DE4223380C1 - Pressure-monitoring method in heating or refrigerating systems - continuously monitors medium feed and return temperatures to determine amount of expansion and transfers medium to and from pressure-compensation vessel accordingly - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Druckhaltung in einer Druckhalteanlage für Heizungs-, Kühlanlagen oder dgl., bei dem bei Druckanstieg der Wärmeträger in dem Druckausgleichsbehälter überströmt und bei Druckabfall aus den Druckausgleichsbehältern über Pum­ pen oder dgl. zum Wiederaufbau des Systemdrucks zugeführt wird, sowie eine Druckhalteanlage für Heizungs-, Kühlanla­ gen oder dgl. zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Mehrzahl von Druckausgleichsbehältern und einer Steuerungs­ einrichtung zur Überwachung und Steuerung des System­ druckes.

Insbesondere bei geschlossenen Heizungsanlagen oder auch Kühlanlagen werden sogenannte Druckhalteanlagen eingesetzt, die abhängig von der Größe der Heizungsanlage und damit von der umzuwälzenden Wärmeträgermenge (meistens Wasser) eine Mehrzahl von Druckausgleichsbehältern aufweisen, in welche bei einem Systemdruckanstieg der Wärmeträger entweichen und bei einem Systemdruckabfall der Wärmeträger aus diesem zu­ rück in die eigentliche Heizungsanlage gepumpt wird.

Bei bekannten derartigen Druckhalteanlagen (z. B. DE-AS 11 69 635) wird ausschließ­ lich der Systemdruck als Regel- und Steuergröße genutzt.

Dies bedeutet, daß bei einem Druckanstieg aus dem System in die Druckausgleichsbehälter übergeströmt wird, umgekehrt wird bei einem Druckabfall aus den Druckausgleichsbehältern und über entsprechende Pumpen der Systemdruck wieder aufge­ baut.

Aufgrund der Ein- und Ausspeiseabläufe über die reine Drucküberwachung stellt sich der Anlagendifferenzdruck ab­ hängig von der Qualität der Auslegung von Pumpen und Über­ strömventilen ein, d. h. es treten bei dieser Fahrweise er­ hebliche Druckschwankungen im System auf, was bei größeren Anlagen, insbesondere bei Fernwärmenetzen, auch dazu führt, daß erhebliche Wassermengen, die bei einem Druckanstieg mengenmäßig nicht in den Druckausgleichsbehältern auf­ genommen werden können, als Abwasser aus dem System her­ ausgeführt und entsprechend dann bei einem Druckabfall als Frischwasser neu zugeführt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der eine wesentlich genauere Regelung derartiger Druckhal­ teanlagen möglich ist, um größere Druckschwankungen und un­ gewünschten Wärmeträgeraustausch zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß kontinu­ ierlich die Vor- und Rücklauftemperaturen des Wärmeträgers überwacht und die sich daraus ergebende, jeweils anfallende Ausdehnungsmenge ermittelt wird und dem­ entsprechend die jeweilige Wärmeträgermenge in die bzw. aus den Druckausgleichsbehältern zu- bzw. abgeführt wird.

Mit der Erfindung ist eine wesentlich genauere und feinfüh­ ligere Regelung einer derartigen Druckhalteanlage möglich, da durch die Steuerung der Anlage über die Temperaturbe­ stimmung und Auswertung der Vor- und Rücklauftemperaturen des Heizungssystems unabhängig vom Systemdruck schon sehr früh vorausschauend die anfallende Ausdehnungsmenge ermit­ telt und entsprechend die Wasserzu- bzw. -abführung genau vorherbestimmt und eingestellt werden kann.

Dabei ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Er­ findung zusätzlich vorgesehen, daß kontinuierlich die freie Behälterkapazität der Druckausgleichsbehälter überwacht wird. Durch Vergleich der jeweils freien Behälterkapazitä­ ten mit der vorausbestimmten Ausdehnungsmenge läßt sich dann über die zentrale Steuereinrichtung vorhersehbar der weitere Systemablauf bestimmen, so daß jeweils die entspre­ chend günstigste Pahrweise gewählt werden kann.

Zur Erfüllung der Funktionssicherheit und Kontrolle ist darüber hinaus vorgesehen, daß zusätzlich der Systemdruck überwacht wird. Dabei wird der Systemdruck überlagert der Temperaturermittlung aufgeschaltet, so daß bei Ausfall oder Fehlerhaftigkeit der Temperatursteuerung die herkömmliche Drucksteuerung eine volle Funktionsfähigkeit der Druckhal­ teanlage gewährleistet.

Weiterhin ist vorgesehen, daß zusätzlich die jeweilige Überströmmenge überwacht wird. Dies geschieht durch Stel­ lungsrückmeldung der Überströmventile oder über geeignete Durchflußmeßeinrichtungen. Auf diese Weise kann dann die jeweils anfallende Überströmmenge mit berücksichtigt und ggf. korrigiert werden.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe sieht die Erfin­ dung auch eine Druckhalteanlage für Heizungs-, Kühlanlagen oder dgl. zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens mit einer Mehrzahl von Druckausgleichsbehältern und einer Steuerungseinrichtung zur Überwachung und Steuerung des Sy­ stemdruckes vor, welche gekennzeichnet ist durch eine Ein­ richtung zur Überwachung der Vor- und Rücklauftemperaturen der Heizungsanlage, die mit der Steuerungseinrichtung ver­ bunden ist.

Mit einer so ausgerüsteten Druckhalteanlage ist bei der vorbeschriebenen Verfahrensführung eine exakte Systemdruck­ steuerung möglich, es treten nur noch Druckschwankungen im mbar-Bereich auf, so daß das System insgesamt nahezu druck­ schwankungsfrei arbeiten kann.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Einrichtung zur Überwachung der Behälterkapazität der Druckausgleichs­ behälter vorgesehen ist, die mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus sind Durchflußmeßeinrichtun­ gen zur Ermittlung der anfallenden Überströmmengen vorgese­ hen, welche mit der Steuerungseinrichtung verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 in stark vereinfachter Prinzipdarstellung eine er­ findungsgemäße Druckhalteanlage und

Fig. 2a, 2b einen vorteilhaften Steuerungsablauf dieser Druckhalteanlage in einem Flußdiagramm.

In Fig. 1 ist von einer Heizungsanlage nur ein vereinfach­ ter Heizkreislauf mit Vorlauf 1 und Rücklauf 2 dargestellt. Dieser Heizkreislauf ist über wenigstens eine Leitung 3 mit einer erfindungsgemäßen Druckhalteanlage verbunden, wobei die Leitung 3 zunächst bevorzugt in ein Puffergefäß 4 mün­ det, aus der dann eine Leitung 5 zu einem allgemein mit 6 bezeichneten Pumpen- und Überströmverteilersystem führt.

Dieses System 6 enthält Behälter 7, 8 sowie Pumpen 9 und Überströmventile 10.

Mit diesem System 6 stehen eine Mehrzahl von Ausgleichsbe­ hältern 11 in Verbindung, wobei in Fig. 1 nur ein erster und ein n-ter Ausgleichsbehälter 11 angedeutet sind. Hier können je nach Kapazität der Anlage entsprechend viele Aus­ gleichsbehälter 11 nebeneinander angeordnet sein. Jeder Ausgleichsbehälter 11 ist dabei über eine eigene Zuleitung 12, mit der zugeordneten Pumpe 9 bzw. dem zugeordneten Überströmventil 10 verbunden, was der Einfachheit halber zeichnerisch nicht dargestellt ist, hier ist nur eine ein­ zige Leitung 12 angedeutet. Das Pumpen- und Überströmver­ teilersystem 6 weist darüber hinaus in bekanner Weise auch noch eine Einspeisung 13 sowie eine Ausspeisung 14 auf, die zur Befüllung bzw. Entnahme von Wärmeträger (z. B. Wasser) in das Gesamtsystem benötigt wird.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Druckhalteanlage ist eine Steuerungseinrichtung 15, die beispielsweise als spei­ cherprogammierbare Steuerung ausgebildet sein kann. Mit dieser Steuerungseinrichtung 15 ist eine Einrichtung 16 zur Überwachung der Vorlauftemperatur TV und der Rücklauftempe­ ratur TR verbunden. Zusätzlich ist eine Druckmeßeinrichtung 17 zur Messung des Systemdruckes PS vorgesehen, die eben­ falls mit der Steuerungseinrichtung 15 verbunden ist. Fer­ ner ist ein Ausgleichsbehälter 11 mit einer Einrichtung 18 zur Bestimmung der Behälterkapazität versehen, z. B. ist diese als Füllstandsmeßeinrichtung ausgebildet. Der jewei­ lige Behälterinhalt Q wird dabei permanent ermittelt und entsprechend an die Steuerungseinrichtung 15 weitergegeben. Darüber hinaus ist die Steuerungseinrichtung 15 mit den als Durchflußmeßeinrichtungen ausgebildeten Überströmventilen 10 und den Pumpen 9 verbunden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, so wie dies auch in Fig. 2a, 2b beispielhaft dargestellt ist, ständig die Vor- und Rücklauftemperatur TV bzw. TR des Heizungssystems gemessen, so daß unabhängig vom Systemdruck PS frühzeitig über die Rücklauftemperatur sowie über die gesamte Tempera­ turdifferenz vorausschauend die anfallende Ausdehungsmenge des Wärmeträgers ermittelt werden kann. Gleichzeitig wird die freie Behälterkapazität Q mit der ermittelten Ausdeh­ nungsmenge trendmäßig verglichen und über die Steuerungs­ einrichtung 15 entschieden, welche Fahrweise jeweils am günstigsten ist.

Zusätzlich ist der Systemdruck PS überlagert aufgeschaltet. Über die Stellungsrückmeldung der Überströmventile 10 oder über zusätzliche geeignete Durchflußmeßeinrichtungen wird die gerade jeweils anfallende Überströmmenge erfaßt und mit berücksichtigt.

Aufgrund dieser Verfahrensführung kann der System-Diffe­ renzdruck in sehr geringen Grenzen im mbar-Bereich gehalten werden, so daß das System nur kaum wahrnehmbaren Druck­ schwankungen unterworfen ist. Dies führt außerdem dazu, daß keine wesentlichen Wärmeträgerverluste durch Ausspeisung in ein Kanalisationssystem oder dgl. auftreten, so daß es sich um ein nahezu geschlossenes System handelt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Druckhaltung in einer Druckhalteanlage für Heizungs-, Kühlanlagen oder dgl., bei dem bei Druckanstieg der Wärmeträger in dem Druckaus­ gleichsbehälter überströmt und bei Druckabfall aus den Druckausgleichsbehältern über Pumpen oder dgl. zum Wieder­ aufbau des Systemdrucks zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich die Vor- und Rücklauftemperaturen des Wärmeträgers überwacht und die sich dar­ aus ergebende, jeweils anfallende Ausdehnungsmenge ermit­ telt wird und dementsprechend die jeweilige Wärmeträgermen­ ge in die bzw. aus den Druckausgleichsbehältern zu- bzw. abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich kontinuierlich die freie Behälterkapazität der Druckausgleichsbehälter überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Systemdruck überwacht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die jeweilige Überströmmenge überwacht wird.

5. Druckhalteanlage für Heizungs-, Kühlanlagen oder dgl. zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, mit einer Mehrzahl von Druckausgleichsbehältern und einer Steuerungseinrichtung zur Überwachung und Steue­ rung des Systemdruckes, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zur Überwachung der Vor- und Rück­ lauftemperaturen der Heizungsanlage, die mit der Steue­ rungseinrichtung (15) verbunden ist.

6. Druckhalteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zur Überwachung der Behälterkapa­ zität der Druckausgleichsbehälter (11) vorgesehen ist, die mit der Steuerungseinrichtung (15) verbunden ist.

7. Druckhalteanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Durchflußmeßeinrichtungen (10) zur Ermittlung der an­ fallenden Überströrmengen vorgesehen sind, welche mit der Steuerungseinrichtung (15) verbunden sind.