DE4205562A1

DE4205562A1 - Verfahren und vorrichtung zum kurzzeitigen schnellaufheizen von warmwasserheizungsanlagen

Info

Publication number: DE4205562A1
Application number: DE4205562A
Authority: DE
Inventors: Helmut Michalski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-22
Filing date: 1992-02-22
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2012-02-23
Also published as: DE4205562C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kurzzeitigen Schnellaufheizen von Warmwasserheizungsanlagen mit einem Nieder- oder Tieftemperaturheizkessel und mehreren, an verschiedenen Stellen verteilten Heizkörpern bzw. Warmwassertauschern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Heizungsanlagen arbeiten nach unterschiedlichen Systemen. Gebräuchlich sind heute aus energietechnischen Gründen Warmwasser-Nieder- und Tieftemperatur- Heizkessel, bei denen das zum Heizen verwendete Warmwasser auf einer Temperatur von ca. 40°C gehalten wird.

Diese Heizungsanlagen haben den Nachteil, daß - wegen der geringen Vorlauftemperatur - das Aufheizen der Heizkörper relativ lange dauert. So vergehen erfahrungsgemäß bei einer Hochschaltung des Innenraumthermostates in einem Einfamilienhaus von 15° auf 20°C, je nach Außentemperatur, etwa zwei bis drei Stunden, bis sich die gewünschte Raumtemperatur eingestellt hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum kurzzeitigen Schnellaufheizen von Warmwasserheizungsanlagen mit einem Nieder- oder Tieftemperaturheizkessel und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, wobei sich diese in bereits bestehende Heizungsanlagen einfach integrieren läßt und alle sicherheitstechnischen Anforderungen erfüllt.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß durch Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstandes R_x zum Stromkreis des Außentemperaturfühlers und durch zeitgleiches Öffnen eines motorisch gesteuerten Heizungsmischventils auf Maximalstellung die Warmwasserheizungsanlage innerhalb von drei bis fünf Minuten die notwendige Temperaturerhöhung in den an verschiedenen Stellen verteilten Heizkörpern bzw. Warmwassertauschern erreicht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die das Warmwasser führenden Heizleitungen direkt aus einer im oberen heißen Teil des Kessels angeordneten Entnahmestelle gespeist werden. Nach einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese Entnahmestelle zusätzlich mit einem Warmwasserspeicher verbunden, in den nach Abschaltung des Schnellaufheiz-Zustandes das überhitzte Wasser eingeleitet und abgekühlt wird (siehe Fig. 3).

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1.1 ein Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage mit Schnellaufheizung im Normalbetrieb;

Fig. 1.2 ein Prinzipbild der erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage im Schnellaufheizbetrieb;

Fig. 2 die Warmwasserheizungsanlage nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 Schaltungsprinzip einer erfindungsgemäßen Warmwasserheizungsanlage.

In Fig. 1.1 ist ein Heizkessel 1 mit Brenner 2 und Fundament 3 dargestellt. Der Heizkessel 1 ist als Pufferkessel ausgeführt, wodurch im oberen Teil ein Warmwasserspeicher 4 vorhanden ist (gestrichelt dargestellt).

Im Heizkessel 1 ist eine Kesselregelungseinheit 5 angebracht, die wiederum mit einem Außenfühler 7, einem Vorlauffühler 8, einer Speicherladepumpe 9 und einem Motor-Mischventil 10 verbunden ist. Mit den Ziffern 11 bis 17 sind Ventile bezeichnet, die für die Funktion der Warmwasserheizungsanlage von untergeordneter Bedeutung sind.

Die erfindungsgemäße Schnellaufheizschaltung besteht nun im wesentlichen darin, daß durch Aktivieren eines Tasters 18 ein Ohmscher Widerstand R_x innerhalb der Schnellaufheizschaltung 19 dem Außenfühler 7 parallel geschaltet wird. Dadurch wird die Heizkreispumpe 9 stillgesetzt und eine zusätzlich eingebaute Schnellaufheizpumpe 19 eingeschaltet, die das im oberen Teil des Heizkessels 1 befindliche Warmwasser über die Leitung 20 direkt in den Heizungskreislauf 21 und damit an die Heizkörper 22 heranfördert.

Mit der Parallelschaltung des Ohmschen Widerstandes R_x wurde der Regelungsanlage eine tiefere Außentemperatur am Außenfühler 7 eingegeben, so daß der Ölbrenner seine maximale Leistung abgibt. Diese Maßnahmen bewirken insgesamt eine schnelle Temperaturerhöhung für eine, durch ein Zeitrelais vorgegebene Heizperiode. Nach Beendigung der eingestellten Laufzeit gehen die Pumpen 9 und 19, der Ölbrenner 2 und das Mischventil 10 in ihren normalen Betriebszustand zurück.

Wie eingangs erläutert, zeigt Fig. 1.1 die Heizungsanlage im Normalzustand ohne Betätigung der Schnellaufheizschaltung.

Die das Warmwasser führenden Leitungen sind dunkel dargestellt.

Fig. 1.2 zeigt in analoger Weise die erfindungsgemäße Heizungsanlage nach Einschaltung der Schnellaufheizschaltung. Die das Warmwasser führenden Leitungen sind dunkel dargestellt, wobei erkennbar ist, daß das Warmwasser aus dem heißen Bereich des Heizkessels 1 direkt an die Heizkörper bzw. Warmwassertauscher abgegeben wird. Zusätzlich ist in die Fig. 1.2 eine bevorzugte Variante mit Kesselrücklauf- Bypass eingezeichnet. Ein Magnetventil 23 öffnet eine Bypassleitung 24, nach dem ein Zeitrelais von der Schnellaufheizschaltung 19 aktiviert wurde. Nach Öffnen des Magnetventils wird der Rücklauf des abgekühlten Warmwassers aus der Heizungsanlage in den Brennerkessel 1 beschleunigt.

Mit der erfindungsgemäßen Schnellaufheizschaltung lassen sich, besonders bei jahreszeitlich bedingten Übergangstemperaturen zwischen 5° und 20°C, die Kessel- und Heizkörpertemperatur schnell hochfahren. Zwar ist es grundsätzlich möglich, auch andere Regelungssensoren, wie z. B. den Vorlauffühler 8 oder einen Kesselfühler 25, schaltungstechnisch in entsprechender Weise zu beeinflussen. Dies führt aber zu sicherheitstechnischen Problemen, da bei einer Verstellung des Kesselfühlers 25 die Gefahr einer Überhitzung des Brennerkessels 26 gegeben ist.

In Fig. 2 ist der Normalzustand einer Heizungsanlage im Übergangsbetrieb dagestellt. Man erkennt, das eine Verstellung des Vorlauffühlers zwar dazu führt, daß die Temperatur des zugeführten Warmwassers langsam steigt; wegen der erheblichen Leitungslängen und der systemimmanenten Temperaturbegrenzung dauert diese Aufheizphase jedoch mehr als eine Stunde, so daß von einer Schnellaufheizung nicht gesprochen werden kann.

Eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Heizungsanlage mit Schnellaufheizschaltung zeigt Fig. 3 in schematischer Darstellung. Im Heizkessel 30 ist der Brenner 31 und ein Flammrohr 32 angeordnet. Unterhalb des Heizkessels 30 befindet sich der Warmwasserspeicher 33 mit den für die Zirkulation des Warm/Kaltwassers erforderlichen Leitungen 34. Oberhalb des Heizkessels 30 ist eine Niedertemperatur- Kesselregelung 35 angedeutet, die mit folgenden Anschlüssen versehen ist:

36 Kesselfühler
37 Speicherfühler
38 Speicherladepumpe
39 Motor-Mischventil
40 Heizkreispumpe
41 Vorlauffühler
42 Außenfühler

Oberhalb der Niedertemperatur-Kesselregelung 35 ist ein Schaltungsschema der Schnellaufheizung dargestellt.

Sie besteht aus einem Taster 43, einem Zeitrelais 44 und 45 sowie Wechselschaltern 46, 47 und 48/49. Mit dem Zeitrelais 44 wird einerseits ein Ohmscher Widerstand parallel zum Außenfühler 42 geschaltet und andererseits über das Zeitrelais 45 ein Ohmscher Widerstand parallel zum Speicherfühler 37 gelegt. Dieses bewirkt einen Überhitzungsschutz für die im Heizkessel vorhandene Überschußwärme, die über die Speicherladepumpe 38 in den Wärmespeicher 33 abgeleitet wird.

Den gewählten Beispielen können die Ohmschen Widerstände R_x=2 kΩ/3 kΩ zugrundegelegt werden; es lassen sich jedoch, je nach Heizungsanlage und Hausisolierung, auch andere Ohmsche Widerstände einsetzen. Grundsätzlich sollte der Wert für den Ohmschen Widerstand R_x nach dem Maximalwert für die Heizleistung gemessen werden, der anlagenspezifisch bei ca. -20°C festgelegt ist.

Durch die erfindungsgemäße Schnellaufheizschaltung ergibt sich, daß die Dauer der Temperaturerhöhung über ein Zeitrelais für eine durchschnittliche Einschaltzeit zwischen 20 und 45 Minuten aufrechterhalten bleibt. Selbstverständlich kann das Zeitrelais auch drahtlos über eine Fernsteuerung aktiviert werden. Es ist besonders vorteilhaft, daß bei dem erfindungsgemäßen Schnellaufheizsystem die Warmwasservorrangschaltung ihre Priorität behält.

Claims

1. Verfahren zum kurzzeitigen Schnellaufheizen von Warmwasserheizungsanlagen mit einem Nieder- oder Tieftemperaturheizkessel und mehreren, an verschiedenen Stellen verteilten Heizkörpern bzw. Warmwassertauschern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenfühler (7) die Temperatur der Umgebung mißt und nach Auslösen eines Signals für die Schnellaufheizschaltung der Außenfühler für die Dauer einer vorgegebenen Schaltzeit ein Ohmscher Widerstand R_x parallel geschaltet wird, wobei eine Heizkreispumpe (9, 19) und die Heizungsanlage (1, 30) auf maximale Leistung gestellt werden, bis das Ende der Schaltzeit erreicht ist, wonach die Warmwasserheizungsanlage in ihrem Normalzustand weiterbetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Außentemperaturen zwischen 5° und 20°C der parallel geschaltete Ohmsche Widerstand und der Ohmsche Widerstand des Außenfühlers gemeinsam einem Außentemperaturwert von etwa -20°C entsprechen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorlauftemperatur von ca. 30° bis 50°C nach Auslösen der Schnellaufheizschaltung dem Außenfühler für die Dauer der eingestellten Schaltzeit von 20 bis 40 Minuten ein Ohmscher Widerstand R_x als Fehlersignal parallel geschaltet wird, bis eine maximale Kessel- bzw. Vorlaufendtemperatur von ca. 80°C erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkessel mit einem Speicher für die Warmwasserbereitstellung verbunden ist, und nach Ablauf der Schnellheizzeit das Warmwasser aus dem Heizkessel für mindestens 4 Minuten in den Speicher gepumpt wird bis sich die Temperaturen von über 80°C im Warmwasserkreislauf des Heizkessels abgesenkt haben.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer Vorlaufendtemperatur von ca. 80°C eine Speicherladepumpe eingeschaltet wird um eine Überhitzung des Kesselwassers zu vermeiden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu der Beeinflussung des Außenfühlers mit einem Ohmschen Widerstand auch die zu den Wärmetauschern führenden Vorlaufleitungen mit einem Vorlauftemperaturfühler versehen sind, dem ebenfalls ein Ohmscher Widerstand R_x parallel geschaltet wird, und
daß ein motorisch gesteuertes Heizungsmischventil bis zu seiner Maximalstellung öffnet, sobald die Schnellaufheizschaltung aktiviert ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer Warmwasserheizungsanlage mit einem Nieder- oder Tieftemperaturheizkessel, einem Warmwasserspeicher, einer Niedertemperaturregelung und mehreren, an verschiedenen Stellen verteilten Heizkörpern bzw. Warmwassertauschern, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Hochtemperaturbereich des Heizkessels (1) eine Vorlaufleitung über eine Schnellaufheizpumpe zu den Heizkörpern führt, wobei im Betrieb der Schnellaufheizschaltung einem Außenfühler (7) für die Dauer der eingestellten Schaltzeit ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Schnellaufheizpumpe oder die Heizkreispumpe mit dem Stromkreis während der Schnellaufheizzeit verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung eines oder mehrerer Ohmscher Widerstände über ein Zeitglied erfolgt, wobei das Zeitglied drahtlos, durch Funk oder mittels Taster per Steuerkabel aktiviert wird.