EP1460355A1

EP1460355A1 - Verfahren zum Überwachen eines Boilersystems für Wasser und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: EP1460355A1
Application number: EP04006849A
Authority: EP
Inventors: Tom Gerretsen
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2004-09-22
Also published as: DE10312667A1

Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zum Überwachen eines Boilersystems für Wasser, bei dem der Druck des Wassers in dem Boilersystem fortlaufend ermittelt wird. Unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks erfolgt dann die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem. Vorgeschlagen wird auch ein Boilersystem mit einer Überwachungseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen eines Boilersystems für Wasser sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Boilersysteme mit einem Wasserkreislauf umfassen häufig ein Überdruck-Sicherheitsventil sowie einen Druckausgleichsbehälter. Eine Fehlfunktion im Druckausgleichsbehälter kann bei solchen Systemen zu einem Anstieg des Wasserdrucks führen. Dann wirkt in Boilersystemen dieser Art das Überdruck-Sicherheitsventil, durch das ein zu großer Überdruck schnell abgebaut werden kann, wodurch ein Bersten des Wasserkreislaufs des Boilersystems verhindert werden kann.
Jedoch haben Überdruck-Sicherheitsventile dieser Art häufig den Nachteil, dass sie nach einmaliger Auslösung zum Tropfen neigen.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bekannten Verfahren zum Überwachen eines Boilersystems zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demzufolge fortlaufend der Druck des Wassers im Boilersystem ermittelt und die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks vorgenommen.
Üblicherweise wird die Zufuhr von Wärme zu einem Boilersystem anhand der Temperatur des Wassers geregelt. Im Allgemeinen geht ein Überdruck des Wassers auch mit einem entsprechenden Anstieg der Temperatur einher, so dass grundsätzlich auch auf der Grundlage der Temperatur des Wassers ein zu hoher Druckanstieg im Boilersystem vermieden werden kann. Eine zuverlässige Ermittlung eines Überdrucks ist auf der Grundlage der Temperatur nicht möglich. Die Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks bei der Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem erlaubt dagegen eine sichere Reaktion im Fall eines Auftretens einer Fehlfunktion im Boilersystem, die mit einem Überdruck einhergeht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der fortlaufend ermittelte Druck wird vorteilhafterweise mit einem Schwellenwert verglichen. Erst bei Überschreiten des Schwellenwertes erfolgt ein Eingriff in die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem. Unterhalb des Schwellenwertes erfolgt die Regelung der Wärmezufuhr ausschließlich entsprechend der Differenz zwischen Ist- und Solltemperatur.
Dabei kann ein erster Schwellenwert derart gewählt werden, dass der Eingriff in die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem lediglich verringert werden muss.
Alternativ hierzu kann aber auch ein Schwellenwert zum Vergleich herangezogen werden, der so hoch liegt, dass statt einer Verringerung der Wärmezufuhr deren Abschaltung erforderlich wird.
Auch kann ein Vergleich des ermittelten Drucks mit beiden Schwellenwerten gleichzeitig stattfinden, und je nach Vergleichsergebnis eine abgestufte Reaktion erfolgen.
Eine alternative Methode zur Detektion einer Fehlfunktion im Boilersystem kann darin bestehen, statt des fortlaufend ermittelten Drucks den aktuellen Druckanstieg zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass in einigen Fällen bereits auf die Fehlfunktion reagiert werden kann, bevor der eigentliche Schwellenwert überschritten wird. In einigen Fällen kann aus dieser Vorgehensweise daher eine noch schnellere Reaktion auf eine Fehlfunktion im zu überwachenden Boilersystem ermöglicht werden.
Selbstverständlich sind auch bei Überwachung des aktuellen Druckanstiegs wieder der Vergleich mit nur einem ersten Schwellenwert, der die Grenze für eine Verringerung der Wärmezufuhr, nur mit einem zweiten Schwellenwert, der die Grenze für die Abschaltung der Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem markiert oder gleichzeitig mit beiden Schwellenwerten möglich.
Weiter vorteilhaft ist darüber hinaus auch die gleichzeitige Überprüfung des fortlaufend ermittelten Drucks und des aktuellen Druckanstiegs, ggf. jeweils anhand mehrerer Schwellenwerte.
Schließlich kann es desweiteren noch von Vorteil sein, wenn sofort dann ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die Einstellung der Wärmezufuhr unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks erfolgt, unabhängig davon, ob dabei der fortlaufend ermittelte Druck direkt oder der aktuelle Druckanstieg herangezogen wird, und auch unabhängig davon, ob der erste oder der zweite Schwellenwert überschritten wird. Anhand dieses Warnsignals kann der Betreiber des Boilersystems dann das Boilersystem schnellstmöglich überprüfen lassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das Verfahren ist anwendbar auf jedes Boilersystem für Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser. Als Boilersystem wird in diesem Zusammenhang ein System zur Erwärmung und Aufbewahrung von Wasser verstanden. Ein solches System ist beispielsweise in einer Zentralheizung realisiert. Diese umfasst einen Wasserbehälter, der über ein Rohrsystem mit einer Mehrzahl von Heizkörpern oder Heizelementen verbunden ist. Das in diesem System befindliche Wasser wird im Allgemeinen mittels einer Pumpe vom Boiler zu den Heizelementen geführt und von dort zurück zum Boiler. Der Boiler wird beispielsweise über einen eigenen Wasserkreis oder direkt mit Strom, Gas oder Öl beheizt.
In einem solchen System ist im Allgemeinen ein Druckausgleichsbehälter vorgesehen. Desweiteren umfasst ein solches System üblicherweise ein Überdruck-Sicherheitsventil. Hierdurch wird verhindert, dass sich der Wasserkreislauf infolge von Überdruck an einer unvorhersehbaren Stelle öffnet, beispielsweise dadurch, dass ein Element des Systems platzt oder eine Naht oder eine Übergangsstelle undicht wird. Erfolgt ein solcher Vorfall in dem Mauerwerk des Gebäudes, in dem das Boilersystem eingebaut ist, könnte dies zu einer erheblichen Beschädigung des Gebäudes führen.
Aus diesem Grund ist ein Überdruck-Sicherheitsventil vorgesehen, das derart ausgelegt ist, dass es bei einem gefährlichen Überdruck öffnet, um ein Bersten des Systems zu vermeiden. Üblicherweise ist unterhalb eines solchen Überdruckventils bereits ein Ablauf vorgesehen, so dass eine Öffnung des Überdruckventils keine Schäden nach sich zieht. Das Überdruck-Sicherheitsventil wird dabei im Allgemeinen so ausgelegt, dass der Überdruck, bei dem es auslöst, unterhalb dem für die Anlage gefährlichen Überdruck bzw. dem Berstdruck liegt.
Im Allgemeinen tritt in einem Boilersystem kein für das System gefährlicher Druck auf. Deswegen sind Überdruck-Sicherheitsventile häufig mehrere Jahre unbenutzt. Wie ein solches, über einen langen Zeitraum unbenutztes Überdruck-Sicherheitsventil bei Auftreten eines Überdrucks reagiert, ist jedoch verhältnismäßig unsicher. Auch neigen Überdruck-Sicherheitsventile dazu, nach einer erstmaligen Auslösung dann beständig vor sich hin zu tropfen, was in der Folge zu einem Druckabfall in dem System führt.
Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, das Boilersystem durch eine fortlaufende Ermittlung des Drucks des Wassers in dem Boilersystem zu überwachen und dabei die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks vorzunehmen. Das Überwachungsverfahren funktioniert dabei dergestalt, dass die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem so lange völlig unbeeinflusst von dem fortlaufend ermittelten Druck erfolgt, solange dieser unter einem nachfolgend näher zu beschreibenden Schwellenwert bleibt. Erst bei Überschreitung eines solchen Schwellenwertes wird dann in die Wärmezufuhr eingegriffen, um negative Auswirkungen auf das Boilersystem zu verhindern.
Dabei wird der fortlaufend ermittelte Druck mit einem ersten Schwellenwert verglichen. Bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts erfolgt eine Verringerung der Wärmezufuhr zu dem Boilersystem.
Darüber hinaus ist ein zweiter Schwellenwert vorgesehen. Übersteigt der fortlaufend ermittelte Druck den zweiten Schwellenwert, wird die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem sofort abgeschaltet.
Selbstverständlich sind sowohl der erste Schwellenwert als auch der zweite Schwellenwert unterhalb des Drucks zu wählen, der zu einer Beschädigung des Boilersystems führt. Gleichzeitig sollte sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert unter dem Druck liegen, der zur Auslösung des Überdruck-Sicherheitsventils führt.
Selbstverständlich ist der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert zu wählen. Deshalb wird bei Vorsehung des ersten Schwellenwerts lediglich die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem verringert, wohingegen bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem abgeschaltet wird.
Beide Schwellenwerte liegen jedoch über dem normalen Betriebsdruck des Boilersystems und werden nicht überschritten, solange die Anlage fehlerfrei arbeitet.
Durch diese Maßnahmen kann sowohl eine Beschädigung des Boilersystems als auch ein Auslösen des Überdruck-Sicherheitsventils sicher vermieden werden.
Die bei dem Boilersystem hierfür vorzusehende Überwachungseinrichtung kann dabei nur einen der beiden Schwellenwerte, oder aber beide Schwellenwerte gleichzeitig überwachen.
Gleichzeitig kann selbstverständlich vorgesehen sein, eine feinere Abstufung von Schwellenwerten vorzunehmen. Beispielsweise können fünf Schwellenwerte vorgesehen sein, wobei der erste und der fünfte Schwellenwert mit dem oben genannten ersten und zweiten Schwellenwert vergleichbar sind, wohingegen eine Überschreitung der drei dazwischen liegenden Schwellenwerte jeweils nur zu einer entsprechend abgestuften Verringerung der Wärmezufuhr führt.
Alternativ zu dem oben beschriebenen System kann diese Überwachung auch auf der Grundlage des aktuellen Druckanstiegs über die Systemtemperatur vorgenommen werden. Der aktuelle Druckanstieg kann dabei auf der Grundlage von zwei oder mehr zeitlich aufeinanderfolgend ermittelten Druckwerten und Temperaturwerten ermittelt werden.
In der Praxis kann als Schwellenwert für den aktuellen Druckanstieg beispielsweise ein vorbestimmter Druckanstieg pro Temperatureinheit verwendet werden.
Unter einem fortlaufend ermittelten Druck kann in diesem Zusammenhang ein entweder kontinuierlich ermittelter Druck oder aber ein Druck angesehen werden, der in vorbestimmten, aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten ermittelt wird.
Selbstverständlich kann auch bei Überwachung des Boilersystems auf der Grundlage des aktuellen Druckanstiegs eine größere Anzahl von Schwellenwerten vorgesehen sein.
Eine weitere Erhöhung der Sicherheit des Boilersystems ergibt sich, wenn gleichzeitig einer oder mehrere Schwellenwerte für den fortlaufend ermittelten Druck und einer oder mehrere Schwellenwerte für den aktuellen Druckanstieg überwacht werden.
Zur weiteren Sicherheit des Betreibers des Boilersystems ist bei dem vorgeschlagenen System vorgesehen, ein Warnsignal abzugeben. Die Abgabe des Warnsignals erfolgt in jedem Fall dann, wenn aufgrund eines fortlaufend ermittelten Druckes oder aber auf der Grundlage des aktuellen Druckanstieges in die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem eingegriffen wird.
Dieses Warnsignal kann selbstverständlich optisch oder akustisch sein, oder an eine entfernte Zentrale in beliebiger Form gesendet werden. Der Betreiber des Boilersystems weiß dann, dass das System einen Fehler aufweist und kann entsprechende Überprüfungsmaßnahmen einleiten.
Das vorgeschlagene Boilersystem umfasst eine Überwachungseinrichtung, die einen Drucksensor zur Ermittlung des Druckes des Wassers in dem Boilersystem umfasst. Dieser Drucksensor kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle des Wasserkreislaufs vorgesehen sein.
Darüber hinaus umfasst die Überwachungseinrichtung eine Recheneinrichtung zur Regelung der Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks. Diese Recheneinrichtung und auch die Überwachungseinrichtung kann dabei selbstverständlich Bestandteil des ansonsten bestehenden Regelsystems des Boilersystems sein, bei dem die Zufuhr von Wärme auf der Grundlage der Solltemperatur und der Isttemperatur des Wassers im Wasserkreislauf des Boilersystems geregelt wird.
Das vorgeschlagene Boilersystem umfasst desweiteren ein Überdruck-Sicherheitsventil. Je nach Auslegung der oben beschriebenen Überwachungseinrichtung kann dieses Überdruck-Sicherheitsventil aber auch wegfallen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die oben beschriebene Überwachungseinrichtung mit einer solchen Sicherheit ausgelegt ist, dass sie die Sicherheit des Überdruck-Sicherheitsventils übersteigt.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Boilersystems für Wasser, bei dem
der Druck des Wassers in dem Boilersystem fortlaufend ermittelt wird und
die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Druckes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der fortlaufend ermittelte Druck mit einem ersten Schwellenwert verglichen wird, und
dass bei Überschreiten des ersten Schwellenwertes die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der fortlaufend ermittelte Druck mit einem zweiten Schwellenwert verglichen wird, und
dass bei Überschreiten des zweiten Schwellenwertes die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Grundlage des fortlaufend ermittelten Druckes der aktuelle Druckanstieg bezogen auf die Temperatur ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der aktuelle Druckanstieg mit einem ersten Schwellenwert verglichen wird, und
dass bei Überschreiten des ersten Schwellenwertes die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der aktuelle Druckanstieg mit einem zweiten Schwellenwert verglichen wird, und
dass bei Überschreiten das zweiten Schwellenwertes die Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem abgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Warnsignal abgegeben wird, wenn die Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Drucks zu einer Einstellung der Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem führt.
Boilersystem mit einer Überwachungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung einen Drucksensor zum Ermitteln des Druckes des Wassers in dem Boilersystem und eine Recheneinrichtung zur Regelung der Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem unter Berücksichtigung des fortlaufend ermittelten Druckes umfasst.
Boilersystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Überdruck-Sicherheitsventil.
Boilersystem nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung zur Zufuhr von Wärme zu dem Boilersystem nach Maßgabe der Überwachungseinrichtung.