EP1681515A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zirkulationsregelung in Warmwasserkreisläufen - Google Patents

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EP1681515A1
EP1681515A1 EP05405706A EP05405706A EP1681515A1 EP 1681515 A1 EP1681515 A1 EP 1681515A1 EP 05405706 A EP05405706 A EP 05405706A EP 05405706 A EP05405706 A EP 05405706A EP 1681515 A1 EP1681515 A1 EP 1681515A1
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EP
European Patent Office
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control
strand
temperature
hot water
flow
Prior art date
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EP05405706A
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English (en)
French (fr)
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EP1681515B1 (de
Inventor
Kurt Bürli
Marcel Lüscher
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Georg Fischer JRG AG
Original Assignee
JRG Gunzenhauser AG
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0078—Recirculation systems
    • 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
    • F24D19/1051—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water

Definitions

  • the invention relates to a method for circulation control in hot water circuits for buildings with personal use and therefore with the requirement of hot water, with drinking water quality.
  • buildings such as larger dwellings, hotels, administrative buildings, offices, hospitals or retirement homes
  • hot water can be circulated in a regulated manner, whereby not only comfort but also water consumption should be reduced.
  • thermal disinfection is therefore used in hot water circuits.
  • the circulation is periodically rinsed with heated water of elevated temperature, e.g. from 80 ° C.
  • heated water of elevated temperature e.g. from 80 ° C.
  • the subject of the present invention is a circulation control even with a large number of strands of different lengths, which regulates the hydraulic balancing at one or more temperatures.
  • thermostatic control valves work only conditionally reliable, which occurs especially in a larger number of strands by the mutual influence of changing flow rates. This can lead to the provision of hot water in the defined temperature range at sampling points within the circuit is no longer guaranteed and also occur in the thermal disinfection greater uncertainties, whether in all places in the network was actually flushed with the increased target treatment temperature.
  • FIG. 1 shows the scheme of a hot water supply network with respective thermostatic control valve in the strand return according to the prior art.
  • a thermostatic control valve has been sold successfully for about 10 years by the applicant under the trade name JRGUTHERM®.
  • the supply network is based on a hot water generator 1 , which is supplied via a feed line cold water KW and hot water WW provides.
  • a supply main line 10 extends , which branches off as a flow line 11 in the individual strands S1-S5 and there usually divided into several strand outlets 13 .
  • Each flow line 11 passes behind the last strand outlet 13 in a return strand 12 , in each of which, for example, a thermostatic regulating valve 9 is seated.
  • the invention has the object to provide a method and an associated device that guarantee a consistent hot water supply in the specified temperature tolerance even with a variety of different strands, everywhere and also in the Carry out the thermal disinfection in the hot water circuit to ensure flushing with the prescribed treatment temperature controlled in all strands of the network.
  • the temperature set point is transmitted to each control box by a central control via a first signal line or a wireless interface.
  • Each control box can be given an individual temperature setpoint.
  • Control in the hot water circuit may be with the plurality of strands at multiple temperature levels, e.g. with 57 ° C for normal operation and 80 ° C for a temporary phase of thermal disinfection.
  • the hysteresis in the control behavior is set for each string, and the central control is directed by a higher-level building management system.
  • the control of the single string can also be operated in the self-learning cycle.
  • LOG files are recorded for process control.
  • further parameters such as e.g. Flow rate and pH, recorded.
  • the above method can be carried out with the following device: In each return line, a functional unit with a 2/2-way valve, a control box with a temperature sensor and a valve control is installed.
  • the control box is intended to guide the control with a predetermined temperature setpoint.
  • the valve control acts as a result of the comparison between the actual and setpoint with Tolerance exceeded negative deviation on an actuator of the 2/2-way valve to open the flow through the return line.
  • the control circuits of the individual strands are closed in principle in each case.
  • Each control box is connected via a first signal line or a wireless interface to a central control, in particular for the transmission of the predetermined temperature setpoint to the control box and for the return of the process flow to the central control.
  • Each control box can be set to an individual temperature setpoint.
  • the central control is to guide the control in the hot water circuit with the Variety of strands designed for multiple temperature levels, eg 57 ° C for normal operation and 80 ° C for a temporary phase of thermal disinfection.
  • the hysteresis in the control behavior can be set for each string.
  • the central controller is connected to a superordinate building management system and has a display, first and second function keys, a control system connection and a bus connection.
  • the central controller In the single strand in addition to the temperature sensor other sensors for e.g. Flow rate and pH, arranged, the results of which flow into a complex process control.
  • a fitting that can be installed in the return line is provided with connecting pieces on both sides.
  • a transverse to the flow direction gutter to the barrier is arranged, which may have an axial web passage.
  • On one longitudinal side in the pipe wall of the fitting on the one hand of the gutter an outlet and on the other hand of the gutter an inlet exist.
  • the outlet and inlet are closed or released by the 2/2-way valve.
  • a regulating element is inserted into the gutter, with which the opening width of the web passage can be adjusted.
  • the supply network also starts from a hot water generator 1 to which cold water KW is supplied via a feed line in order to generate hot water WW .
  • the main flow line 10 first passes through a mixed water station 2, extends from there on and branches off as a flow line 11 into the individual strands S1-S5 , where there are usually several strand outlets 13 .
  • each flow line 11 merges into a return line 12 , in which now a functional unit 3 - consisting of a 2/2-way valve 30, a control box 36 with a temperature sensor 37 and a valve control 38 (see FIG. 4) - is installed.
  • a first signal line 51 leads to a central control 5, from which a second signal line 52 to the mixed water station 2 and a third signal line 53 to the pump 4 runs.
  • the central controller 5 is powered from the outside and has a connection for a building management system (57).
  • the pump 4 upstream and downstream are again a first and a second shut-off valve 41,42, wherein between the pump 4 and the second shut-off valve 42, a branch 15 leads to the mixed water station 2 .
  • all return strands 12 collect in a return main line 14, which ends to the first shut-off valve 41, on to the pump 4, to the second shut-off valve 42 and finally in the hot water generator 1.
  • a first signal line 51 does not extend from the central control 5, not in parallel to each functional unit 3 , but in series only to one functional unit 3. From this, the signal line continues in respective extensions 51 ' from one functional unit 3 to the next respective functional unit 3 .
  • a fitting 6 which is installed in the return strand 12 .
  • the fitting 6 has a pipe wall 60 and on both sides connecting piece 66 to which the return strand 12 is supplied from both sides.
  • a gutter 61 with an axial web passage 64.
  • a regulating member 65 is inserted, with which the opening width of the web passage 64 can be adjusted.
  • an outlet 62 and on the other hand of the gutter 61 an inlet 63.
  • Outlet and inlet 62,63 are currently closed by a 2/2-way valve 30 , the valve control 38 of a control box 36 is acted upon, from which a temperature sensor 37 picks up the parameters on the fitting 6 .
  • the measured temperature is identical in principle to the guided in the return line 12 hot water. Apart from detecting the temperature, other sensor elements could be incorporated, such as flow and pH.
  • From the valve control 38 projects a connection element 380 , to which the electrical coupling 50 can be connected, from which a first signal line 51 goes off.
  • the central controller 5 has an external power supply and is connected to the first, second and third signal lines 51, 52, 53 .
  • the central controller 5 may have an outlet 57 to a building management system and a bus terminal 58 in expanded equipment.
  • a display 54 and first and second function keys 55,56 are available.
  • the signal lines 51, 52, 53 could be replaced by wireless interfaces, and the external power supply could be taken from an internal battery.
  • the temperature setpoint values for the individual control boxes 36 can be conveniently predefined by the central controller 5 , it also being possible to set individual setpoint values for the individual strands S1-S5 can.
  • a central controller 5 with a high level of equipment also makes it possible to set the hysteresis in the control behavior, to drive several controlled temperature levels in the controlled hydraulic balancing, to create LOG files and to achieve self-learning control behavior.
  • the relevant 2/2-way valve 30 of the valve control 38 in the control box 36 now receives the command to move to the other position, ie the binary character of this valve 30 fully open.
  • the output and inlet 62,63 are released for the hot water flow and in the strand S4 , the volume flow, whereby fresh hot water flows from the mixing water station 2 via the main flow line 10 and the flow line 11 , so that in the strand S4, the water temperature on the Setpoint adjusted.
  • the flowing in the return line 12 hot water passes through the first shut-off valve 41 to the pump 4 and from there either in the direction of the hot water generator 1 or in the mixing water station 2.
  • the switching position of the 2/2-way valve 30 can be adjusted by adjusting the manual Regulator 65 of the Steg pengang 64 open by a desired amount to allow a permanent small volume flow in the return line 12 .

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Abstract

Das Verfahren dient zur Zirkulationsregelung in Warmwasserkreisläufen mit einer Vielzahl von Strängen (S1-S5), denen über eine oder mehrere Vorlaufhauptleitungen (10) und einen in jeden Strang (S1-S5) von den Vorlaufhauptleitungen (10) abzweigenden Vorlaufstrang (11) Warmwasser zugeführt werden. Jeder Vorlaufstrang (11) hat zumindest einen Strangabgang (13) als Wasserentnahmestelle. In jedem Strang (S1-S5) setzt ein Rücklaufstrang (12) hinter dem letzten Strangabgang (13) an. In jedem Rücklaufstrang (12) ist ein Regulierventil zur ständigen Verfügbarkeit von Warmwasser am Strang (S1―S5) mit einer Sollwerttemperatur angeordnet. Die Temperatur des im Rücklaufstrang (12) befindlichen Warmwassers wird in jedem Rücklaufstrang (12) als Istwert gemessen. Ein Temperatur-Sollwert wird einer Steuerungsbox vorgegeben. In einer Ventilsteuerung werden der gemessene Istwert und der vorgegebene Temperatur-Sollwert verglichen und bei überschrittener negativer Abweichung wird der Stellantrieb eines 2/2-Wege-Ventils zur Öffnung des Durchflusses durch den Rücklaufstrang (12) beaufschlagt. Zur Durchführung des Verfahrens sind auch die apparativen Mittel angegeben.

Description

    Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zirkulationsregelung in Warmwasserkreisläufen für Gebäude mit personeller Nutzung und daher mit dem Erfordernis des Warmwassers, mit Trinkwasserqualität. In solchen Gebäuden, wie grössere Wohnhäuser, Hotels, Verwaltungsgebäuden, Büros, Spitäler oder Seniorenheimen ist die sofortige Verfügbarkeit von Warmwasser in gleich bleibender Temperatur, von z.B. 57°C, heutiger Standard. Um dies zu erreichen lässt man Warmwasser im Kreislauf geregelt zirkulieren, wobei damit neben dem Komfort zugleich der Wasserverbrauch reduziert werden soll. Bei der Bereitstellung von Warmwasser in derartigen Kreisläufen stellt sich aber auch das Problem der Gewährleistung der Trinkwasserqualität. Zur Vernichtung von Legionellen und anderen eingebrachten oder entstehenden biologischen, insbesondere mikrobiologischen Verunreinigungen, wird daher in Warmwasserkreisläufen die thermische Desinfektion angewandt. Hierzu spült man den Kreislauf periodisch mit aufgeheiztem Wasser erhöhter Temperatur, z.B. von 80°C. Gegenstand der hiesigen Erfindung ist eine Zirkulationsregelung auch mit einer grossen Zahl von Strängen unterschiedlicher Länge, die den hydraulischen Abgleich bei einer oder mehreren Temperaturen reguliert.
    • Stand der Technik
  • Für die Zirkulationsregelung auf dem oben definierten Gebiet wurden verschiedene Vorrichtungen mit Einsatz eines thermostatischen Steuerelements oder eines Strangregulierventils vorgeschlagen, vgl. z.B. im Patentschrifttum DE 298 05 921 U1, DE 298 23 960 U1, DE 198 34 151 C1, DE 199 32 795 A1 und DE 100 56 715 A1; sowie im Firmenschrifttum, z.B. Danfoss GmbH, D-63073 Offenbach, "Modulares thermostatisches Zirkulationsventil MTCV, Druck-Nr.: VD.57.Y4.03, 04/2004; und F.W. Oventrop GmbH & Co. KG, D-59939 Olsberg, "Aquastrom T plus", Thermostatisches Regelventil für Zirkulationsleitungen, Druck-Nr.: ti 130-0/20/MW, Ausgabe 2004. In der Praxis wurden erhebliche Aufwendungen getrieben, insbesondere für grosse Bauten, treffsichere Berechnungsgrundlagen für den hydraulischen Abgleich mittels Dimensionierung der Rohrleitungen und Stellglieder zu ermitteln. Die heutigen Strangregulierventile müssen manuell abgeglichen werden, während die thermostatischen Steuerventile den hydraulischen Abgleich automatisch bei definierter Temperatur ausführen.
  • Die insoweit bekannten Vorrichtungen mit thermostatischen Steuerventilen arbeiten nur bedingt zuverlässig, was insbesondere bei einer grösseren Anzahl von Strängen durch die gegenseitige Beeinflussung der sich verändernden Durchflusswerte auftritt. Dies kann dazu führen, dass die Bereitstellung von Warmwasser im definierten Temperaturbereich an Entnahmestellen innerhalb des Kreislaufs nicht mehr gewährleistet ist und überdies bei der thermischen Desinfektion grössere Unsicherheiten auftreten, ob an allen Orten im Netz tatsächlich mit der erhöhten Soll-Behandlungstemperatur gespült wurde.
  • Die Figur 1 zeigt das Schema eines Warmwasserversorgungsnetzes mit jeweiligem thermostatischen Steuerventil im Strangrücklauf gemäss dem Stand der Technik. Ein solches thermostatisches Steuerventil wird seit rund 10 Jahren erfolgreich von der Anmelderin unter der Handelsbezeichnung JRGUTHERM® vertrieben. Das Versorgungsnetz geht von einem Warmwassererzeuger 1 aus, dem über eine Speiseleitung Kaltwasser KW zugeführt wird und Warmwasser WW bereitstellt. Vom Warmwassererzeuger 1 erstreckt sich eine Vorlaufhauptleitung 10, die als Vorlaufstrang 11 in die einzelnen Stränge S1-S5 abzweigt und sich dort zumeist in mehrere Strangabgänge 13 aufteilt. Jeder Vorlaufstrang 11 geht hinter dem letzten Strangabgang 13 in einen Rücklaufstrang 12 über, in dem jeweils z.B. ein thermostatisches Regulierventil 9 sitzt. Hinter allen Regulierventilen 9 sammeln sich alle Rücklaufstränge 12 in einer Rücklaufhauptleitung 14, welche über ein erstes Absperrventil 41, eine Pumpe 4 und ein zweites Absperrventil 42 im Warmwassererzeuger 1 endet. Für die Konstanthaltung einer fest eingestellten Temperatur, die man im Dauerbetrieb beibehält, erfüllen thermostatische Regulierventile 9 ihren Zweck. Will man jedoch eine thermische Desinfektion mit erhöhter Temperatur durchführen, ist eine temporäre manuelle Verstellung aller Regulierventile 9 erforderlich und nach der Desinfektionsphase wiederum die Rückstellung. Eine derartige Arbeitsweise ist mit den genannten thermischen Steuerventilen in der Praxis jedoch nur mit grösstem Aufwand möglich.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Angesichts der heutigen Unvollkommenheiten bei den bisher verfügbaren Regelverfahren und Apparaturen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung vorzuschlagen, die auch bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Strängen, allerorts eine gleich bleibende Warmwasserversorgung in der festgelegten Temperaturtoleranz garantieren und zudem bei der Durchführung der thermischen Desinfektion im Warmwasserkreislauf das Spülen mit der vorgeschriebenen Behandlungstemperatur in allen Strängen des Netzes kontrolliert gewährleisten.
    • Übersicht über die Erfindung
  • Das Verfahren zur Zirkulationsregelung in Warmwasserkreisläufen beruht auf einem oder mehreren Strängen, denen über eine oder mehrere Vorlaufhauptleitungen und einen in jeden Strang von den Vorlaufhauptleitungen abzweigenden Vorlaufstrang Warmwasser zugeführt wird. Es gibt zumindest einen Strangabgang vom einzelnen Vorlaufstrang als Wasserentnahmestelle. In jedem Strang existiert einen Rücklaufstrang, der hinter dem letzten Strangabgang ansetzt. In jedem Rücklaufstrang ist ein Regulierventil zur ständigen Verfügbarkeit von Warmwasser am Strang mit einer Sollwerttemperatur angeordnet. Die charakteristischen Verfahrensmerkmale bestehen darin, dass in jedem Rücklaufstrang:
    • die Temperatur des im Rücklaufstrang befindlichen Warmwassers als Istwert gemessen und geregelt wird;
    • ein Temperatur-Sollwert einer Steuerungsbox vorgegeben wird; und
    • der gemessene Istwert durch den Temperatursensor und der vorgegebene Temperatur-Sollwert in einer Ventilsteuerung verglichen werden und bei überschrittener negativer Abweichung der Stellantrieb eines 2/2-Wege-Ventils zur Öffnung des Durchflusses durch den Rücklaufstrang beaufschlagt wird.
  • Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens definiert: Der Temperatur-Sollwert wird an jede Steuerungsbox von einer Zentralsteuerung über eine erste Signalleitung oder eine Wireless-Schnittstelle übermittelt. Jeder Steuerungsbox kann ein individueller Temperatur-Sollwert vorgegeben werden. Die Regelung im Warmwasserkreislauf kann mit der Vielzahl von Strängen auf mehreren Temperaturniveaus erfolgen, z.B. mit 57°C für den Normalbetrieb und mit 80°C für eine temporäre Phase der thermischen Desinfektion.
  • An der Zentralsteuerung wird die Hysterese im Regelverhalten für jeden Strang eingestellt, und die Zentralsteuerung wird von einem übergeordneten Gebäudeleitsystem dirigiert. Die Regelung des einzelnen Strangs kann auch im selbstlernenden Zyklus gefahren werden. In der Zentralsteuerung werden LOG-Files zur Prozesskontrolle erfasst. Im einzelnen Strang werden zusätzlich zur Temperatur weitere Parameter, wie z.B. Durchflussmenge und pH-Wert, erfasst.
  • Das obige Verfahren lässt sich mit der folgenden Vorrichtung durchführen: In jedem Rücklaufstrang ist eine Funktionseinheit mit einem 2/2-Wege-Ventil, einer Steuerungsbox mit einem Temperatursensor und einer Ventilsteuerung installiert. Die Steuerungsbox ist zur Führung der Regelung mit einem vorgegebenen Temperatur-Sollwert bestimmt. Die Ventilsteuerung wirkt im Ergebnis des Vergleichs zwischen Ist- und Sollwert bei Toleranz überschreitender Negativabweichung auf einen Stellantrieb des 2/2-Wege-Ventils zum Öffnen des Durchflusses durch den Rücklaufstrang ein. Die Regelkreise der einzelnen Stränge sind im Prinzip jeweils für sich geschlossen.
  • Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung definiert: Jede Steuerungsbox ist über eine erste Signalleitung oder eine Wireless-Schnittstelle mit einer Zentralsteuerung, insbesondere zur Übermittlung des vorgegebenen Temperatur-Sollwerts an die Steuerungsbox und zur Rückübermittlung des Prozessverlaufs an die Zentralsteuerung, verbunden. Jeder Steuerungsbox lässt sich ein individueller Temperatur-Sollwert vorgegeben. Die Zentralsteuerung ist zur Führung der Regelung im Warmwasserkreislauf mit der Vielzahl von Strängen auf mehrere Temperaturniveaus ausgelegt, z.B. mit 57°C für den Normalbetrieb und mit 80°C für eine temporäre Phase der thermischen Desinfektion.
  • An der Zentralsteuerung ist die Hysterese im Regelverhalten für jeden Strang einstellbar. Die Zentralsteuerung ist mit einem übergeordneten Gebäudeleitsystem verbunden und hat ein Display, erste und zweite Funktionstasten, ein Leitsystemanschluss und ein Buss-Anschluss. Im einzelnen Strang sind zusätzlich zum Temperatursensor weitere Sensoren für z.B. Durchflussmenge und pH-Wert, angeordnet, deren Messergebnisse in eine komplexe Prozesssteuerung einfliessen.
  • Zum Anbau der Funktionseinheit ist ein im Rücklaufstrang installierbarer Fitting mit beidseitig vorhandenen Anschlussstutzen vorgesehen. Im Fitting ist ein quer zur Strömungsrichtung stehender Zwischensteg zur Absperrung angeordnet, der einen axialen Stegdurchgang haben kann. Auf einer Längsseite in der Rohrwandung des Fittings sind einerseits des Zwischenstegs ein Auslass und andererseits des Zwischenstegs ein Einlass vorhanden. Der Aus- und Einlass werden durch das 2/2-Wege-Ventil verschlossen bzw. freigegeben. Gegenüber von Aus- und Einlass ist in den Zwischensteg ein Regulierorgan eingesetzt, mit welchem sich die Öffnungsweite des Stegdurchgangs einstellen lässt.
    • Kurzbeschreibungder beigefügten Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    das Schema eines Warmwasserversorgungsnetzes mit jeweiligem thermostatischen Steuerventil im Rücklaufstrang gemäss dem Stand der Technik;
    Figur 2
    das Schema eines Warmwasserversorgungsnetzes mit Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und Vorrichtung;
    Figur 3
    das Schema gemäss Figur 2 mit zusätzlichen Signalleitungen zwischen den Funktionseinheiten, bestehend aus 2/2-Wege-Ventil und Steuerungsbox;
    Figur 4
    eine einzelne Funktionseinheit im Rücklaufstrang eingebaut, im schematischen Teilschnitt; und
    Figur 5
    den schematischen Aufbau einer Zentralsteuerung.
    Ausführungsbeispiel
  • Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt nachstehend die detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung.
    • Figur 2
  • Beim erfindungsgemässen Verfahren geht das Versorgungsnetz ebenfalls von einem Warmwassererzeuger 1 aus, dem über eine Speiseleitung Kaltwasser KW zugeführt wird, um Warmwasser WW zu erzeugen. Vom Warmwassererzeuger 1 durchläuft die Vorlaufhauptleitung 10 zunächst eine Mischwasserstation 2, erstreckt sich von dort weiter und zweigt als Vorlaufstrang 11 in die einzelnen Stränge S1-S5 ab, wo sich in der Regel mehrere Strangabgänge 13 befinden. Hinter dem letzten Strangabgang 13 geht jeder Vorlaufstrang 11 in einen Rücklaufstrang 12 über, in dem nun eine Funktionseinheit 3 - bestehend aus einem 2/2-Wege-Ventil 30, einer Steuerungsbox 36 mit einem Temperatursensor 37 und einer Ventilsteuerung 38 (siehe Figur 4) - installiert ist. Von jeder einzelnen Ventilsteuerung 38 führt eine erste Signalleitung 51 zu einer Zentralsteuerung 5, von der eine zweite Signalleitung 52 zur Mischwasserstation 2 und eine dritte Signalleitung 53 zur Pumpe 4 verläuft. Die Zentralsteuerung 5 wird von aussen mit Strom versorgt und besitzt einen Anschluss für ein Gebäudeleitsystem (57). Der Pumpe 4 vor- und nachgeschaltet sind wiederum ein erstes und ein zweites Absperrventil 41,42, wobei zwischen der Pumpe 4 und dem zweiten Absperrventil 42 eine Abzweigung 15 zur Mischwasserstation 2 führt. Hinter den Funktionseinheiten 3 sammeln sich alle Rücklaufstränge 12 in eine Rücklaufhauptleitung 14, welche zum ersten Absperrventil 41, weiter zur Pumpe 4, zum zweiten Absperrventil 42 und schliesslich im Warmwassererzeuger 1 endet.
    • Figur 3
  • Im Unterschied zur Ausführung gemäss Figur 2 erstreckt sich nun von der Zentralsteuerung 5 nicht in Parallelschaltung zu jeder Funktionseinheit 3 eine erste Signalleitung 51, sondern in Reihenschaltung nur zu einer Funktionseinheit 3. Von dieser setzt sich die Signalleitung, in jeweiligen Verlängerungen 51' von einer Funktionseinheit 3 zur jeweils nächsten Funktionseinheit 3 fort.
    • Figur 4
  • Hier wird der Einbau einer einzelnen Funktionseinheit 3 in einen Fitting 6 schematisch dargestellt, der in den Rücklaufstrang 12 eingebaut ist. Der Fitting 6 hat eine Rohrwandung 60 und beidseits Anschlussstutzen 66, an die der Rücklaufstrang 12 von beiden Seiten zugeführt ist. Mittig im Fitting 6 erstreckt sich quer zur Strömungsrichtung ein Zwischensteg 61 mit einem axialen Stegdurchgang 64. Von einer Seite ist in den Zwischensteg 61 ein Regulierorgan 65 eingesetzt, mit welchem sich die Öffnungsweite des Stegdurchgangs 64 einstellen lässt. Gegenüber dem Regulierorgan 65 ist einerseits des Zwischenstegs 61 in der Rohrwandung 60 ein Auslass 62 und anderserseits des Zwischenstegs 61 ein Einlass 63. Aus-und Einlass 62,63 sind momentan durch ein 2/2-Wege-Ventil 30 verschlossen, das von der Ventilsteuerung 38 einer Steuerungsbox 36 beaufschlagt wird, von der ein Temperatursensor 37 den Parameter am Fitting 6 abgreift. Die gemessene Temperatur ist im Prinzip mit dem im Rücklaufstrang 12 geführten Warmwasser identisch. Ausser zur Erfassung der Temperatur könnte man weitere Sensorelemente, wie z.B. für Durchfluss und pH-Wert, einbauen. Von der Ventilsteuerung 38 ragt ein Anschlusselement 380 hervor, an das sich die elektrische Kupplung 50 anstecken lässt, von welcher eine erste Signalleitung 51 abgeht.
    • Figur 5
  • Die Zentralsteuerung 5 hat eine von aussen herangeführte Stromversorgung und ist an die ersten, zweiten und dritten Signalleitungen 51,52,53 angeschlossen. Ausserdem kann die Zentralsteuerung 5 in erweiterter Ausstattung einen Abgang 57 zu einem Gebäudeleitsystem und einen Bus-Anschluss 58 besitzen. Ferner sind ein Display 54 sowie erste und zweite Funktionstasten 55,56 vorhanden. Alternativ könnten die Signalleitungen 51,52,53 durch Wireless-Schnittstellen ersetzt werden und die von aussen erfolgende Stromversorgung von einer internen Batterie übernommen werden. Von der Zentralsteuerung 5 aus-lassen sich komfortabel die Temperatursollwerte für die einzelnen Steuerungsboxen 36 vorgeben, wobei man auch individuelle Sollwerte für die einzelnen Stränge S1-S5 festlegen kann. Eine Zentralsteuerung 5 mit hohem Ausstattungsgrad ermöglicht ferner die Hysterese im Regelverhalten einzustellen, mehrere kontrollierte Temperaturniveaus im kontrollierten hydraulischen Abgleich zu fahren, LOG-Files zu erstellen und selbstlernendes Regelverhalten zu erreichen.
    • Figuren 2 bis 5
  • Nachstehend wird der Betrieb der Zirkulationsregelung anhand eines Beispiels erläutert. Angenommen der Sollwert für alle Stränge S1-S5 in den zugehörigen Rücklaufsträngen 12 ist mit 57°C vorgegeben und wurde entweder manuell an den einzelnen Steuerungsboxen 36 oder mit Priorität über die Zentralsteuerung 5 eingestellt. Ermittelt der Temperatursensor 37 im betreffenden Strang S5 keine Abweichung vom Sollwert, erhält das zugehörige 2/2-Wege-Ventil 30 von der Ventilsteuerung 38 in der Steuerungsbox 36 den Befehl geschlossen zu bleiben, d.h. kein Warmwasserstrom kann im Fitting 6 über den Auslass 62 in den Einlass 63 gelangen. Damit findet aufgrund der korrekten Wassertemperatur im Rücklaufstrang 12 des Strangs S5 keine Strömung statt. Zur gleichen Zeit können in den übrigen Strängen S1-S4 andere Verhältnisse herrschen, wobei die dort stattfindenden Regelvorgänge keinen Störeinfluss auf die Regelung im Strang S5 bewirken. Jeder Regelkreis ist für sich geschlossen.
  • Fällt z.B. die im Rücklaufstrang 12 des Strangs S4 ermittelte Temperatur unter den Sollwert, bekommt das betreffende 2/2-Wege-Ventil 30 von der Ventilsteuerung 38 in der Steuerungsbox 36 nun den Befehl in die andere Stellung zu fahren, also beim binären Charakter dieses Ventils 30 voll zu öffnen. Somit werden für den Warmwasserstrom der Aus- und Einlass 62,63 freigegeben und im Strang S4 setzt der Volumenstrom ein, wodurch frisches Warmwasser von der Mischwasserstation 2 über die Vorlaufhauptleitung 10 und den Vorlaufstrang 11 zufliesst, so dass sich im Strang S4 die Wassertemperatur auf den Sollwert einpegelt. Das im Rücklaufstrang 12 fliessende Warmwasser gelangt über das erste Absperrventil 41 an die Pumpe 4 und von dort entweder in Richtung des Warmwassererzeugers 1 oder in die Mischwasserstation 2. Unabhängig von der Schaltstellung des 2/2-Wege-Ventils 30 lässt sich durch Einstellen am manuellen Regulierorgan 65 der Stegdurchgang 64 um einen gewünschten Betrag öffnen, um einen permanenten kleinen Volumenstrom im Rücklaufstrang 12 zuzulassen.
  • Im Prinzip findet der gleiche Regelablauf statt, wenn man die Betriebsart auf "thermische Desinfektion" mit einem Sollwert für die Wassertemperatur von z.B. 80°C umschaltet, was praktisch von der Zentralsteuerung 5 aus erfolgt. Damit wird das Aufheizen des Warmwassererzeugers 1 gestartet und nach einem vorgesehen Programmablauf erhalten alle Steuerungsboxen 36 gleichzeitig oder nacheinander den entsprechenden Sollwert vorgegeben.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Zirkulationsregelung in Warmwasserkreisläufen mit:
    a) einem oder mehreren Strängen (S1-S5), denen über eine oder mehrere Vorlaufhauptleitungen (10) und einen in jeden Strang (S1-S5) von den Vorlaufhauptleitungen (10) abzweigenden Vorlaufstrang (11) Warmwasser zugeführt wird;
    b) zumindest einem Strangabgang (13) vom einzelnen Vorlaufstrang (11) als Wasserentnahmestelle;
    c) in jedem Strang (S1-S5) einem Rücklaufstrang (12), der hinter dem letzten Strangabgang (13) ansetzt;
    d) einem in jedem Rücklaufstrang (12) angeordneten Regulierventil (30) zur ständigen Verfügbarkeit von Warmwasser am Strang (S1-S5) mit einer Sollwerttemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Rücklaufstrang (12):
    e) die Temperatur des im Rücklaufstrang (12) befindlichen Warmwassers als Istwert gemessen und geregelt wird;
    f) ein Temperatur-Sollwert einer Steuerungsbox (36) vorgegeben wird;
    g) der gemessene Istwert durch den Temperatursensor (37) und der vorgegebene Temperatur-Sollwert in einer Ventilsteuerung (38) verglichen werden und bei überschrittener negativer Abweichung der Stellantrieb eines 2/2-WegeVentils (30) zur Öffnung des Durchflusses durch den Rücklaufstrang (12) beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) der Temperatur-Sollwert an jede Steuerungsbox (36) von einer Zentralsteuerung (5) über eine erste Signalleitung (51) oder eine Wireless-Schnittstelle übermittelt wird;
    b) jeder Steuerungsbox (36) ein individueller Temperatur-Sollwert vorgegeben werden kann; und
    c) die Regelung im Warmwasserkreislauf mit der Vielzahl von Strängen (S1-S5) auf mehreren Temperaturniveaus erfolgen kann, z.B. mit 57°C für den Normalbetrieb und mit 80°C für eine temporäre Phase der thermischen Desinfektion.
  3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) an der Zentralsteuerung (5) die Hysterese im Regelverhalten für jeden Strang (S1-S5) eingestellt wird; und
    b) die Zentralsteuerung (5) von einem übergeordneten Gebäudeleitsystem dirigiert wird.
  4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des einzelnen Strangs (S1-S5) im selbstlernenden Zyklus gefahren wird.
  5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zentralsteuerung (5) LOG-Files zur Prozesskontrolle erfasst werden.
  6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im einzelnen Strang (S1-S5) zusätzlich zur Temperatur weitere Parameter, wie z.B. Durchflussmenge und pH-Wert, erfasst werden.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) in jedem Rücklaufstrang (12) eine Funktionseinheit (3) mit einem 2/2-WegeVentil (30), einer Steuerungsbox (36) mit einem Temperatursensor (37) und einer Ventilsteuerung (38) installiert ist;
    b) die Steuerungsbox (36) zur Führung der Regelung mit einem vorgegebenen Temperatur-Sollwert bestimmt ist;
    c) die Ventilsteuerung (38) im Ergebnis des Vergleichs zwischen Ist- und Sollwert bei Toleranz überschreitender Negativabweichung auf einen Stellantrieb des 2/2-Wege-Ventils (30) zum Öffnen des Durchflusses durch den Rücklaufstrang (12) einwirkt; und
    d) die Regelkreise der einzelnen Stränge (S1-S5) im Prinzip jeweils für sich geschlossen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) jede Steuerungsbox (36) über eine erste Signalleitung (51) oder eine Wireless-Schnittstelle mit einer Zentralsteuerung (5), insbesondere zur Übermittlung des vorgegebenen Temperatur-Sollwerts an die Steuerungsbox (36) und zur Rückübermittlung des Prozessverlaufs an die Zentralsteuerung (5), verbunden ist;
    b) sich jeder Steuerungsbox (36) ein individueller Temperatur-Sollwert vorgegeben lässt; und
    c) die Zentralsteuerung (5) zur Führung der Regelung im Warmwasserkreislauf mit der Vielzahl von Strängen (S1-S5) auf mehrere Temperaturniveaus ausgelegt ist, z.B. mit 57°C für den Normalbetrieb und mit 80°C für eine temporäre Phase der thermischen Desinfektion.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) an der Zentralsteuerung (5) die Hysterese im Regelverhalten für jeden Strang (S1-S5) einstellbar ist;
    b) die Zentralsteuerung (5) mit einem übergeordneten Gebäudeleitsystem verbunden ist;
    c) die Zentralsteuerung (5) mit einen Display (54), ersten und zweiten Funktionstasten (55,56), einem Leitsystemanschluss (57) und einem Buss-Anschluss (58) ausgestattet ist; und
    d) im einzelnen Strang (S1-S5) zusätzlich zum Temperatursensor weitere Sensoren für z.B. Durchflussmenge und pH-Wert, angeordnet sind, deren Messergebnisse in eine komplexe Prozesssteuerung einfliessen.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) zum Anbau der Funktionseinheit (3) ein im Rücklaufstrang (12) installierbarer Fitting (6) mit beidseitig vorhandenen Anschlussstutzen (66) vorgesehen ist;
    b) im Fitting (6) ein quer zur Strömungsrichtung stehender Zwischensteg (61) zur Absperrung angeordnet ist, der einen axialen Stegdurchgang (64) haben kann;
    c) auf einer Längsseite in der Rohrwandung (60) des Fittings (6) einerseits des Zwischenstegs (61) ein Auslass (62) und andererseits des Zwischenstegs (61) ein Einlass (63) vorhanden sind; und
    d) Aus- und Einlass (62,63) durch das 2/2-Wege-Ventil (30) verschlossen bzw. freigegeben werden.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber von Aus- und Einlass (62,63) in den Zwischensteg (61) ein Regulierorgan (65) eingesetzt ist, mit welchem sich die Öffnungsweite des Stegdurchgangs (64) einstellen lässt.
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