EP0874200A1 - Heating installation with mixing cylinder - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24D3/00—Hot-water central heating systems
- F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
- F24D3/1091—Mixing cylinders
Definitions
- the invention relates to a heating system with a hydraulic switch in the preamble of Claim 1 mentioned type.
- Heating systems include a producer circuit and a consumer circuit.
- the producer group contains At least one heat generator, the consumer group at least one heat consumer.
- the Independent sizes of the heating system are the temperatures in the flow and the return of the Consumer circuit, as well as the volume flow in the consumer circuit, while the temperatures in Flow and return of the producer circuit, as well as the volume flow in the producer circuit as that dependent sizes are to be considered.
- Volume flow at the volume flow required by the heat consumers are the producer circuit and the consumer circuit is decoupled by a hydraulic switch. In practice, this has the following Effects: If the volume flow in the generator circuit is greater than the volume flow in Is consumer circuit, then a preliminary admixture takes place in the Generator circuit, causing the return temperature in the generator circuit to rise.
- the return temperature be as low as possible. If the volume flow in the generator circuit is smaller than the volume flow in the consumer circuit, then a return mixture is added in the consumer circuit, whereby the flow temperature in the consumer circuit drops. For Coverage of the heat demand from the consumer must then either the volume flow in Consumer group are increased, whereby the return admixture in the consumer group still amplified, or the flow temperature of the generator circuit must be increased.
- the invention has for its object in a heating system with a hydraulic switch the volume flow flowing in the generator circuit depending on the flow in the consumer circuit To control volume flow so that the return temperature in the generator circuit is as low as possible.
- the generator circuit 1 shows a heating system with a generator circuit 1, a consumer circuit 2 and a hydraulic switch 3 for the hydraulic decoupling of the generator circuit 1 and the consumer circuit 2.
- the generator circuit 1 comprises a flow line 4 and a return line 5, between which at least one heat generator 6 is arranged is.
- a means 7 is used to control the volume flow V E flowing through the generator circuit 1.
- the means 7 is a controllable pump or a throttle valve which is built into the return line 5 of the generator circuit 1.
- the consumer circuit 2 also comprises a flow line 8 and a return line 9, between which a single or several heat consumers 10 are arranged.
- the volume flow V E flowing through the load circuit 2 flows to the volume flow V V. If the volume flows V E and V V are different, then a volume flow V W also flows through the hydraulic switch 3.
- the positive flow direction of the volume flows is marked with arrows in FIG. 1.
- the size of the volume flow V V required by the heat consumers 10 is determined, depending on the design of the heating system, by mixing valves, thermostatic valves, pumps, taps, etc. arranged on the consumption side. According to the invention, the return temperature in the generator circuit 1 becomes minimal when the volume flow V W flowing through the hydraulic switch 3 almost disappears.
- TV E denotes the temperature in the flow line 4 of the generator circuit 1
- TV V denotes the temperature in the flow line 8 of the consumer circuit 2
- TR V denotes the temperature in the return line 5 of the consumer circuit 2
- TR E denotes the temperature in the return line 9 of the generator circuit 1.
- the temperatures TV E , TR E , TV V and TV E are not independent of one another, but depend on the volume flow V W caused by the hydraulic Soft 3 flows. This dependency is used according to the invention in order to minimize the volume flow V W.
- all four temperature measuring points TV E , TR E , TV V and TV E are equipped with a temperature sensor.
- the temperatures TV E , TR E , TV V and TV E are recorded by a control and regulating device 11.
- the control and regulating device 11 controls and / or regulates the means 7 for controlling the volume flow V E flowing in the generator circuit 1 in such a way that the volume flow V E is reduced, provided that TR E > TR V and that the volume flow V E is increased, if TV E > TV V.
- At least the two temperature measuring points TV E and TV V are equipped with a temperature sensor.
- the control and regulating device 11 controls and / or regulates the volume flow V E with the means 7 in such a way that the difference TV E - TV V is as small as possible, but larger than a positive value dT 1 .
- At least the two temperature measuring points TR E and TR V are equipped with a temperature sensor.
- the control and regulating device 11 controls and / or regulates the volume flow V E with the means 7 in such a way that the difference TR E - TR V is as small as possible, but larger than a value dT 2 .
- the regulation on the value TR E - TR V 0 not sensible, since the volume flow V W through the switch 3 could then become arbitrarily large negative.
- the advantage of the invention is that the temperature TR E on the generator side of the return line 5 is as low as possible.
- the walls of the combustion chamber are as cool as possible and therefore the condensation of the exhaust gases produced during combustion is maximal and the heat loss due to escaping warm exhaust gases is minimized.
- an advantage of the invention is that the flow temperature of the generating circuit 1 can be kept as low as possible, since no or only a little cool water is added to the flow. The efficiency of the heat generator 6 is thus increased thanks to the invention.
- the temperature sensors were arranged in the supply and return lines 4, 8, 5 and 9. In practice, it often happens that the temperature sensor for measuring the temperature TV E of the flow line 4 of the generator circuit 1 is arranged directly in the heat generator 6.
- the teaching according to the invention can also be used if one of the two temperature sensors for measuring TV E or TV V and / or one of the two temperature sensors for measuring TR E or TR V is suitably placed in the hydraulic switch 3.
- the control and regulating device 11 is set up, the heating system in quasi-stationary operation or at to control or regulate slowly changing conditions in the manner described. While the start-up phase of the heating system or, for example, when changing from normal temperature to Lowering temperature, it can be advantageous not to use the control according to the invention, since it could then be counterproductive.
- the increase in the volume flow V E in the first step for example by 10%, therefore causes warm water flows through the hydraulic switch 3 into the return line 5, since the volume flow V V through the heat consumers 10 remains unchanged.
- the temperature TR E thus increases.
- the volume flow V E is reduced again in discrete steps, for example in steps of 2%.
- the warm volume flow V W is reduced again by the hydraulic switch 3, so that the temperature TR E decreases again.
- the temperature TR E can only decrease as long as warm water is still flowing through the hydraulic switch 3 and is mixed with the cooler return water. If the temperature TR E no longer decreases, then the volume flow V E may no longer be reduced, since otherwise cold water would flow through the hydraulic switch 3 in the opposite direction.
- This method has the advantage that only a single temperature sensor is required. It is particularly applicable when the volume flow V V required by the consumer is not subject to major fluctuations. The frequency with which the method is carried out is therefore preferably adapted to the needs of the users. In practice, this method is particularly interesting when the heating system has only a single heat generator 6.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einer hydraulischen Weiche der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a heating system with a hydraulic switch in the preamble of
Heizungsanlagen umfassen einen Erzeugerkreis und einen Verbraucherkreis. Der Erzeugerkreis enthält Wenigstens einen Wärmeerzeuger, der Verbraucherkreis wenigstens einen Wärmeverbraucher. Die unabhängigen Grössen der Heizungsanlage sind die Temperaturen im Vorlauf und im Rücklauf des Verbraucherkreises, sowie der Volumenstrom im Verbraucherkreis, während die Temperaturen im Vorlauf und im Rücklauf des Erzeugerkreises, sowie der Volumenstrom im Erzeugerkreis als die abhängigen Grössen zu betrachten sind. Zur Anpassung des von den Wärmeerzeugern erzeugten Volumenstromes an den von den Wärmeverbrauchern benötigten Volumenstrom sind der Erzeugerkreis und der Verbraucherkreis durch eine hydraulische Weiche entkoppelt. In der Praxis hat dies folgende Auswirkungen: Wenn der Volumenstrom im Erzeugerkreis grösser als der Volumenstrom im Verbraucherkreis ist, dann erfolgt wegen der hydraulischen Weiche eine Vorlaufbeimischung im Erzeugerkreis, wodurch die Rücklauftemperatur im Erzeugerkreis ansteigt. Bei modernen Brennwertkesseln ist es jedoch erwünscht, dass die Rücklauftemperatur möglichst tief ist. Wenn der Volumenstrom im Erzeugerkreis kleiner als der Volumenstrom im Verbraucherkreis ist, dann erfolgt eine Rücklaufbeimischung im Verbraucherkreis, wodurch die Vorlauftemperatur im Verbraucherkreis sinkt. Zur Deckung des verbraucherseitigen Wärmebedarfs muss dann entweder der Volumenstom im Verbraucherkreis erhöht werden, wodurch sich die Rücklaufbeimischung im Verbraucherkreis noch verstärkt, oder es muss die Vorlauftemperatur des Erzeugerkreises erhöht werden.Heating systems include a producer circuit and a consumer circuit. The producer group contains At least one heat generator, the consumer group at least one heat consumer. The Independent sizes of the heating system are the temperatures in the flow and the return of the Consumer circuit, as well as the volume flow in the consumer circuit, while the temperatures in Flow and return of the producer circuit, as well as the volume flow in the producer circuit as that dependent sizes are to be considered. To adapt the generated by the heat generators Volume flow at the volume flow required by the heat consumers are the producer circuit and the consumer circuit is decoupled by a hydraulic switch. In practice, this has the following Effects: If the volume flow in the generator circuit is greater than the volume flow in Is consumer circuit, then a preliminary admixture takes place in the Generator circuit, causing the return temperature in the generator circuit to rise. With modern condensing boilers however, it is desirable that the return temperature be as low as possible. If the volume flow in the generator circuit is smaller than the volume flow in the consumer circuit, then a return mixture is added in the consumer circuit, whereby the flow temperature in the consumer circuit drops. For Coverage of the heat demand from the consumer must then either the volume flow in Consumer group are increased, whereby the return admixture in the consumer group still amplified, or the flow temperature of the generator circuit must be increased.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Heizungsanlage mit einer hydraulischen Weiche den im Erzeugerkreis fliessenden Volumenstrom in Abhängigkeit des im Verbraucherkreis fliessenden Volumenstromes derart zu steuern, dass die Rücklauttemperatur im Erzeugerkreis möglichst tief ist.The invention has for its object in a heating system with a hydraulic switch the volume flow flowing in the generator circuit depending on the flow in the consumer circuit To control volume flow so that the return temperature in the generator circuit is as low as possible.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert.The invention is characterized in
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Heizungsanlage, bei der der Erzeugerkreis und der Verbraucherkreis durch eine hydraulische Weiche entkoppelt sind, und
- Fig. 2, 3
- weitere Heizungsanlagen.
- Fig. 1
- a heating system in which the generator circuit and the consumer circuit are decoupled by a hydraulic switch, and
- 2, 3
- other heating systems.
Die Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage mit einem Erzeugerkreis 1, einem Verbraucherkreis 2 und einer
hydraulischen Weiche 3 zur hydraulischen Entkopplung des Erzeugerkreises 1 und des Verbraucherkreises
2. Der Erzeugerkreis 1 umfasst eine Vorlaufleitung 4 und eine Rücklaufleitung 5, zwischen
denen wenigstens ein Wärmeerzeuger 6 angeordnet ist. Zur Steuerung des durch den Erzeugerkreis 1
fliessenden Volumenstromes VE dient ein Mittel 7. In der Fig. 1 ist das Mittel 7 eine steuerbare Pumpe
oder ein Drosselventil, die bzw. das in die Rücklaufleitung 5 des Erzeugerkreises 1 eingebaut ist. Der
Verbraucherkreis 2 umfasst ebenfalls eine Vorlaufleitung 8 und eine Rücklaufleitung 9, zwischen denen
ein einziger oder mehrere Wärmeverbraucher 10 angeordnet sind.1 shows a heating system with a
Durch den Erzeugerkreis 1 fliesst der Volumenstrom VE, durch den Verbraucherkreis 2 fliesst der
Volumenstrom VV. Sind die Volumenströme VE und VV verschieden, dann fliesst auch durch die
hydraulische Weiche 3 ein Volumenstrom VW. Der Volumenstrom VW beträgt
Es werden nun vier Temperaturmessprunkte TVE, TRE, TVV und TVE definiert: TVE bezeichnet die
Temperatur in der Vorlaufleitung 4 des Erzeugerkreises 1, TVV bezeichnet die Temperatur in der
Vorlaufleitung 8 des Verbraucherkreises 2, TRV bezeichnet die Temperatur in der Rücklaufleitung 5 des
Verbraucherkreises 2 und TRE bezeichnet die Temperatur in der Rücklaufleitung 9 des Erzeugerkreises
1. Die Temperaturen TVE, TRE, TVV und TVE sind nicht unabhängig voneinander, sondern hängen ab
vom Volumenstrom VW, der durch die hydraulische Weiche 3 fliesst. Diese Abhängigkeit wird
erfindungsgemäss ausgenutzt, um den Volumenstrom VW zu minimieren.Four temperature measuring points TV E , TR E , TV V and TV E are now defined: TV E denotes the temperature in the
Falls der Volumenstrom VW positiv ist, dann erfolgt eine Vorlaufbeimischung im Erzeugerkreis 1, d.h.
dem von den Wärmeverbrauchern 10 in der Rücklaufleitung 9 zurückfliessenden Wasser wird
vergleichsweise wärmeres Wasser aus der Vorlaufleitung 4 des Erzeugerkreises 1 beigemischt. Die
Temperatur TRE in der Rücklaufleitung 5 des Erzeugerkreises 1 ist daher höher als die Temperatur TRV
in der Rücklaufleitung 9 des Verbraucherkreises 2. Es gilt somit TRE > TRV und
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind alle vier Temperaturmesspunkte TVE, TRE,
TVV und TVE mit einem Temperaturfühler bestückt. Die Temperaturen TVE, TRE, TVV und TVE werden
von einem Steuer- und Regelgerät 11 erfasst. Das Steuer- und Regelgerät 11 steuert und/oder regelt das
Mittel 7 zur Steuerung des im Erzeugerkreis 1 fliessenden Volumenstromes VE derart, dass der
Volumenstrom VE verkleinert wird, sofern TRE > TRV ist und dass der Volumenstrom VE erhöht wird,
sofern TVE > TVV ist. In a first embodiment of the invention, all four temperature measuring points TV E , TR E , TV V and TV E are equipped with a temperature sensor. The temperatures TV E , TR E , TV V and TV E are recorded by a control and regulating
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind wenigstens die beiden Temperaturmesspunkte
TVE und TVV mit einem Temperaturfühler bestückt. Das Steuer- und Regelgerät 11 steuert
und/oder regelt mit dem Mittel 7 den Volumenstrom VE nun derart, dass die Differenz TVE - TVV
möglichst gering, aber grösser als ein positiver Wert dT1 ist. Die Regelung aufden Wert
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind wenigstens die beiden Temperaturmesspunkte
TRE und TRV mit einem Temperaturfühler bestückt. Das Steuer- und Regelgerät 11 steuert und/oder
regelt mit dem Mittel 7 den Volumenstrom VE nun derart, dass die Differenz TRE - TRV möglichst
gering, aber grösser als ein Wert dT2 ist. Hier ist die Regelung auf den Wert
Der Vorteil der Erfindung liegt einerseits darin, dass die Temperatur TRE auf der erzeugerseitigen Seite
der Rücklaufleitung 5 so tief wie möglich ist. Dies hat zur Folge, dass bei einem modernen, als Brennwertkessel
ausgebildeten Wärmeerzeuger 6 die Wände der Brennkammer so kühl wie möglich sind und
daher die Kondensation der bei der Verbrennung entstehenden Abgase maximal und der Wärmeverlust
durch entweichende warme Abgase minimal wird. Andererseits liegt ein Vorteil der Erfindung darin,
dass die Vorlauftemperatur des Erzeugerkreises 1 so gering wie möglich gehalten werden kann, da dem
Vorlauf kein oder nur wenig kühles Wasser beigemischt wird. Der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers 6
wird somit dank der Erfindung erhöht.The advantage of the invention is that the temperature TR E on the generator side of the
Bei den bisherigen Beispielen waren die Temperaturfühler in den Vor- und Rücklaufleitungen 4, 8, 5
und 9 angeordnet. In der Praxis kommt es häufig vor, dass der Temperaturfühler zur Messung der
Temperatur TVE der Vorlaufleitung 4 des Erzeugerkreises 1 direkt im Wärmeerzeuger 6 angeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Lehre lässt sich auch dann anwenden, wenn einer der beiden Temperaturfühler
zur Messung von TVE oder TVV und/oder einer der beiden Temperaturfühler zur Messung von TRE oder
TRV in geeigneter Weise in der hydraulischen Weiche 3 plaziert ist.In the previous examples, the temperature sensors were arranged in the supply and
Sind zwei oder mehr parallel angeordnete Wärmeerzeuger 6 vorhanden, dann kann ein einziges Mittel 7
zur Steuerung des Volumenstromes VE oder es können zwei oder mehr Mittel 7 zur Steuerung des
Volumenstromes VE vorhanden sein, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.If there are two or
Das Steuer- und Regelgerät 11 ist eingerichtet, die Heizungsanlage im quasistationären Betrieb oder bei
langsam veränderlichen Verhältnissen in der beschriebenen Weise zu steuern oder zu regeln. Während
der Anfahrphase der Heizungsanlage oder beispielsweise beim Übergang von Normaltemperatur auf
Absenktemperatur kann es vorteilhaft sein, die erfindungsgemässe Regelung nicht einzusetzen, da sie
dann eventuell kontraproduktiv wirken könnte.The control and regulating
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nur ein einziger Temperaturfühler zur
Messung der Temperatur TRE eingesetzt. Zur Bestimmung der Steuer- und/oder Regelwerte für das
Mittel 7 zur Steuerung des erzeugerseitigen Volumenstromes VE ist vorgesehen, in regelmässigen oder
unregelmässigen Abständen ein Verfahren mit den folgenden Schritten durchzuführen:
Das Verfahren beruht auf der folgenden Idee: Im angestrebten stationären Zustand fliesst weder warmes
Vorlaufwasser noch kaltes Rücklautwasser durch die hydraulische Weiche 3 hindurch: VW = 0. Die
Erhöhung des Volumenstromes VE im ersten Schritt um beispielsweise 10% bewirkt daher, dass warmes
Wasser durch die hydraulische Weiche 3 hindurch in die Rücklaufleitung 5 fliesst, daja der Volumenstrom
VV durch die Wärmeverbraucher 10 unverändert bleibt. Somit erhöht sich die Temperatur TRE. Im
zweiten Verfahrensschritt wird der Volumenstrom VE in diskreten Schritten, beispielsweise in Schritten
von 2%, wieder reduziert. Gleichzeitig reduziert sich der warme Volumenstrom VW durch die
hydraulische Weiche 3 wieder, so dass die Temperatur TRE wieder abnimmt. Die Temperatur TRE kann
aber nur solange abnehmen, wie noch warmes Wasser durch die hydraulische Weiche 3 hindurch fliesst
und dem kühleren Rücklaufwasser beigemischt wird. Nimmt die Temperatur TRE nicht mehr weiter ab,
dann darf auch der Volumenstrom VE nicht mehr weiter reduziert werden, da sonst kaltes Wasser in
umgekehrter Richtung durch die hydraulische Weiche 3 hindurch fliessen wurde.The process is based on the following idea: In the desired steady state, neither warm flow water nor cold return water flows through the hydraulic switch 3: V W = 0. The increase in the volume flow V E in the first step, for example by 10%, therefore causes warm water flows through the
Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass nur ein einziger Temperaturfühler erforderlich ist. Es ist vor
allem dann anwendbar, wenn der verbraucherseitig benötigte Volumenstrom VV nicht allzu grossen
Schwankungen unterliegt. Die Häufigkeit, mit der das Verfahren durchgeführt wird, ist deshalb
bevorzugt an die Bedürfnisse der Benutzer angepasst. In der Praxis ist dieses Verfahren insbesondere
dann interessant, wenn die Heizungsanlage nur einen einzigen Wärmeerzeuger 6 aufweist.This method has the advantage that only a single temperature sensor is required. It is particularly applicable when the volume flow V V required by the consumer is not subject to major fluctuations. The frequency with which the method is carried out is therefore preferably adapted to the needs of the users. In practice, this method is particularly interesting when the heating system has only a
Claims (6)
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ATE214141T1 (en) | 2002-03-15 |
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