömenden Mediums eine solche Notwendigkeit nicht anzeigen. Da das Signal des Bedarfssensors solange vorliegt, bis die vorgegebene Soll­ temperatur mit der tatsächlichen Raumtemperatur übereinstimmt, wird eine wunschgemäße Beheizung der Räume auch unabhängig von einer Änderung des Zustandes des wärmeübertragenden Mediums erreicht.

Der zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Umwälzkreis, bestehend aus einem Leistungskreis mit Umwälzpumpe, die mit einer Regel- und Steuereinrichtung verknüpft ist und die ihrerseits mit einem Bedarfssensor in Verbindung steht, bedarf dazu einer Ausbildung dahingehend, daß druckseitig in oder hinter der Drehzahl regelbaren Umwälzpumpe ein Sensor angeordnet und dieser mit der Regel- und Steuereinrichtung verknüpft ist, die ihrerseits über ein periodisches Zeitschaltglied mit der Umwälzpumpe verbunden ist.

Vorzugsweise wird für diesen zusätzlichen Sensor ein Drucksensor verwendet, der auch vorzugsweise integriertes Bauteil der drehzahlregelbaren Umwälzpumpe selbst ist. Die drehzahlgeregelte Umwälzpumpe schaltet sich über die im inneren der Pumpe abfragbare Mindestdrehzahl automatisch bei definierter Kleinst­ wassermenge gänzlich ab. Über das einstellbare Zeitglied wird die Pumpe mit einer über der minimal liegenden Drehzahl zeitweise in Betrieb genommen. Liegt im Rohrsystem dann noch der zum Abschalten geführte Zustand (minimales Fördervolumen) vor, läuft die Pumpe nicht in den Normalbetrieb, sondern geht wieder in Betriebsbereitschaft. Wird bei einer solchen Abfrage ein größeres Volumen gefordert, so läuft die Pumpe dann mit dem erforderlichen Förderstrom.

Abgesehen von der damit verbundenen Stromeinsparung (beim periodischen Pendeln im minimalen Fördermengenbereich mit geringer Drehzahl ist natürlich die Stromaufnahme gegenüber im Permanentlauf wesentlich reduziert), ist bei dieser erfindungs­ gemäßen Verfahrensweise und Umwälzkreisausbildung die Einbindung von aufwendigen hydraulischen und auch störanfälligen Überstrom­ ventilen entbehrlich und damit auch der Installationsaufwand für die Einbindung einer Bypassleitung mit Überstromventil in die jeweiligen Umwälzkreise.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der Umwälzkreis (Heizungsanlage) zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Umwälzkreis in Form einer Heizungsanlage aus dem Heizkesselkreis und dem Heizungskreis,

Fig. 2 die bevorzugte Ausführungsform der Umwälzpumpe und

Fig. 3 zum Vergleich die bisher übliche Ausführungsform von Heizungsanlagen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Umwälzkreis zur Durchführung des Verfahrens aus einem Leitungskreis 1 mit Umwälzpumpe 2, die mit einer Regel- und Steuereinrichtung 3 verknüpft ist und die ihrerseits mit einem Bedarfssen­ sor 4 in Verbindung steht. Bei diesem Bedarfssensor 4 handelt es sich, wie üblich, um Innen und/oder Außenther­ mostate.

Bei nunmehr entbehrlich gewordener Bypassleitung 7 mit hydraulischem Überströmventil 8 (siehe Fig. 3) ist nun für den Leitungskreis 1, der mit dem Heizkesselkreis 1′ in bekannter Weise verbunden ist, wesentlich, daß druck­ seitig an oder hinter der Umwälzpumpe 2 ein Sensor 5 an­ geordnet und dieser mit der Regel- und Steuereinrichtung 3 verknüpft ist, die ihrerseits über ein periodisches Zeitschaltglied 6 mit der Umwälzpumpe 2 verbunden ist.

Bei dieser Ausbildung wird die vom Sensor 5 steuerbare und drehzahlregelbar ausgebildete Umwälzpumpe 2 bei Vor­ liegen der über die Drehzahl einstellbaren Grenzwerte ei­ nes minimalen Fördermengenbereiches periodisch vom Zeit­ schaltglied 6 gesteuert ein- und wieder ausgeschaltet, dabei aber dann im Einschaltzustand gehalten und in den normalen Betriebszustand hochgefahren, wenn bedarfsange­ paßt eine größere Umwälzfördermenge vom Bedarfssensor 4 angefordert wird.

Der Sensor 5 testet also gewissermaßen von Zeit zu Zeit selbst die Verhältnisse im Leitungsbereich 1 und schaltet die Umwälzpumpe 2 immer wieder ab, solange er die Ver­ hältnisse (min. Fördervolumen) wieder vorfindet, die zum Abschalten der Umwälzpumpe 2 geführt haben. Erst wenn dieses Pendeln mit einer vom Bedarfssensor 4 kommenden Bedarfsinformation überlagert wird, bleibt die Umwälz­ pumpe 2 eingeschaltet und läuft mit ihrer normalen För­ derdrehzahl weiter, und zwar bis zum Ende der Bedarfsan­ forderung und schaltet dann bei Erreichen ihrer Minimal­ drehzahl und damit verbundener definierter Kleinstumwälz­ menge gänzlich ab. Die "Testeinschaltungen", vorgegeben und einstellbar am Zeitschaltglied 6, erfolgen natürlich nicht permanent, sondern in entsprechend bemessenen Zeit­ abständen. Um einen zusätzlichen Installationsaufwand für den Sensor 5 im Leitungskreis 1 zu vermeiden, ist dieser Sensor 5, wie in Fig. 2 stark schematisiert angedeutet, in die Umwälzpumpe 2 integriert.

Die Verknüpfung des Sensors 5 mit der ganzen Heizungsre­ gelung 3 ist ebenfalls nur stark schematisiert in Fig. l angedeutet und bedarf insoweit auch keiner ins Einzelne gehenden Erläuterung, da dafür notwendige Schaltungsprin­ zipien, Anordnungen und Schaltungselemente hinlänglich be­ kannt sind.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung einer in einen Umwälzkreislauf einer Heizungsanlage eingesetzten, drehzahlregelbaren Umwälzpumpe (2), die bei Unterschreiten einer Grenzdrehzahl abgeschaltet und anschließend durch eine Schalteinrichtung (3) in vorbestimmten Zeitabständen periodisch ein- und abgeschaltet wird, wobei gleichzeitig durch einen Sensor (5) Änderungen des Zustandes des in den Umwälzkreislaufs strömenden, wärmeübertragenden Mediums erfaßt und mit entsprechenden Grenzwerten verglichen werden, deren Über- oder Unterschreiten ein Einschalten der Umwälzpumpe (2) solange auslöst, bis deren Grenzdrehzahl wieder erreicht ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß bei eingeschalteter Umwälzpumpe (2) das von dem Sensor (5) erfaßte Meßsignal mit dem Steuersignal eines Bedarfssensors (4), der eine Innenraumtemperatur erfaßt, mit einer Solltemperatur vergleicht und bei Unterschreiten der Solltemperatur das Steuersignal abgibt, derart verknüpft wird,
• - daß bei Unterschreiten der Solltemperatur durch die gemessene Temperatur die Umwälzpumpe (2) unabhängig von dem Meßsignal des ersten Sensors solange angeschaltet bleibt, bis die Solltemperatur erreicht ist, und
• - daß bei Erreichen der Grenzdrehzahl die Umwälzpumpe (2) wieder abgeschaltet wird.

2. Heizungsanlage mit einem von einem wärmeübertragenden Medium durchströmten Umwälzkreislauf, der einen Leitungskreis (1), eine drehzahlregelbare, ein- und abschaltbare Umwälzpumpe (2), eine Steuereinrichtung (3), über die die Umwälzpumpe periodisch ein- und ausschaltbar ist, und einen Sensor (5) aufweist, der den Zustand des in dem Umwälzkreislauf strömenden Mediums erfaßt und in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem erfaßten Meßwert und einem Grenzwert das Einschalten der Umwälzpumpe auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Innenraumtemperatur erfassender und mit einer Solltemperatur vergleichender zweiter Sensor vorgesehen ist, dessen Steuersignal das Abschalten der Umwälzpumpe verhindert, wenn die von ihm gemessene Temperatur die Solltemperatur unterschreitet.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (5) ein Druck- oder Druckdifferenzsensor ist.

4. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (5) ein Temperatursensor ist.