EP1403588A2 - Heizungsanlage für ein Gebäude - Google Patents

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EP1403588A2
EP1403588A2 EP03018274A EP03018274A EP1403588A2 EP 1403588 A2 EP1403588 A2 EP 1403588A2 EP 03018274 A EP03018274 A EP 03018274A EP 03018274 A EP03018274 A EP 03018274A EP 1403588 A2 EP1403588 A2 EP 1403588A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
burner
control
regulating device
building
Prior art date
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Granted
Application number
EP03018274A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1403588A3 (de
EP1403588B1 (de
Inventor
Bernulf Goesling
Stephan Leuthner
Kilian Kriener
Pedro Da Silva
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1403588A2 publication Critical patent/EP1403588A2/de
Publication of EP1403588A3 publication Critical patent/EP1403588A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1403588B1 publication Critical patent/EP1403588B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/215—Temperature of the water before heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/219—Temperature of the water after heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners

Definitions

  • the present invention relates to a heating system for a building, in particular central heating for a building.
  • a heating system usually comprises a heating device with a burner and with a heating block heated by the burner for emitting heat to a heating liquid of a heating circuit running in the building.
  • This heating block is usually formed by a heat exchanger, which absorbs the heat carried in the hot combustion exhaust gases generated by the burner and transfers it to the heating liquid, for which purpose the heating circuit is passed through the heat exchanger or the heating block or is at least coupled to it in a heat-transferring manner.
  • the heating circuit comprises pipes as well as radiators and / or wall and / or floor heating arranged in rooms of the building.
  • the heating system also includes a pump for driving the heating fluid in the heating circuit and a control and / or regulating device, with the aid of which the pump and / or the burner are actuated as a function of predetermined parameters.
  • the burner can be operated, for example, depending on the temperature of the building. A deviation an actual value of the building's interior temperature from a desired setpoint results in a heating output requirement of the building. As soon as the desired setpoint is reached, the burner and pump can be switched off.
  • the burner is activated depending on the outside temperature.
  • the outside temperature is used to determine a suitable flow temperature for the heating circuit from a so-called heating curve, i.e. the temperature in the heating fluid at the outlet of the heating block.
  • the building has a heating output requirement if the actual value of the flow temperature is below the setpoint dependent on the current outside temperature.
  • the pump is usually not switched off in order to be able to measure meaningful flow temperatures.
  • the burner In the event that the minimum adjustable heating output of the burner exceeds the current heating output of the building, the burner is switched off. When the burner is restarted, it runs through a predetermined starting procedure, which is intended to ensure that the burner reaches a stable operating state. During this starting procedure, there are increased emission values and an increased fuel consumption compared to normal operation. Furthermore, each starting process means increased wear for the components of the burner involved.
  • the heating system according to the invention has the opposite The advantage that fewer start-up processes are required for the burner.
  • the invention is based on the general idea of taking into account the heat content currently present in the heating circuit and / or in the heating block and / or in the building, that is to say the amount of heat stored there, when the pump or the burner is actuated.
  • the heat stored in the heating system can be better used for heating the building, so that the number of starts for the burner can be reduced. For example, taking into account the amount of heat remaining in the heating circuit or in the heating block prevents the burner from starting prematurely.
  • control and / or regulating device can actuate the burner and the pump as a function of an internal building temperature and, after the burner has been switched off, can only switch off the pump when the heating or heat output transferred from the heating block to the heating liquid reaches a predetermined threshold value.
  • a predetermined threshold value This can ensure that when the pump is running, the heating block releases the amount of heat still stored in it to the heating circuit.
  • the value zero is expediently chosen for this threshold value.
  • control and / or regulating device can actuate the burner as a function of the outside temperature and only switch the burner on again when the heating or heat output to be transferred from the heating block to the heating fluid reaches a predetermined threshold value.
  • it is first checked before the burner is switched on whether the burner's heating block can still give off sufficient heat to the heating circuit. This also prevents unnecessary starting of the burner.
  • the burner start may be expedient to make the burner start dependent on a speed at which the heating block releases its heat to the heating liquid reaching a predetermined threshold value.
  • the burner is then expediently started earlier, the greater the heat release rate at the heating block.
  • a classification of the heat dissipation speed into the categories low, medium, high is conceivable, which correspondingly lead to three delay times for starting the burner: short, medium, long. This measure can also be used to avoid unnecessary burner start-up processes.
  • the pump can be switched from a nominal operating state with a nominal delivery rate to a break mode with a reduced delivery rate.
  • This control strategy is based on the consideration that after the burner has been switched off, the full pump output is not required, so that this in can be operated in a power-saving pause mode. Due to the delayed switching, however, the heat stored in the heating block can be better transferred to the heating circuit.
  • a development in which the pump is switched on and off intermittently in the pause mode is particularly advantageous. This is remarkable insofar as the flow temperature is regulated in a control and / or regulating device which actuates the burner depending on the outside temperature, for which purpose permanent pump operation is required in order to be able to measure representative actual values for the flow temperature in the flow.
  • the intermittent operation saves on the one hand electrical energy for operating the pump, while on the other it ensures that actual values for the flow temperature can be measured sufficiently often.
  • the control and / or regulating device can switch off the burner when the heating or heating power transferred from the heating circuit to the building exceeds a current heating output requirement of the housing, the control and / or regulating device only then switching the burner back on switches on when the heating or heat output to be transferred from the heating circuit to the building reaches a threshold value which is selected such that the heating or heat output transferred or transferable from the heating circuit to the building during the duration of a predetermined starting procedure meets the current heating output requirement of the building has not been reached.
  • This measure is based on the knowledge that a predetermined starting procedure takes place when the burner is started, for example in order to be able to ensure a stable combustion state in the burner.
  • the burner emits a heating power that can be predicted relatively precisely. Furthermore, the heat transferred from the heating circuit to the building during the starting procedure also depends on the heat content of the heating circuit, including the heating block. According to this finding, the burner in this embodiment should only be started if the total heat that can be transferred from the heating circuit to the building during the starting procedure is unlikely to meet the current heating output requirement. This measure ensures that the burner does not have to be switched off again during and not immediately after the starting procedure, which would be the case if the heating circuit was able to deliver the currently requested heating output to the building during the starting procedure. This measure therefore avoids unnecessary starting processes for the burner.
  • the threshold value for switching on the burner can also be selected such that the temperature in the heating liquid in the flow does not reach a maximum permissible flow temperature during the period of a predetermined starting procedure for the burner. Since the maximum permissible flow temperature can also be a criterion for switching off the burner, this embodiment also avoids unnecessary starting processes for the burner.
  • the flow temperature serves, for example, as a criterion for switching off the burner when the control and / or regulating device determines a setpoint for the flow temperature as a function of the outside temperature, which is to be set in the heating circuit by a corresponding actuation of the pump and / or the burner. If at the smallest volume flow adjustable on the pump and at the smallest adjustable burner output the Setpoint for the flow temperature is exceeded, the burner must be switched off.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified schematic diagram of a heating system according to the invention.
  • a heating system 1 comprises a heating circuit 2, which is installed in a building, not shown here.
  • This heating circuit 2 comprises heating lines and radiators and / or floor and / or wall heating devices in the usual way.
  • the heating system 1 is therefore used to heat a building and is usually also used to heat water for the building.
  • the heating system 1 has a heating device 3, which includes a burner 4 and a heating block 5.
  • a heating device 3 which includes a burner 4 and a heating block 5.
  • hot combustion exhaust gases are generated by the combustion of a fuel, which are applied to the heating block 5.
  • This heating block 5 serves as a heat exchanger and is therefore connected to the heating circuit 2 or flows through it.
  • the Heat generated by the burner 4 thus passes from the combustion exhaust gases via the heating block 5 into a heating liquid which circulates in the heating circuit 2.
  • the heating block 5 is connected via an inlet 6 to a return 7 of the heating circuit 2 and via an outlet 8 to a flow 9 of the heating circuit 2.
  • a pump 10 is arranged which serves to drive the heating liquid in the heating circuit 2. Furthermore, a control and / or regulating device 11 is provided, which actuates the burner 4 and the pump 10. The control and / or regulating device 11 is also connected to a return temperature sensor 12 and to a supply temperature sensor 13. Furthermore, the control and / or regulating device 11 can receive signals via a signal line 14 which correlate with a heating power requirement of the building or from which the control and / or regulating device 11 determines a heating power requirement of the building.
  • the outside temperature can be supplied via the signal line 14, with the aid of which a weather-controlled flow temperature control can be carried out.
  • a building internal temperature that is to say one or more room temperatures, can be supplied via the signal line 14, with the aid of which a room air temperature-controlled power control of the heating system 1 can be implemented.
  • control and / or regulating device 11 is designed such that a control and / or regulation of the heating system 1 or a method for operating the heating system 1 comprises one or more of the following embodiments:
  • the current heat content of the heating circuit 2 and / or the heating block 5 and / or the building should be taken into account when the pump 10 and / or the burner 4 is actuated.
  • the heat content of the heating block 5 can be determined, for example, by a difference between the return temperature 12 and the supply temperature 13 in connection with the volume flow conveyed by the pump 10.
  • Flow temperature and return temperature are available to the control and / or regulating device 11 by means of the corresponding sensors 12, 13.
  • the control device 11 can determine the volume flow of the pump 10 from a power signal which correlates with the pump power. This power signal can be formed, for example, by the current power consumption of the pump 10.
  • the current heat content of the building can also be determined indirectly from these values.
  • the control and / or regulating device 11 will reduce the pump capacity and / or the burner capacity more and more as the heating capacity requirement of the building decreases, until the pump 10 can adjust the minimum Delivery capacity delivers and the burner 4 provides the minimum adjustable heating capacity. If, even in this operating state, the heat generated by the heating system 1 is greater than the current heating output requirement of the building, the burner 4 is switched off. In order to be able to use the residual heat remaining in the heating block 5 to heat the building after the burner 4 has been switched off, the pump 10 is operated in a so-called after-run after the burner 4 has been switched off.
  • This trailing pump operation is maintained until the heat transfer from the heating block 5 to the heating liquid reaches a predetermined threshold value, which is expediently approximately zero.
  • the pump 10 is therefore only switched off when the heating block 5 can no longer transmit heat to the heating liquid.
  • This state is expediently recognized by the control and / or regulating device 11 in that a difference between the return temperature and the supply temperature reaches a predetermined value, which is preferably zero.
  • the pump 10 can also be switched off immediately if it is determined via a corresponding query that the return temperature is higher than the supply temperature.
  • the after-running of the pump 10 results in a better utilization of the heat generated by the burner 4, with the result that a restart of the burner 4 can be delayed accordingly.
  • the burner 4 and the pump 10 are started again, a corresponding heating output requirement of the building must first be present.
  • the pump 10 is started in order to be able to determine the heat content of the heating block 5, as long as the heat transfer from the heating block 5 to the heating fluid is above a predetermined threshold value remains, in a preferred embodiment of the invention the burner 4 is not yet started.
  • the burner 4 is only started when the heat transfer to the heating circuit 2 is so small that it reaches the threshold value mentioned. This measure also leads to avoiding unnecessary burner starts.
  • the aforementioned switch-off conditions for the pump 10 and switch-on conditions for the burner 4 are particularly suitable for a heating system 1 whose control and / or regulating device 11 actuates the burner 4 and the pump 10 as a function of an internal building temperature.
  • the reference variable of this regulation is the building's internal temperature, which also forms the target variable of this regulation.
  • control and / or regulating strategies described below are particularly suitable for those heating systems 1 whose control and / or regulating device 11 actuates at least the burner 4 and possibly also the pump 10 as a function of the outside temperature.
  • the reference variable for this control is therefore the outside temperature
  • the target variable for the control is the flow temperature, the setpoint of which is determined as a function of the outside temperature.
  • This control and / or regulating strategy can already activate or deactivate the heating device 3 at a time at which a changed outside temperature has not yet brought about a change in the inside temperature of the building, which results in increased comfort.
  • the burner 4 When the burner 4 is switched off, if there is a corresponding heating output requirement of the building, it can first be checked here whether the heat transfer from the heating block 5 to the heating circuit 2 reaches a certain threshold value. This also ensures that the residual heat possibly contained in heating block 5 can still be used to heat the building.
  • this query can determine whether the heating block 5 releases its heat to the heating circuit 2 relatively quickly, with the result that the burner 4 can be started relatively quickly. In contrast to this, a relatively slow heat emission rate at the heating block 5 would lead to the burner 4 not being started until relatively late.
  • the rate of heat release of the heating block 5 to the heating liquid can e.g. be determined in that the control and regulating device 11 determines the time course of the temperature difference, also referred to as temperature spread, between the flow 9 and the return 7, the current volume flow of the heating liquid also being taken into account.
  • control and regulating device 11 can have a suitable data memory in which the time course of the heat emission rate in the heating block 5 is stored for a large number of cooling processes. This makes it possible to statistically evaluate the stored curves in order to be able to better assess the current behavior of the heating system 1.
  • the aforementioned threshold value for the Heat emission rate at which the burner 4 is to be started can be determined on the basis of these records or by means of statistical evaluation. It is also possible to adapt this threshold value if the heat release rate changes depending on the season and / or the service life, for example due to signs of aging in the heating system 1.
  • the pump 10 For a heating system 1 in which the burner 4 is actuated as a function of the outside temperature, it is unusual to switch off the pump 10, since the actual value of the controlled variable, namely the current flow temperature, then no longer correlates with the temperature conditions in the building. In order to be able to save energy when the pump 10 is not required for heating purposes, it is proposed for a further development to design the pump 10 in such a way that it can be operated in a nominal operating state with a nominal delivery rate and on the other hand in a break mode with a reduced delivery rate. After the burner 4 has been switched off, the pump 10 is switched from its nominal operating state to the pause operating state as soon as the heat transfer from the heating block 5 to the heating fluid reaches a predetermined threshold value.
  • the threshold value zero is preferably also used here, at which the heating block 5 essentially no longer transfers heat to the heating liquid.
  • the energy saving potential can be increased further in that the pause operating state of the pump 10 is characterized by an intermittent operation, in which the pump 10 is switched on and off alternately at predetermined intervals. In this way, there is a reduced delivery rate on the one hand, while on the other hand it can be ensured that a representative actual value for the flow temperature can be measured.
  • the intervals at which the pump 10 is active are selected so that at least one complete circulation of the heating liquid can take place in the heating circuit 2.
  • switch-on times and switch-off times While there are constant switch-on times and switch-off times in a simple embodiment, a further development can generate variable switch-on times and / or switch-off times that can be selected depending on the heat balance in the building or in the heating system 1.
  • the rate of heat dissipation in heating block 5 can also be monitored. For the pause operating state of the pump 10, this can be used to the effect that the switch-on times and / or the switch-off times of the pump 10 are selected as a function of this heat dissipation speed.
  • the switching on of the burner 4 or the switching on of the pump 10 is made dependent, inter alia, on the fact that the heat output transferred from the heating block 5 to the heating circuit 2 reaches a respectively specific threshold value.
  • this threshold value can be monitored, for example, by monitoring only a difference between the flow temperature and the return temperature. Once this difference has reached a predetermined value, e.g. In this simplified embodiment it is assumed that zero, reached, that the heat transfer from the heating block 5 to the heating circuit 2 has reached the respectively preset threshold value.
  • the focus is on taking into account the heat content of the heating block 5 after the burner 4 has been switched off.
  • the focus in the following embodiments is on taking into account the heat content of the heating circuit 2 and / or the building or in the heat transfer from heating circuit 2 to the building.
  • the heat content of the heating block 5 can also be taken into account.
  • the usual criterion for switching off the burner 4 is when, with a minimum adjustable heating output of the burner 4 and - if possible - with a minimum adjustable output of the pump 10, the heat transferred from the heating circuit 2 into the building reaches or exceeds the current heating output requirement of the building ,
  • the burner 4 is only switched on again after a switch-off process when the heat transfer reached a predetermined threshold from the heating circuit 2 to the building.
  • This transferred heat output can be checked relatively simply by determining the difference between the flow temperature and the return temperature, taking into account the volume flow conveyed by the pump 10. With a suitable selection of the threshold value for the transferred heat output, the start of the burner 4 can be delayed when there is a heating requirement of the building, as a result of which the number of burner starting processes can be reduced overall.
  • the above-mentioned threshold value for the heat transfer is selected such that when the burner 4 is started, the heat output transferred from the heating circuit 2 to the building does not reach the current heating output requirement of the building for the entire duration of a predetermined starting procedure for the burner 4.
  • the result of this measure is that the burner 4 probably does not have to be switched off again during the starting procedure so that the heat output transferred from the heating circuit 2 to the building reaches or exceeds the heating output requirement of the building.
  • This special embodiment is of particular interest, since it prevents repeated repetitions and aborting of starting processes, which on the one hand represent high component stress and on the other hand have unfavorable emission and consumption values.
  • the heat content of the heating circuit 2, including the heating block 5, can also be evaluated to determine the aforementioned threshold value Switching on the burner 4 should be selected so that a predetermined or maximum permissible flow temperature is not reached during the burner 4 start-up procedure.
  • This development is particularly advantageous in the case of a heating system 1, the control and / or regulating device 11 of which determines a setpoint for the flow temperature as a function of the outside temperature. This is because the aforementioned switch-on condition ensures that the measured actual values for the flow temperature do not reach the specified setpoint during the specified start procedure of the burner 4. Switching off during the starting procedure can thus be avoided.
  • the background of the measures shown is essentially the avoidance of unnecessary starting processes for the burner 4 and, overall, the reduction of the starting processes per unit of time. Accordingly, the life of the heating system 1 can be increased. In addition, shortened pump operating times save 10 electricity.
  • the strategies described last for delaying the start of the burner to a point in time at which it can be ensured that the start procedure of the burner 4 can run completely also lead to a particularly economical operation of the heating system 1.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage (1) für ein Gebäude, umfassend eine Heizeinrichtung (3) mit einem Brenner (4) und einem vom Brenner (4) beheizten Heizblock (5) zur Wärmeabgabe an eine Heizflüssigkeit eines im Gebäude verlaufenden Heizkreises (2), eine Pumpe (10) zum Antrieb der Heizflüssigkeit im Heizkreis (2) und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) zur Betätigung der Pumpe (10) und/oder des Brenners (4). Zur verbesserten Ausnutzung der Heizleistung der Heizungsanlage (1) wird vorgeschlagen, die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) so auszubilden, dass sie bei der Betätigung der Pumpe (10) und/oder des Brenners (4) den aktuellen Wärmeinhalt des Heizkreises (2) und/oder des Heizblocks (5) und/oder des Gebäudes berücksichtigt. <IMAGE>

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage für ein Gebäude, insbesondere eine Gebäudezentralheizung. Eine derartige Heizungsanlage umfasst üblicherweise eine Heizeinrichtung mit einem Brenner und mit einem vom Brenner beheizten Heizblock zur Wärmeabgabe an eine Heizflüssigkeit eines im Gebäude verlaufenden Heizkreises. Dieser Heizblock ist üblicherweise durch einen Wärmeübertrager gebildet, der die in vom Brenner erzeugten heißen Verbrennungsabgasen mitgeführte Wärme aufnimmt und auf die Heizflüssigkeit überträgt, wozu der Heizkreis durch den Wärmeübertrager bzw. den Heizblock hindurchgeführt ist oder zumindest mit diesem wärmeübertragend gekoppelt ist. Der Heizkreis umfasst Leitungen sowie in Räumen des Gebäudes angeordnete Heizkörper und/oder Wand- und/oder Fußbodenheizungen. Die Heizungsanlage umfasst außerdem eine Pumpe zum Antrieb der Heizflüssigkeit im Heizkreis sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, mit deren Hilfe die Pumpe und/oder der Brenner in Abhängigkeit vorbestimmter Parameter betätigt werden.
  • Der Brenner kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Gebäudeinnentemperatur betätigt werden. Eine Abweichung eines Istwerts der Gebäudeinnentemperatur von einem gewünschten Sollwert ergibt dabei eine Heizleistungsanforderung des Gebäudes. Sobald der gewünschte Sollwert erreicht ist, können Brenner und Pumpe ausgeschaltet werden.
  • Bei anderen Heizungsanlagen erfolgt die Betätigung des Brenners in Abhängigkeit der Außentemperatur. Dabei wird mit der Außentemperatur aus einer sogenannten Heizungskurve eine geeignete Vorlauftemperatur für den Heizkreis ermittelt, also die Temperatur in der Heizflüssigkeit am Austritt des Heizblocks. Eine Heizleistungsanforderung des Gebäudes liegt dann vor, wenn der Istwert der Vorlauftemperatur unterhalb des von der aktuellen Außentemperatur abhängenden Sollwerts liegt. Bei einem derartigen Regelungsprinzip wird die Pumpe üblicherweise nicht ausgeschaltet, um aussagekräftige Vorlauftemperaturen messen zu können.
  • Für den Fall, dass die minimal einstellbare Heizleistung des Brenners den aktuellen Heizleistungsbedarf des Gebäudes übersteigt, wird der Brenner ausgeschaltet. Beim erneuten Starten des Brenners durchläuft dieser eine vorbestimmte Startprozedur, die sicherstellen soll, dass der Brenner einen stabilen Betriebszustand erreicht. Während dieser Startprozedur liegen gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Emissionswerte sowie ein erhöhter Brennstoffverbrauch vor. Des Weiteren bedeutet jeder Startvorgang einen erhöhten Verschleiß für die daran beteiligten Komponenten des Brenners.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Heizungsanlage entsprechend dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs, hat demgegenüber den Vorteil, dass weniger Startvorgänge für den Brenner erforderlich sind. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den im Heizkreis und/oder im Heizblock und/oder im Gebäude aktuell vorhandenen Wärmeinhalt, also die dort gespeicherte Wärmemenge, bei der Betätigung der Pumpe bzw. des Brenners zu berücksichtigen. Hierdurch kann die in der Heizungsanlage gespeicherte Wärme besser für die Erwärmung des Gebäudes ausgenutzt werden, so dass die Anzahl der Startvorgänge für den Brenner gesenkt werden kann. Beispielsweise kann durch die Berücksichtigung der im Heizkreis bzw. im Heizblock verbleibenden Wärmemenge ein verfrühtes Starten des Brenners vermieden werden.
  • Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Erkenntnis, dass mit Hilfe der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf in Verbindung mit dem von der Pumpe geförderten Volumenstrom der Wärmeinhalt des Heizblocks, die Wärmeabgabe des Heizblocks an den Heizkreis sowie die Wärmeabgabe des Heizkreises an das Gebäude ermittelbar sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuerund/oder Regeleinrichtung den Brenner und die Pumpe in Abhängigkeit einer Gebäudeinnentemperatur betätigen und nach einem Abschalten des Brenners die Pumpe erst dann abschalten, wenn die vom Heizblock auf die Heizflüssigkeit übertragene Heiz- oder Wärmeleistung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass bei nachlaufender Pumpe der Heizblock die darin noch gespeicherte Wärmemenge an den Heizkreis abgibt. Zweckmäßig wird für diesen Schwellwert der Wert Null gewählt. Gleichzeitig ist es außerdem möglich, bei nachlaufender Pumpe ein Aufheizen des Heizblocks durch den Heizkreis zu vermeiden, wenn bei bestimmten Betriebskonstellationen der Heizkreis im Rücklauf eine höhere Temperatur aufweist als der Heizblock. Die Effektivität der Wärmeausnutzung kann somit gesteigert werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Brenner in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigen und den Brenner erst dann wieder einschalten, wenn die vom Heizblock auf die Heizflüssigkeit zu übertragende Heiz- oder Wärmeleistung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Bei dieser Variante wird vor dem Einschalten des Brenners zunächst überprüft, ob der Heizblock des Brenners noch hinreichend Wärme an den Heizkreis abgeben kann. Auch hierdurch kann ein unnötiger Startvorgang des Brenners vermieden werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, den Brennerstart davon abhängig zu machen, dass eine Geschwindigkeit, mit welcher der Heizblock seine Wärme an die Heizflüssigkeit abgibt, einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Zweckmäßig wird dann der Brenner um so früher gestartet, je größer die Wärmeabgabegeschwindigkeit am Heizblock ist. Beispielsweise ist eine Klassifizierung der Wärmeabgabegeschwindigkeit in die Kategorien Niedrig, Mittel, Hoch denkbar, die in entsprechender Weise zu drei Verzögerungszeiten für das Starten des Brenners führen: Kurz, Mittel, Lang. Auch diese Maßnahme kann dazu betragen, unnötige Brennerstartvorgänge zu vermeiden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann in Abhängigkeit der Wärmeübertragung vom Heizblock auf die Heizflüssigkeit nach dem Abschalten des Brenners die Pumpe von einem Nennbetriebszustand mit Nennförderleistung in einen Pausenbetriebszustand mit reduzierter Förderleistung umgeschaltet werden. Diese Steuerungsstrategie beruht auf der Überlegung, dass nach dem Abschalten des Brenners nicht die volle Pumpenleistung benötigt wird, so dass diese in einem stromsparenden Pausenbetriebszustand betrieben werden kann. Durch das zeitlich verzögerte Umschalten kann jedoch die im Heizblock gespeicherte Wärme besser in den Heizkreis übertragen werden.
  • Von besonderem Vorteil ist eine Weiterbildung, bei der die Pumpe im Pausenbetriebszustand intermittierend eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Dies ist insofern bemerkenswert, als bei einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die den Brenner in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigt, die Vorlauftemperatur geregelt wird, wozu an sich ein permanenter Pumpenbetrieb erforderlich ist, um im Vorlauf repräsentative Istwerte für die Vorlauftemperatur messen zu können. Durch den intermittierenden Betrieb wird dabei einerseits elektrische Energie zum Betrieb der Pumpe eingespart, während andererseits sichergestellt ist, dass hinreichend oft Istwerte für die Vorlauftemperatur gemessen werden können.
  • Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Brenner dann ausschalten, wenn die vom Heizkreis auf das Gebäude übertragene Heiz- oder Wärmeleistung eine aktuelle Heizleistungsanforderung des Gehäuses übersteigt, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Brenner erst dann wieder einschaltet, wenn die vom Heizkreis auf das Gebäude zu übertragende Heiz- oder Wärmeleistung einen Schwellwert erreicht, der so gewählt ist, dass die während der Zeitdauer einer vorbestimmten Startprozedur des Brenners vom Heizkreis auf das Gebäude übertragene bzw. übertragbare Heiz- oder Wärmeleistung die aktuelle Heizleistungsanforderung des Gebäudes nicht erreicht. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass beim Starten des Brenners eine vorbestimmte Startprozedur abläuft, beispielsweise um im Brenner einen stabilen Verbrennungszustand gewährleisten zu können.
  • Während dieser Startprozedur gibt der Brenner eine relativ genau vorherbestimmbare Heizleistung ab. Des Weiteren hängt die während der Startprozedur vom Heizkreis auf das Gebäude übertragene Wärme auch vom Wärmeinhalt des Heizkreises, einschließlich des Heizblocks, ab. Entsprechend dieser Erkenntnis soll der Brenner bei dieser Ausführungsform nur dann gestartet werden, wenn die gesamte, während der Startprozedur vom Heizkreis auf das Gebäude übertragbare Wärme voraussichtlich die aktuell vorliegende Heizleistungsanforderung nicht erreicht. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass der Brenner nicht während und auch nicht unmittelbar nach der Startprozedur wieder ausgeschaltet werden muss, was der Fall wäre, wenn der Heizkreis bereits während der Startprozedur die aktuelle angeforderte Heizleistung an das Gebäude abgeben kann. Diese Maßnahme vermeidet daher unnötige Startvorgänge für den Brenner.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Schwellwert zum Einschalten des Brenners auch so gewählt werden, dass die Temperatur in der Heizflüssigkeit im Vorlauf während der Zeitdauer einer vorbestimmten Startprozedur des Brenners eine maximal zulässige Vorlauftemperatur nicht erreicht. Da auch die maximal zulässige Vorlauftemperatur ein Kriterium zum Abschalten des Brenners sein kann, führt auch diese Ausführungsform zur Vermeidung unnötiger Startvorgänge für den Brenner. Die Vorlauftemperatur dient beispielsweise dann als Kriterium zum Ausschalten des Brenners, wenn die Steuerund/oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit der Außentemperatur einen Sollwert für die Vorlauftemperatur ermittelt, der durch eine entsprechende Betätigung der Pumpe und/oder des Brenners im Heizkreis eingestellt werden soll. Wenn beim kleinsten, an der Pumpe einstellbaren Volumenstrom und bei der kleinsten einstellbaren Brennerleistung der Sollwert für die Vorlauftemperatur überschritten wird, muss der Brenner ausgeschaltet werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Heizungsanlage ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizungsanlage ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
  • Die einzige Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Heizungsanlage nach der Erfindung.
    • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Heizungsanlage 1 nach der Erfindung einen Heizkreis 2, der in einem hier nicht dargestellten Gebäude verlegt ist. Dieser Heizkreis 2 umfasst in üblicher Weise Heizleitungen und Heizkörper und/oder Fußboden- und/oder Wandheizungseinrichtungen. Die Heizungsanlage 1 dient daher zur Beheizung eines Gebäudes und wird üblicherweise auch zur Warmwasserbereitung für das Gebäude genutzt. Die Heizungsanlage 1 weist eine Heizeinrichtung 3 auf, die unter anderem einen Brenner 4 sowie einen Heizblock 5 umfasst. Im Brenner 4 werden durch die Verbrennung eines Brennstoffs heiße Verbrennungsabgase erzeugt, mit denen der Heizblock 5 beaufschlagt wird. Dieser Heizblock 5 dient als Wärmeübertrager und ist daher an den Heizkreis 2 angeschlossen bzw. von diesem durchströmt. Die vom Brenner 4 erzeugte Wärme gelangt somit von den Verbrennungsabgasen über den Heizblock 5 in eine Heizflüssigkeit, die im Heizkreis 2 zirkuliert. Zu diesem Zweck ist der Heizblock 5 über einen Eintritt 6 mit einem Rücklauf 7 des Heizkreises 2 verbunden und über einen Austritt 8 an einen Vorlauf 9 des Heizkreises 2 angeschlossen.
  • Im Heizkreis 2, insbesondere im Rücklauf 7, hier sogar innerhalb der Heizeinrichtung 3, ist eine Pumpe 10 angeordnet, die zum Antrieb der Heizflüssigkeit im Heizkreis 2 dient. Des Weiteren ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 vorgesehen, die den Brenner 4 und die Pumpe 10 betätigt. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 ist außerdem an einen Rücklauftemperatursensor 12 sowie an einen Vorlauftemperatursensor 13 angeschlossen. Des Weiteren kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 über eine Signalleitung 14 Signale erhalten, die mit einer Heizleistungsanforderung des Gebäudes korrelieren oder aus denen die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 eine Heizleistungsanforderung des Gebäudes ermittelt. Beispielsweise können über die Signalleitung 14 die Außentemperatur zugeführt werden, mit deren Hilfe eine witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung durchführbar ist. Ebenso kann über die Signalleitung 14 eine Gebäudeinnentemperatur, also eine oder mehrere Raumtemperaturen, zugeführt werden, mit deren Hilfe eine raumlufttemperaturgeführte Leistungsregelung der Heizungsanlage 1 realisierbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 ist so ausgestaltet, dass eine Steuerung und/oder Regelung der Heizungsanlage 1 bzw. ein Verfahren zum Betreiben der Heizungsanlage 1 eine oder mehrere der folgenden Ausführungsformen umfasst:
  • Erfindungsgemäß soll bei der Betätigung der Pumpe 10 und/oder bei der Betätigung des Brenners 4 der aktuelle Wärmeinhalt des Heizkreises 2 und/oder des Heizblocks 5 und/oder des Gebäudes berücksichtigt werden.
  • Zu diesem Zweck kann der Wärmeinhalt des Heizblocks 5 beispielsweise durch eine Differenz zwischen Rücklauftemperatur 12 und Vorlauftemperatur 13 in Verbindung mit dem von der Pumpe 10 geförderten Volumenstrom ermittelt werden. Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur stehen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 durch die entsprechenden Sensoren 12,13 zur Verfügung. Den Volumenstrom der Pumpe 10 kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 aus einem Leistungssignal ermitteln, das mit der Pumpenleistung korreliert. Dieses Leistungssignal kann beispielsweise durch die aktuelle Leistungsaufnahme der Pumpe 10 gebildet sein.
  • Während der gegebenenfalls auftretende Temperaturanstieg zwischen Rücklauf 7 und Vorlauf 9 bei der Durchströmung des Heizblocks 5 ein Signal für den Wärmeinhalt des Heizblocks 5 liefert, kann aus der Temperaturabnahme zwischen Vorlauf 9 und Rücklauf 7 die bei der Durchströmung des Heizkreises 2 stattfindende Übertragung von Wärmeleistung vom Heizkreis 2 auf das Gebäude und somit der Wärmeinhalt des Heizkreises 2 ermittelt werden. Indirekt kann aus diesen Werten auch der aktuelle Wärmeinhalt des Gebäudes bestimmt werden.
  • Sofern der Brenner 4 und die Pumpe 10 hinsichtlich Heizleistung bzw. Förderleistung steuerbar sind, wird die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 die Pumpenleistung und/oder die Brennerleistung mit abnehmender Heizleistungsanforderung des Gebäudes mehr und mehr reduzieren, bis die Pumpe 10 die minimal einstellbare Förderleistung liefert und der Brenner 4 die minimal einstellbare Heizleistung erbringt. Wenn auch in diesem Betriebszustand die von der Heizungsanlage 1 erzeugte Wärme größer ist als die aktuelle Heizleistungsanforderung des Gebäudes, wird der Brenner 4 ausgeschaltet. Um nach dem Ausschalten des Brenners 4 die im Heizblock 5 verbleibende Restwärme zum Beheizen des Gebäudes nutzen zu können, wird die Pumpe 10 nach dem Abschalten des Brenners 4 weiter in einem sogenannten Nachlauf betrieben. Dieser nachlaufende Pumpenbetrieb wird solange aufrechterhalten, bis die Wärmeübertragung vom Heizblock 5 auf die Heizflüssigkeit einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, der zweckmäßig etwa bei Null liegt. Die Pumpe 10 wird demnach erst dann ausgeschaltet, wenn der Heizblock 5 keine Wärme mehr an die Heizflüssigkeit übertragen kann. Zweckmäßig wird dieser Zustand von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 dadurch erkannt, dass eine Differenz zwischen Rücklauftemperatur und Vorlauftemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, der vorzugsweise Null ist. Darüber hinaus kann die Pumpe 10 auch dann sofort abgeschaltet werden, wenn über eine entsprechende Abfrage festgestellt wird, dass die Rücklauftemperatur größer ist als die Vorlauftemperatur. Durch den Nachlauf der Pumpe 10 ergibt sich eine bessere Ausnutzung der vom Brenner 4 erzeugten Wärme, mit der Folge, dass ein erneutes Starten des Brenners 4 entsprechend hinausgezögert werden kann.
  • Damit der Brenner 4 und die Pumpe 10 erneut gestartet werden, muss zunächst eine entsprechende Heizleistungsanforderung des Gebäudes vorliegen. Sobald eine hinreichende Heizleistungsanforderung vorliegt, wird erfindungsgemäß zunächst nur die Pumpe 10 gestartet, um den Wärmeinhalt des Heizblocks 5 ermitteln zu können, solange die Wärmeübertragung des Heizblocks 5 auf die Heizflüssigkeit oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts bleibt, erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung noch kein Start des Brenners 4. Erst wenn die Wärmeübertragung auf den Heizkreis 2 so klein ist, dass diese den genannten Schwellwert erreicht, wird der Brenner 4 gestartet. Auch diese Maßnahme führt dazu, unnötige Brennerstarts zu vermeiden.
  • Die vorgenannten Abschaltbedingungen für die Pumpe 10 und Einschaltbedingungen für den Brenner 4 eignen sich in besonderer Weise für eine Heizungsanlage 1, deren Steuerund/oder Regeleinrichtung 11 den Brenner 4 und die Pumpe 10 in Abhängigkeit einer Gebäudeinnentemperatur betätigt. Führungsgröße dieser Regelung ist dabei die Gebäudeinnentemperatur, die gleichzeitig die Zielgröße dieser Regelung bildet.
  • Die im folgenden beschriebenden Steuer- und/oder Regelstrategien sind insbesondere für solche Heizungsanlagen 1 geeignet, deren Steuer- und/oder Regeleinrichtung 11 zumindest den Brenner 4 und gegebenenfalls auch die Pumpe 10 in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigt. Führungsgröße dieser Regelung ist somit die Außentemperatur, während die Zielgröße der Regelung die Vorlauftemperatur ist, deren Sollwert in Abhängigkeit der Außentemperatur bestimmt wird. Diese Steuer- und/oder Regelstrategie kann bereits zu einem Zeitpunkt die Heizeinrichtung 3 aktivieren bzw. deaktivieren, zu dem eine geänderte Außentemperatur noch keine Änderung der Innentemperatur des Gebäudes bewirkt hat, wodurch sich ein erhöhter Komfort ergibt.
  • Bei abgeschaltetem Brenner 4 kann beim Vorliegen einer entsprechenden Heizleistungsanforderung des Gebäudes zunächst auch hier überprüft werden, ob die Wärmeübertragung vom Heizblock 5 auf den Heizkreis 2 einen bestimmten Schwellwert erreicht. Auch hierdurch wird sichergestellt, dass die gegebenenfalls im Heizblock 5 enthaltene Restwärme noch zum Erwärmen des Gebäudes genutzt werden kann.
  • Zusätzlich oder alternativ kann als Startbedingung für den Brenner 4 auch vorgesehen sein, dass eine Geschwindigkeit, mit welcher der Heizblock 5 seine Wärme an die Heizflüssigkeit 2 abgibt, einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Beispielsweise kann durch diese Abfrage festgestellt werden, ob der Heizblock 5 seine Wärme relativ schnell an den Heizkreis 2 abgibt, mit der Folge, dass der Brenner 4 relativ rasch gestartet werden kann. Im Unterschied dazu würde eine relativ langsame Wärmeabgabegeschwindigkeit am Heizblock 5 dazu führen, dass der Brenner 4 erst vergleichsweise spät gestartet wird. Durch diese Maßnahmen kann ebenfalls die Anzahl der Startvorgänge für den Brenner 4 reduziert werden.
  • Zu diesem Zweck kann die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe des Heizblocks 5 an die Heizflüssigkeit z.B. dadurch bestimmt werden, dass die Steuer- und Regeleinrichtung 11 den zeitlichen Verlauf der auch als Temperaturspreizung bezeichneten Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf 9 und Rücklauf 7 ermittelt, wobei außerdem der aktuelle Volumenstrom der Heizflüssigkeit berücksichtigt werden sollte.
  • Bei einer besonderen Weiterbildung kann die Steuer- und Regeleinrichtung 11 über einen geeigneten Datenspeicher verfügen, in dem der zeitliche Verlauf der Wärmeabgabegeschwindigkeit beim Heizblock 5 für eine Vielzahl von Abkühlvorgängen gespeichert wird. Hierdurch ist es möglich, die gespeicherten Verläufe statistisch auszuwerten, um das aktuelle Verhalten der Heizungsanlage 1 besser beurteilen zu können. Insbesondere ist es dadurch möglich, den vorgenannten Schwellwert für die Wärmeabgabegeschwindigkeit, bei dem der Brenner 4 gestartet werden soll, anhand dieser Aufzeichnungen bzw. mittels statistischer Auswertung zu ermitteln. Ebenso ist es möglich, diesen Schwellwert zu adaptieren, wenn sich die Wärmeabgabegeschwindigkeit in Abhängigkeit der Jahreszeit und/oder der Lebensdauer z.B. aufgrund von Alterungserscheinungen der Heizungsanlage 1 verändert.
  • Für eine Heizungsanlage 1, bei welcher der Brenner 4 in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigt wird, ist es unüblich, die Pumpe 10 auszuschalten, da dann der Istwert der Regelgröße, nämlich die aktuell vorliegende Vorlauftemperatur, nicht mehr mit den Temperaturverhältnissen im Gebäude korreliert. Um dennoch bei für Heizzwecke nicht benötigter Pumpe 10 Energie sparen zu können, wird für eine Weiterbildung vorgeschlagen, die Pumpe 10 so zu gestalten, dass sie einerseits in einem Nennbetriebszustand mit Nennförderleistung und andererseits in einem Pausenbetriebszustand mit reduzierter Förderleistung betrieben werden kann. Nach dem Abschalten des Brenners 4 erfolgt dann ein Umschalten der Pumpe 10 von ihrem Nennbetriebszustand in den Pausenbetriebszustand, sobald die Wärmeübertragung vom Heizblock 5 auf die Heizflüssigkeit einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Vorzugsweise wird auch hier der Schwellwert Null verwendet, bei dem also der Heizblock 5 im wesentlichen keine Wärme mehr auf die Heizflüssigkeit überträgt.
  • Das Energieeinsparungspotenzial kann noch dadurch vergrößert werden, dass der Pausenbetriebszustand der Pumpe 10 durch einen intermitterienden Betrieb gekennzeichnet ist, bei dem die Pumpe 10 in vorbestimmten Abständen abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet ist. Auf diese Weise ergibt sich einerseits eine reduzierte Förderleistung, während andererseits gewährleistet werden kann, dass ein repräsentativer Istwert für die Vorlauftemperatur gemessen werden kann. Beispielsweise werden die Intervalle, in denen die Pumpe 10 aktiv ist, so gewählt, dass zumindest eine vollständige Umwälzung der Heizflüssigkeit im Heizkreis 2 stattfinden kann.
  • Während bei einer einfachen Ausführungsform konstante Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten vorliegen, kann eine Weiterbildung variable Einschaltzeiten und/oder Ausschaltzeiten erzeugen, die in Abhängigkeit des Wärmehaushalts im Gebäude bzw. in der Heizungsanlage 1 ausgewählt werden können.
  • Wie bereits weiter oben geschildert, kann auch die Wärmeabgabegeschwindigkeit beim Heizblock 5 überwacht werden. Für den Pausenbetriebszustand der Pumpe 10 kann dies dahingehend ausgenutzt werden, dass die Einschaltzeiten und/oder die Ausschaltzeiten der Pumpe 10 in Abhängigkeit dieser Wärmeabgabegeschwindigkeit ausgewählt werden.
  • Auch hierbei kann es nützlich sein, die Einschaltzeiten bzw. Ausschaltzeiten der Pumpe 10 durch eine statistische Auswertung einer Vielzahl von gespeicherten zeitlichen Verläufen der Wärmeabgabe am Heizblock 5 auszuwählen bzw. gegebenenfalls zu adaptieren. Beispielsweise führt eine relativ niedrige Wärmeabgabegeschwindigkeit zu der Annahme, dass sich die Vorlauftemperatur erst nach einer längeren Zeitspanne signifikant ändern kann, so dass die Ausschaltzeiten entsprechend groß gewählt werden können. Im Unterschied dazu führt eine relativ hohe Wärmeabgabegeschwindigkeit zu relativ kurzen Ausschaltzeiten, die im Extremfall auch den Wert Null annehmen können.
  • Bei den vorstehend genannten Ausführungsformen wird das Einschalten des Brenners 4 bzw. das Einschalten der Pumpe 10 unter anderem davon abhängig gemacht, dass die vom Heizblock 5 auf den Heizkreis 2 übertragene Wärmeleistung einen jeweils speziellen Schwellwert erreicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Überwachung dieses Schwellwerts beispielsweise dadurch erfolgen, dass lediglich eine Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur überwacht wird. Sobald diese Differenz einen vorbestimmten Wert, z.B. Null, erreicht, wird bei dieser vereinfachten Ausführungsform davon ausgegangen, dass die Wärmeübertragung vom Heizblock 5 auf den Heizkreis 2 den jeweils voreingestellten Schwellwert erreicht hat.
  • Bei den vorgenannten Steuer- und/oder Regelstrategien liegt der Schwerpunkt in der Berücksichtigung des Wärmeinhalts des Heizblocks 5 nach dem Abschalten des Brenners 4. Im Unterschied dazu liegt bei den folgenden Ausführungsformen der Schwerpunkt in der Berücksichtigung des Wärmeinhalts des Heizkreises 2 und/oder des Gebäudes bzw. in der Wärmeübertragung vom Heizkreis 2 auf das Gebäude. Dabei kann zusätzlich auch der Wärmeinhalt des Heizblocks 5 berücksichtigt werden.
  • Das übliche Kriterium für das Ausschalten des Brenners 4 liegt dann vor, wenn bei minimal einstellbarer Heizleistung des Brenners 4 und - sofern möglich - bei minimal einstellbarer Förderleistung der Pumpe 10 die vom Heizkreis 2 in das Gebäude übertragene Wärme die aktuelle Heizleistungsanforderung des Gebäudes erreicht oder übersteigt.
  • In der allgemeinsten Form dieser Steuer- und/oder Regelstrategie wird der Brenner 4 nach einem Abschaltvorgang erst dann wieder eingeschaltet, wenn die Wärmeübertragung vom Heizkreis 2 auf das Gebäude einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Diese übertragene Wärmeleistung kann dabei relativ einfach dadurch überprüft werden, dass unter Berücksichtigung des von der Pumpe 10 geförderten Volumenstroms die Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur ermittelt wird. Bei einer geeigneten Auswahl des Schwellwerts für die übertragene Wärmeleistung kann bei anliegender Heizleistungsanforderung des Gebäudes der Start des Brenners 4 verzögert werden, wodurch insgesamt die Anzahl von Brennerstartvorgängen reduziert werden kann.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der genannte Schwellwert für die Wärmeübertragung so gewählt, dass beim Starten des Brenners 4 die vom Heizkreis 2 auf das Gebäude übertragene Wärmeleistung während der gesamten Zeitdauer einer vorbestimmten Startprozedur des Brenners 4 die aktuell anliegende Heizleistungsanforderung des Gebäudes nicht erreicht. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass der Brenner 4 während der Startprozedur voraussichtlich nicht deshalb wieder ausgeschaltet werden muss, dass die vom Heizkreis 2 auf das Gebäude übertragene Wärmeleistung die Heizleistungsanforderung des Gebhäudes erreicht bzw. übersteigt.
  • Diese spezielle Ausführungsform ist von besonderem Interesse, da dadurch ein mehrfaches Wiederholen und Abbrechen von Startvorgängen vermieden werden kann, die einerseits eine hohe Bauteilbeanspruchung darstellen und andererseits ungünstige Emissions- und Verbrauchswerte aufweisen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Wärmeinhalt des Heizkreises 2, einschließlich des Heizblocks 5, auch dazu ausgewertet werden, den vorgenannten Schwellwert zum Einschalten des Brenners 4 so zu wählen, dass während der Startprozedur des Brenners 4 eine vorgegebene oder maximal zulässige Vorlauftemperatur nicht erreicht wird. Insbesondere bei einer Heizungsanlage 1, deren Steuerund/oder Regeleinrichtung 11 in Abhängigkeit der Außentemperatur einen Sollwert für die Vorlauftemperatur festlegt, ist diese Weiterbildung von Vorteil. Denn durch die genannte Einschaltbedingung wird erreicht, dass die gemessenen Istwerte für die Vorlauftemperatur während der vorgegebenen Startprozedur des Brenners 4 den vorgegebenen Sollwert nicht erreichen. Ein Abschalten während der Startprozedur kann dadurch vermieden werden.
  • Hintergrund der aufgezeigten Maßnahmen ist im wesentlichen die Vermeidung unnötiger Startvorgänge für den Brenner 4 sowie insgesamt die Senkung der Startvorgänge pro Zeiteinheit. Dementsprechend kann die Lebensdauer der Heizungsanlage 1 erhöht werden. Des Weiteren sparen verkürzte Betriebszeiten der Pumpe 10 Strom. Die zuletzt beschriebenen Strategien zur Verzögerung des Brennerstarts auf einen Zeitpunkt, zu dem gewährleistet werden kann, dass die Startprozedur des Brenners 4 vollständig ablaufen kann, führen zusätzlich zu einem besonders ökonomischen Betrieb der Heizungsanlage 1.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizungsanlage
    2
    Heizkreis
    3
    Heizeinrichtung
    4
    Brenner
    5
    Heizblock
    6
    Eintritt von 5
    7
    Rücklauf von 2
    8
    Austritt von 5
    9
    Vorlauf von 2
    10
    Pumpe
    11
    Steuer- und/oder Regeleinrichtung
    12
    Rücklauftemperatursensor
    13
    Vorlauftemperatursensor
    14
    Signalleitung

Claims (20)

  1. Heizungsanlage für ein Gebäude, umfassend
    - eine Heizeinrichtung (3) mit einem Brenner (4) und einem vom Brenner (4) beheizten Heizblock (5) zur Wärmeabgabe an eine Heizflüssigkeit eines im Gebäude verlaufenden Heizkreises (2),
    - eine Pumpe (10) zum Antrieb der Heizflüssigkeit im Heizkreis (2) und
    - eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) zur Betätigung der Pumpe (10) und/oder des Brenners (4),
    - wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) so ausgebildet ist, dass sie bei der Betätigung der Pumpe (10) und/oder des Brenners (4) den aktuellen Wärmeinhalt des Heizkreises (2) und/oder des Heizblocks (5) und/oder des Gebäudes berücksichtigt.
  2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Wärmeinhalt des Heizblocks (5) aus einem Volumenstrom der Heizflüssigkeit durch den Heizblock (5) und einer Differenz zwischen einer Vorlauftemperatur der Heizflüssigkeit an einem Austritt (8) des Heizkreises (2) aus dem Heizblock (5) und einer Rücklauftemperatur der Heizflüssigkeit an einem Eintritt (6) des Heizkreises (7) in den Heizblock (5) ermittelt.
  3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf (9) und Rücklauf (7) mittels eines am oder im Vorlauf (9) angeordneten Vorlauftemperatursensor (13) und eines am oder im Rücklauf (7) angeordneten Rücklauftemperatursensors (12) ermittelt.
  4. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Volumenstrom mittels eines mit der Pumpenleistung korrelierenden Leistungssignals ermittelt.
  5. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) und die Pumpe (10) in Abhängigkeit einer Gebäudeinnentemperatur betätigt und nach einem Abschalten des Brenners (4) die Pumpe (10) erst dann abschaltet, wenn die vom Heizblock (5) auf die Heizflüssigkeit übertragene Leistung einen vorbestimmten Wert erreicht.
  6. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigt und den Brenner (4) erst dann wieder einschaltet, wenn die vom Heizblock (5) auf die Heizflüssigkeit übertragene Leistung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.
  7. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) in Abhängigkeit der Außentemperatur betätigt und den Brenner (4) erst dann wieder startet, wenn eine Geschwindigkeit, mit welcher der Heizblock (5) seine Wärme an die Heizflüssigkeit abgibt, einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.
  8. Heizungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe des Heizblocks (5) an die Heizflüssigkeit aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf (9) und Rücklauf (7) ermittelt.
  9. Heizungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den zeitlichen Verlauf der Wärmeabgabegeschwindigkeit speichert und den Schwellwert zum Starten des Brenners (4) durch statistische Auswertung der gespeicherten Verläufe ermittelt und/oder adaptiert.
  10. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) und/oder die Pumpe (10) in Abhängigkeit einer Außentemperatur betätigt und nach dem Abschalten des Brenners (4) die Pumpe (10) von einem Nennbetriebszustand mit Nennförderleistung in einen Pausenbetriebszustand mit reduzierter Förderleistung umschaltet, wenn die vom Heizblock (5) auf die Heizflüssigkeit übertragene Leistung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.
  11. Heizungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die Pumpe (10) im Pausenbetriebszustand intermittierend einschaltet und ausschaltet.
  12. Heizungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) für den intermittierenden Pausenbetriebszustand Einschaltzeiten und/oder Ausschaltzeiten in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit ermittelt, mit welcher der Heizblock (5) seine Wärme an die Heizflüssigkeit abgibt.
  13. Heizungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe des Heizblocks (5) an die Heizflüssigkeit aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf (9) und Rücklauf (7) ermittelt.
  14. Heizungsanlage nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 5,6,10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) das Erreichen des Schwellwertes für die vom Heizblock (5) in die Heizflüssigkeit übertragene Leistung daran erkennt, dass eine Differenz zwischen Rücklauftemperatur und Vorlauftemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht.
  15. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) erst dann wieder einschaltet, wenn die vom Heizkreis (2) auf das Gebäude zu übertragende Leistung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.
  16. Heizungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) ausschaltet, wenn die vom Heizkreis (2) auf das Gebäude übertragene Leistung eine aktuelle Heizleistungsanforderung des Gebäudes übersteigt, und
    - dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Schwellwert zum Einschalten des Brenners (4) so wählt, dass die während der Zeitdauer einer vorbestimmten Startprozedur des Brenners (4) vom Heizkreis (2) auf das Gebäude übertragene Leistung die aktuelle Heizleistungsanforderung nicht erreicht.
  17. Heizungsanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Brenner (4) ausschaltet, wenn die vom Heizkreis (2) auf das Gebäude übertragene Leistung eine aktuelle Heizleistungsanforderung des Gebäudes übersteigt, und
    - dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Schwellwert zum Einschalten des Brenners (4) so wählt, dass die Temperatur in der Heizflüssigkeit im Vorlauf (9) während der Zeitdauer einer vorbestimmten Startprozedur des Brenners (4) eine vorgegebene oder eine maximal zulässige Vorlauftemperatur nicht erreicht.
  18. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die vom Heizkreis (2) an das Gebäude übertragene Leistung aus einem Volumenstrom der Heizflüssigkeit im Heizkreis (2) und einer Differenz zwischen einer Vorlauftemperatur und einer Rücklauftemperatur ermittelt.
  19. Heizungsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf (9) und Rücklauf (7) mittels eines am oder im Vorlauf (9) angeordneten Vorlauf temperatursensors (13) und eines am oder im Rücklauf (7) angeordneten Rücklauftemperatursensors (12) ermittelt.
  20. Heizungsanlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (11) den Volumenstrom mittels eines mit der Pumpenleistung korrelierenden Leistungssignals ermittelt.
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