EP1898160A1

EP1898160A1 - Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage und Heizungsanlage zur Ausübung dieses Verfahrens

Info

Publication number: EP1898160A1
Application number: EP06018062A
Authority: EP
Inventors: Uwe Wendler; Andreas Gröning
Original assignee: Individual
Current assignee: KRUEGER, WALTER
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: ATE498098T1; WO2008025389A1; EP1898160B1; DE502006008880D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reglung einer Heizungsanlage mit einem in einem Speicherbehälter (3) bevorrateten, in Abhängigkeit vom Wärmebedarf zu erwärmenden Heizmedium sowie auf eine nach diesem Verfahren geregelte Heizungsanlage. Erfindungsgemäß erfolgt die Messung von Temperaturen des Heizmediums im Speicherbehälter (3) in zwei oder mehr - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unterschiedlichen Höhen über der Grundfläche des Speicherbehälters (3), sowie die Verknüpfung der dabei gewonnenen Temperatur-Messwerte zwecks Gewinnung von Steuersignalen, die zu einer definiert vorgegebenen Erwärmung des Heizmediums verwendet werden. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Heizungsanlage, bei der - zwei oder mehr Temperatursensoren (T1, T2, T3) wärmeleitend mit dem im Speicherbehälter (3) bevorrateten Heizmedium gekoppelt sind, - diese Temperatursensoren (T1, T2, T3) - in Schwerkraftrichtung gesehen - in verschiedenen Abständen über der Grundfläche des Speicherbehälters (3) positioniert sind, und - die mit diesen Temperatursensoren (T1 , T2, T3) ermittelten Temperatur-Messwerte an den Eingängen einer Regelschaltung (21) zur Generierung von Steuersignalen für eine Förderpumpe (9) in der Heizkesselvorlaufleitung (7) anliegen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reglung einer zur Raumheizung und/oder zur Brauchwassererwärmung vorgesehenen Heizungsanlage, mit einem in einem Speicherbehälter bevorrateten, in Abhängigkeit vom Wärmebedarf der Raumheizung bzw. der Brauchwassererwärmung zu erwärmenden Heizmedium. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine nach diesem Verfahren geregelte Heizungsanlage.

Stand der Technik

Heizungsanlagen, die mit einem Heizkessel, häufig auch als Wärmeerzeuger, Therme und ähnlich bezeichnet, ausgestattet sind, der zur Erwärmung des durch einen oder auch mehrere Heizkreise fließenden Heizmediums dient und bei denen das Heizmedium, bevorzugt Wasser, in einem Speicherbehälter bevorratet ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Meist verfügen derartige Heizungsanlagen auch über die Möglichkeit der Erwärmung von Brauchwasser zur Nutzung in Küche und Bad.
Der Heizkessel ist herkömmlich mit einem Öl- oder Gasbrenner ausgerüstet, der je nach Wärmebedarf der Raumheizung bzw. der Brauchwassererwärmung ein- und ausgeschaltet werden muß. Das Ein- und Ausschalten des Brenners erfolgt durch Steuerung über Regelschaltungen, die mit Temperatursensoren in Verbindung stehen. Die Temperatursensoren liefern Temperatur-Messwerte für die aktuelle Raumtemperatur, die aktuelle Brauchwassertemperatur und/oder, als Außentemperatursensoren, für die aktuelle Temperatur außerhalb eines Gebäudes.
In den Regelschaltungen werden die aktuell gemessenen Temperaturwerte als istWerte mit vorgegebenen Soll-Werten verglichen, und aus dem Ergebnis dieses Vergleichs werden Steuersignale zur Beeinflussung der Temperatur des in den Heizkreis bzw. in die Heizkreise strömenden Heizmediums gewonnen. Dies geschieht zum Beispiel durch Ansteuerung eines in den Heizkreis integrierten Mischers, durch Anpassung der Kesseltemperatur, und durch Ansteuerung von Ladepumpen zur Erhöhung der Temperatur des Heizmediums im Speicherbehälter.
Aufgrund der Wärmeabgabe an die Raumluft bzw. an das Brauchwasser kühlt sich das Heizmedium ab, so daß der Brenner eingeschaltet und damit eine Wärmeerzeugungsphase eingeleitet werden muß. Hat das Heizmedium eine vorgegebene Temperatur erreicht, wird der Brenner, veranlaßt durch die Regelung, wieder ausgeschaltet.
Eines der bei derartigen Heizungsanlagen immer wieder zu lösenden Probleme besteht darin, die Häufigkeit dieser Ein- und Ausschaltungen, auch Taktung genannt, zu verringern. Zu häufige Brenner-Einschaltphasen treten insbesondere in den Übergangszeiten zwischen Sommer- und Winter auf, bzw. wenn Wärmebedarf des Gebäudes und Wärmebedarf des Warmwassers differieren. Je höher die Anzahl der Ein- und Ausschaltungen des Brenners ist, um so mehr unterliegen Bauteile des Heizkessels, wie Zündeinrichtung und Ölvorwärmung, einem erhöhten Verschleiß und verursachen eine zusätzliche Energieaufnahme.
Durch die häufig sehr kurzen Laufzeiten gibt es bei Kondensatkesseln zunehmend das Problem, dass beim Start kurzfristig sehr viel Kondensat entsteht, das dann verdunstet. Kommt es nicht zu einer vollständigen Verdunstung, kann Schwefelsäure die Wärmetauscher abgasseitig zerstören. Erschwerend kommt hinzu, dass der Wärmebedarf für Raumheizung, z.B. durch Nachdämmung bei bestehenden oder durch verbesserte Baumaterialien bei neuen Objekten, sinkt, dagegen der Leistungsbedarf für den Warmwasserkomfort, z.B. durch große Badewannen, steigt. Das hat bereits dazu geführt, daß vor allem im Bereich der Ein- oder Mehrfamilienhäuser Heizkessel mit zu hoher Gesamtleistung eingebaut werden.
Weiterhin kommt hinzu, daß der Heizkessel während der Einschaltphase nicht mit optimalen Kennwerten betrieben wird, was zur Folge hat, daß Wärmeenergie bzw. Brennmaterial in unerwünscht hoher Menge verbraucht werden. Außerdem hat das häufige Anfahren des Heizkessels, bedingt durch unvollständig verbrannten Brennstoff, einen erhöhten Schadstoffausstoß zur Folge. Ein Großteil der schädlichen Stoffe, die in den ersten Minuten nach Einschaltung des Brenners im Heizkessel entstehen, wie z.B. Ruß, setzt sich isolierend auf Wärmeübertragungsflächen ab und bewirkt schon dadurch einen erhöhten Energieverbrauch.
Aus DE 44 29 215 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung der Schalthäufigkeit der Brenner bei durch Außentemperatur oder Raumtemperatur geführten Heizkesseln bekannt. Hier wird der Brenner nach dem Einschalten unabhängig vom tatsächlichen Bedarf an Wärme bis zur Erreichung einer vorgegebenen Maximaltemperatur des Heizmediums eingeschaltet gehalten, nach Erreichen der Maximaltemperatur abgeschaltet und erst dann wieder eingeschaltet, wenn ein Bedarfsignal an die Regelschaltung geliefert wird. Das hier beschriebene Verfahren bezieht sich ausdrücklich auf Heizungsanlagen ohne Pufferspeicher.
In DE 196 27 271 C1 ist eine Heizungsanlage mit einem Heizkessel beschrieben, der über einen Warmwasserspeicher einen Heizkreis mit Wärme versorgt. Hier ist zur Entnahme des Heizwassers aus dem Warmwasserspeicher und zu dessen Einspeisung in den Heizkreis ein Vierwegemischer vorgesehen, durch den ein Primärkreis und ein Sekundärkreis gebildet werden. Dabei liegen der Warmwasserspeicher und der Heizkessel im Primärkreis, und der Heizkreis ist dem Sekundärkreis zugeordnet.
Auf eine Reduzierung der Schalthäufigkeit zielt die in der DE 298 01 084 U1 und in der DE 100 33 669 A1 beschriebene Heizungsanlage, die über einen Pufferspeicher verfügt. Mittels eines Mischers wird die erwärmte Wassermenge aus dem Pufferspeicher auf einzelne Heizkreise verteilt, wobei der Mischer in Abhängigkeit von der Temperatur im Heizkreisvorlauf sowie in Abhängigkeit von einem Außentemperatursensor angesteuert wird.

Beschreibung der Erfindung

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bisherige Verfahrensweise zur Regelung von Heizungsanlagen sowie entsprechende Heizungsanlagen dahingehend zu entwickeln, daß die sich aus unerwünscht häufigen Ein- bzw. Ausschaltungen des Brenners im Heizkessels ergebenden Nachteile weitestgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage, die zur Raumheizung und/oder zur Brauchwassererwärmung vorgesehen ist und bei der ein in einem Speicherbehälter bevorratetes, zu erwärmendes Heizmedium vorhanden ist, die Verfahrensschritte:

Messung von Temperaturen des Heizmediums im Speicherbehälter in zwei oder mehr - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unterschiedlichen Höhen über der Grundfläche des Speicherbehälters, und
Verknüpfung der dabei gewonnenen Temperatur-Messwerte zwecks Gewinnung von Steuersignalen, die zu einer vorgegebenen Erwärmung des Heizmediums verwendet werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die vorgenannten Verfahrensschritte für Heizungsanlagen genutzt, bei denen die Erwärmung des Heizmediums mittels einer internen Regelschaltung geregelt wird, die einen Signaleingang für einen Außentemperatur-Meßwert aufweist, indem aus den für das Heizmedium im Speicherbehälter gewonnenen Temperaturwerten ein simulierter Temperaturwert erzeugt und als Äquivalent für einen reell gemessenen Außentemperatur-Meßwert an den Signaleingang der Regelschaltung gelegt wird.
Auf diese Weise werden erfindungsgemäß Steuersignale zum Ein- oder Ausschalten einer Förderpumpe für das Heizmedium und/oder zum Ein- oder Ausschalten eines Brenners zur Erwärmung des Heizmediums in Abhängigkeit von einem Temperatur-Messwert aus einem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - oberen Bereich des Speicherbehälters und in Abhängigkeit von mindestens einem Temperatur-Messwert aus einem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unteren Bereich des Speicherbehälters gewonnen.
Je nach dem, wo die Temperatursensoren im Speicherbehälter positioniert werden, kann der Speicherbehälter variabel durchfahren und die Temperaturschichtung innerhalb des Speicherbehälters optimal eingestellt werden. Es ist alternativ hierzu auch möglich, die Anlage anhand der Rücklauftemperatur des Heizmediums zu regeln.
Denkbar ist und im Rahmen der Erfindung liegt es, wenn die Steuersignale zum Ausschalten in Abhängigkeit von zwei Temperatur-Messwerten aus - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unterschiedlichen Höhen im unteren Bereich des Speicherbehälters gewonnen werden.
Diesbezüglich ist in einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, Temperatur-Messwerte aus unterschiedlichen Höhen im unteren Bereich des Speicherbehälters mit lediglich nur einem Temperatur-Messfühler zu gewinnen, indem die Position dieses Temperatur-Messfühlers in der Höhe variiert wird, so daß mit dieser Variation beispielsweise eine Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb der Heizungsanlage und umgekehrt vorgenommen werden kann. Der besondere Vorteil dabei besteht darin, daß diese Umschaltung somit nicht mehr ausschließlich von der Außentemperatur abhängig ist, sondern in Abhängigkeit vom jeweils tatsächlich gegebenen Wärmebedarf vorgenommen werden kann. Unter Außentemperatur soll hier die Temperatur außerhalb eines Gebäudes verstanden werden, dessen Räume mittels der Heizungsanlage erwärmt werden.
Mit Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Speicherbehälter als Pufferspeicher betrieben werden, und es wird damit erreicht, daß zur Raumheizung genau nicht mehr als die Wärmemenge bereitgestellt wird, die auch tatsächlich benötigt wird. Somit ist eine Modulation der Heizungsanlage von 0 bis 100 % möglich, ohne daß der Brenner im Heizkessel häufig und nur kurz startet.
Erst wenn der minimal einstellbare Temperatur-Messwert im oberen Bereich des Speicherbehälters erreicht oder unterschritten ist, bekommt der Brenner im Heizkessel das Signal zu starten. Zeitgleich wird die Förderpumpe eingeschaltet, die das Heizmedium durch den Speicherbehälter hindurch zum Heizkessel fördert.
Der Brenner im Heizkessel bleibt solange in Betrieb, bis ein weiterer, aus einem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unteren Bereichen des Speicherbehälters gewonnener Temperatur-Messwert, der einer eingestellten Maximaltemperatur in dem betreffenden Speicherbereich entspricht, das Signal zum Ausschalten liefert. Zeitgleich erhält die Förderpumpe das Ausschaltsignal.
Um dabei den Heizkessel vor Überhitzung zu schützen, kann eine Nachlaufzeit für die Förderpumpe vorgesehen werden.
Durch den Einsatz des Pufferspeichers erhält man ein größeres zu erwärmendes Volumen des Heizmediums. Somit erhält der Heizkessel die Möglichkeit, lange im betriebstechnisch optimalen Bereich zu arbeiten. Ähnlich verhält es sich mit der Fahrt eines PKW auf der Autobahn gegenüber seiner wesentlich unwirtschaftlicheren Betriebsweise im Stadtverkehr bei Stop and Go.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Reglung einer zur Raumheizung und/oder zur Brauchwassererwärmung vorgesehenen Heizungsanlage läßt sich vorteilhaft anwenden zur Verknüpfung verschiedener, zur Erwärmung des Heizmediums und des Brauchwassers nutzbarer Energiequellen, wie z.B. Festbrennstoffe, Solarkollektoren, Kaminofeneinsätze mit den Energiequellen Öl oder Gas, wobei der gas- oder ölbetriebene Brenner im Heizkessel immer dann zugeschaltet wird, wenn nicht genügend Energie von den anderen Quellen zur Verfügung steht. So kann beim unterschreiten einer vorgegebenen Minimaltemperatur im oberen Speicherbereich automatisch Energie aus Öl oder Gas zugeführt werden. Die Temperatursensoren im unteren Speicherbereich werden dann so angeordnet, dass das Heizmedium im Pufferspeicher nur zu etwa 1/3 des Puffervolumens mittels des Heizkessels erwärmt wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Heizungsanlage, die mindestens umfaßt:

einen Heizkessel mit Brenner zur Erwärmung eines Heizmediums, bevorzugt von Wasser,
einen Speicherbehälter für das erwärmte Heizmedium, der über eine Heizkesselvor- und eine Heizkesselrücklaufleitung für das Heizmedium mit dem Heizkessel in Verbindung steht,
einen oder mehrere vom Heizmedium durchflossene Wärmeüberträger, beispielsweise Raumheizkörper, die über eine Heizkreisvor- und eine Heizkreisrücklaufleitung für das Heizmedium mit dem Speicherbehälter verbunden sind,
durch Steuersignale ein- und ausschaltbare Förderpumpen in den Vor-und/oder Rücklaufleitungen,
ein ansteuerbares Mischventil zur Beeinflussung der Temperatur des durch die Heizkreisvorlaufleitung strömenden Heizmediums durch Mischung von wärmerem mit kälterem Heizmedium,
Temperatursensoren zur Gewinnung von Temperatur-Messwerten, sowie
elektronische Regelschaltungen zur Generierung von Steuersignalen für die Förderpumpen und für das Mischventil aus der Verknüpfung von Temperatur-Messwerten, wobei erfindungsgemäß
zwei oder mehr Temperatursensoren wärmeleitend mit dem im Speicherbehälter bevorrateten Heizmedium gekoppelt sind,
diese Temperatursensoren - in Schwerkraftrichtung gesehen - in verschiedenen Abständen über der Grundfläche des Speicherbehälters positioniert sind, und
die mit diesen Temperatursensoren ermittelten Temperatur-Messwerte an den Eingängen einer Regelschaltung zur Generierung von Steuersignalen für eine Förderpumpe in der Heizkesselvor- oder Heizkesselrücklaufleitung anliegen.

Bevorzugt ist eine Regelschaltung zur Generierung von Steuersignalen zum Ein- bzw. Ausschalten einer Förderpumpe in der Heizkesselvorlaufleitung und zum Ein-und Ausschalten des Brenners im Heizkessel ausgelegt.
Diese Regelschaltung weist Signaleingänge und Signalausgänge auf, wobei an den Signaleingängen die Temperatur-Meßwerte von den Temperatursensoren anliegen, die wärmeleitend mit dem im Speicherbehälter bevorrateten Heizmedium gekoppelt sind, ein Signalausgang zur Übermittlung von Steuersignalen zum Ein- bzw. Ausschalten mit der Förderpumpe verbunden ist, und ein weiterer Signalausgang an einem Signaleingang für einen Außentemperatur-Meßwert am Heizkessel anliegt.
Der letztgenannte Signalweg wird erfindungsgemäß zur Übertragung von Steuerbefehlen genutzt, die mittels der Regelschaltung aus den aktuellen Temperatur-Meßwerten abgeleitet werden, die vom Heizmedium im Speicherbehälter gewonnen werden, und die in Abhängigkeit von diesen Temperatur-Meßwerten einen Außentemperatur-Meßwert simulieren und an den Heizkessel melden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind drei Temperatursensoren wärmeleitend mit dem Heizmedium innerhalb des Speicherbehälters gekoppelt, wobei ein erster Temperatursensor in dem - jeweils auf die Schwerkraftrichtung bezogen - oberen Speicherbereich, ein zweiter Temperatursensor im unteren Speicherbereich nahe der Grundfläche des Speicherbehälters und ein dritter Temperatursensor im Speicherbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Temperatursensor positioniert ist.
Mittels der Regelschaltung werden die anliegenden Temperatur-Meßwerte wie folgt ausgewertet und zu Steuersignalen verarbeitet:
Aus dem von dem im oberen Speicherbereich positionierten Temperatursensor ermittelten Temperatur-Meßwert werden Einschaltsignale für den Brenner und die Förderpumpe gewonnen. Die aus den unteren Speicherbereichen gewonnenen Temperatur-Meßwerte dienen zu Erzeugung von Ausschaltsignalen für den Brenner und die Förderpumpe. Die Signalgewinnung erfolgt dabei jeweils durch Vergleich von Temperatur-Ist-Werten mit vorgegebenen Temperatur-Soll-Werten.
Die Ein- und Ausschaltsignale werden jeweils an den Heizkessel als auch an die Förderpumpe übermittelt. Für den Signaleingang am Heizkessel, der für einen Außentemperatur-Meßwert vorgesehen ist, erzeugt die Regelschaltung eine simulierte Außentemperatur, das heißt dem Heizkessel wird beispielsweise eine (tatsächlich außen nicht vorhandene) Temperatur von +25°C gemeldet, wenn der Temperatur-Soll-Wert in einem unteren Speicherbereich überschritten wird, oder beispielsweise eine (tatsächlich außen nicht vorhandene) Temperatur von -20°C gemeldet, wenn der Temperatur-Soll-Wert im oberen Speicherbereich unterschritten wird.
Auf diese Weise kennt der Brenner im Heizkessel nur die Zustände EIN und AUS und hat somit aufgrund der Wärmeaufnahmefähigkeit des Pufferspeichers die Möglichkeit, bei einer Wärmeanforderung im optimalen Bereich zu arbeiten.
Bei einer mit dieser Regelschaltung ausgestatteten Heizungsanlage ist die Schalthäufigkeit, insbesondere die Schalthäufigkeit beim Umschalten vom Sommer- auf den Winterbetrieb reduziert, da die Zerstörung der Schichtenspeicherung im Speicherbehälter weitestgehend vermieden wird. Damit sind auch die Nachteile behoben, die, wie bereits beschrieben, den Heizungsanlagen nach Stand der Technik anhaften.
Im besonderen Fall kann die vorbeschriebene Heizungsanlage mit einer Einrichtung zur Brauchwassererwärmung ausgerüstet sein, wobei hier unter Brauchwasser das zur Nutzung in Küche und Bad erwärmte Nutzwasser zu verstehen ist.
Diesbezüglich kann im Speicherbehälter eine von dem zu erwärmenden Brauchwasser durchflossene Brauchwasserblase zwecks Wärmeübertragung vom Heizmedium auf das Brauchwasser vorhanden sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß außer dem Speicherbehälter für das Heizwasser ein separater Brauchwasserspeicherbehälter vorgesehen ist, der über gesonderte Vor- und Rücklaufleitungen für das Heizmedium mit dem Heizkessel in Verbindung steht.
Im letzteren Fall ist im Brauchwasserspeicher ein vom Heizmedium durchflossener Wärmetauscher zur Wärmeübertragung vom Heizmedium auf das Brauchwasser vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist die Regelschaltung, welche die Steuersignale zum Ein- und Ausschalten des Brenners im Heizkessel und der Förderpumpe in der Heizkesselvorlaufleitung erzeugt, als gesonderte Baugruppe zum Nachrüsten in bestehende Heizungsanlagen ausgebildet.
Mit der Erfindung ist es möglich, die schwerkraftabhängige Schichtung des Heizmediums im Speicherbehälter weitestgehend beizubehalten, da über einen auf diese Weise als Pufferspeicher betriebenen Speicherbehälter aus einer hydraulischen Weiche in die einzelne Heizkreise gefördert wird. Hierdurch können die Heizkreispumpen von ihrer Leistung sehr klein gewählt werden. Wird aus einer hydraulischen Weiche mit Pumpen mit relativ geringer Leistung gefördert, hat das im Speicherbehälter bevorratete Heizmedium die Möglichkeit, eine optimale Schichtung auszubilden bzw. beizubehalten. Bei Entnahme von Heizwasser für den Heizkreis aus dem oberen Bereich des Speicherbehälters steigen dann wärmere Schichten aus dem unteren Bereich nach oben. Somit ergibt sich immer wieder eine physikalische Schichtung.
Zur Beeinflussung der Temperaturen im Heizkreis kann beispielsweise eine gesonderte Regelschaltung vorhanden sein, deren Signaleingänge mit Temperatursensoren in der Heizkreisvorlauf- oder Heizkreisrücklaufleitung und - sofern eine Außentemperatursteuerung des Heizkreises vorgesehen ist - einem Außentemperatursensor verbunden sind, und deren Signalausgänge am Mischventil und an einer Förderpumpe in der Heizkreisvorlauf- oder Heizkreisrücklaufleitung anliegen. Derartige Regelschaltungen zur Beeinflussung der Temperaturen im Heizkreis sind aus dem Stand der Technik bekannt und in Heizungsanlagen mit Heizkreisen zur Raumheizung in der Regel bereits vorhanden.
Im Falle einer Nachrüstung von öl- oder gasbeheizten Wärmeerzeugern mit eigener Regelung und Pumpensteuerung kann mittels der Abschaltung des Brenners aufgrund einer simulierten Temperatur an einem Signaleingang für einen Außentemperatur-Meßwert sowohl der Brenner als auch die Pumpe mit Nachlaufzeit ausgeschaltet werden, ohne daß hierbei die Funktion der Warmwasserbereitung beeinträchtigt wird. Dies ist besonders vorteilhaft anwendbar bei mittels Umschaltventil betriebenen Wärmeerzeugern mit nur einer Pumpe für Warmwasserbereitung und Heizkreis.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

FIg.1: den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage mit einem Heizkessel sowie mit einem Pufferspeicher und einem separaten Brauchwasserspeicher,
Fig.2: den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage, die mit einer in den Speicherbehälter für das Heizmedium integrierten Einrichtung zur Brauchwassererwärmung ausgestattet ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig.1 stellt schematisch den Aufbau einer Heizungsanlage mit einem Heizkessel 1 sowie mit separatem Brauchwasserspeicher 2 und einem Pufferspeicher 3 dar. Der Heizkessel 1 ist über eine Heizwasservorlaufleitung 4 und eine Heizwasserrücklaufleitung 5 mit dem Brauchwasserspeicher 2 verbunden. In der Heizwasservorlaufleitung 4 befindet sich eine Förderpumpe 6, die als Ladepumpe zur Brauchwassererwärmung dient. Optional kann die Förderpumpe 6 auch in der Rücklaufleitung 5 mit Fließrichtung zum Heizkessel 1 eingebaut sein.
Weiterhin ist der Heizkessel 1 über eine Heizkesselvorlaufleitung 7 und eine Heizkesselrücklaufleitung 8 mit dem Pufferspeicher 3 verbunden, wobei in die Heizkesselrücklaufleitung 8 eine Förderpumpe 9, die als sogenannte Kesselkreispumpe dient, eingeordnet.
Der Brauchwasserspeicher 2 dient zur Erwärmung des beispielsweise zur Benutzung durch eine Dusche 10 vorgesehenen Brauchwassers, das über einen Kaltwasserzulauf 11 in den - in Schwerkraftrichtung gesehen - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers 2 eingespeist wird. Innerhalb des Brauchwasserspeichers 2 befindet sich ein Wärmetauscher 12, der von dem über die Heizwasservorlaufleitung 4 zugeführten Heizmedium, im konkreten Beispiel Wasser und daher nachfolgend als Heizwasser bezeichnet, durchströmt wird und dabei die mit dem Heizwasser zugeführte Wärme an das Brauchwasser überträgt. Das dabei abgekühlte Heizwasser wird über die Heizwasserrücklaufleitung 5 zwecks Wiederaufheizung zum Heizkessel 1 zurück geführt.
An den Pufferspeicher 3 angeschlossen ist hier beispielsweise nur ein Heizkreis 13, der von Heizwasser aus dem Pufferspeicher 3 durchflossen wird. Das Heizwasser strömt durch eine Heizkreisvorlaufleitung 14, die über ein Mischventil 15 und eine Förderpumpe 16, hier als Heizkreispumpe dienend, zum Heizkreis 13 führt.
Der Pufferspeicher 3 weist eine im Vergleich zu seiner Grundfläche verhältnismäßig große Höhe auf, so daß sich innerhalb des Pufferspeichers 3 eine Schichtung des Heizwassers insofern ausbilden kann, als sich - in Schwerkraftrichtung gesehen - im oberen Bereich wärmeres, im unteren Bereich kälteres Heizwassers sammelt, sofern diese Schichtung nicht gestört wird. Demzufolge ist die Heizkreisvorlaufleitung 14 im oberen Bereich des Pufferspeichers 1 angeschlossen, so daß hier das wärmere Heizwasser entnommen und zum Heizkreis 13 befördert werden kann.
Im Heizkreis 13 befinden sich ein oder mehrere Wärmeüberträger, z.B. Raumheizkörper, die vom Heizwasser durchflossen werden, wobei die mittels des Heizwassers herangeführte Wärme an die Raumluft abgegeben wird. Das sich dadurch abgekühlte Heizwasser wird über eine Heizkreisrücklaufleitung 17 zum Pufferspeicher 3 zurückgeführt, die im unteren Bereich an den Pufferspeicher 3 angeschlossen ist.
Bei dem Mischventil 15 handelt es sich beispielhaft um einen 3-Wege-Mischer, der mit einem elektronisch ansteuerbaren Stellmotor gekoppelt ist und zur Einstellung der Temperatur des durch die Heizkreisvorlaufleitung 14 zum Heizkreis geförderten Heizwassers dient. Zu diesem Zweck ist einer der Wege des Mischventils 15 mit einer Verzweigung der Heizkreisrücklaufleitung 17 verbunden, durch welche abgekühltes Heizwasser in das Mischventil 15 gelangt und bei Bedarf in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur des Heizwassers in der Heizkreisvorlaufleitung 14 dem wärmeren, unmittelbar vom Pufferspeicher 3 kommenden Heizwasser beigemischt wird.
Diesbezüglich ist die Anlage mit einem Temperatursensor TV1 als Vorlauffühler ausgestattet, der mit einer externen Regelschaltung 18 verbunden ist. Weiterhin sei ein Außentemperatursensor AF2 vorhanden, der ebenfalls mit der externen Regelschaltung 18 verbunden ist. Mittels der Regelschaltung 18 werden Steuersignale für die als Heizkreispumpe arbeitende Förderpumpe 16 und für das Mischventil 15 erzeugt. Zur Übertragung dieser Steuersignale ist die Regelschaltung 18 über eine Steuerleitung PH1 mit der Förderpumpe 16 und über eine Steuerleitung MK1 mit dem Mischventil 1 5 verbunden.
Die Regelschaltung, 18 dient der Beeinflussung der Temperaturen im Heizkreis. Damit kann die Versorgung des Heizkreises 13 mit Heizwasser, das die jeweils erforderliche Temperatur hat, in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt werden. Diesbezüglich ist die Regelschaltung 18 über eine Steuerleitung 19 mit einer internen, dem Heizkessel 1 zugeordneten Regelschaltung 20 verbunden.
In analoger Weise können weitere, in Fig.1 nicht dargestellte Heizkreise über weitere Temperatursensoren TV2 sowie weitere Steuerleitungen PH2 bzw. MK2 von der externen Regelschaltung 18 angesteuert werden.
Die interne Regelschaltung 20 dient über die Steuerleitung 19 auch dazu, Betriebszustände für den Brauchwasserspeicher 2 zu regeln. Auch kann so die Spannungsversorgung über die gleiche Phase über den Heizungsnotschalter gewährleistet werden. Die Steuerung des Brauchwasserspeichers 2 ist weiterhin auch über die interne Regelung 20 möglich.
Erfindungsgemäß sind nun beispielsweise drei Temperatursensoren T1 , T2 und T3 wärmeleitend mit dem im Speicherbehälter bevorrateten Heizmedium gekoppelt, und es ist eine zusätzliche Regelschaltung 21 zur Generierung von Steuersignalen für die Förderpumpe 9 in der Heizkesselrücklaufleitung 8 vorgesehen. Die von den Temperatursensoren T1, T2 und T3 ermittelten Temperatur-Messwerte liegen über getrennte Signalleitungen an gesonderten Signaleingängen der Regelschaltung 21 an.
Ein erster Temperatursensor T1 ist in dem - jeweils auf die Schwerkraftrichtung bezogen - oberen Speicherbereich, ein zweiter Temperatursensor T2 im unteren Speicherbereich nahe der Grundfläche des Speicherbehälters und ein dritter Temperatursensor T3 im Speicherbereich zwischen dem ersten Temperatursensor T1 und dem zweiten Temperatursensor T2 positioniert.
In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel wird weiterhin davon ausgegangen, daß die dem Heizkessel 1 zugeordnete interne Regelschaltung 20 einen Signaleingang AF1 für einen weiteren Außentemperatursensor aufweist. Erfindungsgemäß ist die Regelschaltung 21 mit dem Signaleingang AF1 verbunden. Des weiteren ist ein Signalausgang der Regelschaltung 21 mit der Förderpumpe 9, der Kesselkreispumpe, verbunden.
Durch die Verbindung der Regelschaltung 21 mit dem Signaleingang AF1 erhält die interne Regelschaltung 20 von der Regelschaltung 21 erzeugte Temperaturwerte, die (tatsächlich nicht vorhandene) Außentemperaturen von beispielsweise -20°C bzw. +25°C simulieren. Die simulierten Außentemperaturwerte werden mittels der Regelschaltung aus den jeweils aktuell gemessenen Temperatur-Meßwerten abgeleitet, die mittels der Temperatursensoren T1, T2 und/oder T3 vom Heizwasser im Speicherbehälter 3 gewonnen werden, wie nachfolgend erläutert wird.
Dazu sei beispielhaft angenommen, daß der Pufferspeicher 3 eine kreisrunde Grundfläche mit einem Durchmesser von ca. 0,85 m sowie eine Höhe von etwa 1,75 m aufweist. Dies kann ein Pufferspeicher eines beliebigen Herstellers mit einem Speichervolumen von 0,5 m³ sein.
Der Temperatursensor T3 sei beispielsweise in einem Abstand von 0,85 m - in Schwerkraftrichtung gesehen - über der Grundfläche des Pufferspeichers 3 angeordnet. Der Temperatursensor T2 sei in einer Höhe von 0,3 m, und der Temperatursensor T1 in einer Höhe von 1,55 m über der Grundfläche des Pufferspeichers 3 positioniert.
Als Ausgangszustand bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs sei beispielhaft angenommen, daß vom Temperatursensor T1 eine Temperatur von 70°C, am Temperatursensor T2 eine Temperatur von 60°C, und am Temperatursensor T3 eine Temperatur von 65°C gemessen und an die Regelschaltung 21 übermittelt wird.
Aus der vom Temperatursensor T1 gemessenen Temperatur von 70°C erzeugt die Regelschaltung 21 eine simulierte Temperatur von +25°C, die über den Signaleingang AF1 als fiktive Außentemperatur an die interne Regelschaltung 20 gemeldet wird. In diesem Zustand sind die Förderpumpe 9 und der Brenner im Heizkessel 1 ausgeschaltet. Wärme zur Versorgung des Heizkreises 13 steht bereit.
Veranlaßt die Regelschaltung 18 in Abhängigkeit von einem mit dem Außentemperatürsensor AF2 gemessenen (und hier tatsächlich vorhandenen) Außentemperatur-Wert das Einschalten der Förderpumpe 16 und damit die Entnahme von Heizwasser aus dem oberen Speicherbereich, so verringern sich mit der Laufdauer der Förderpumpe 16 die mittels der Temperatursensoren T1, T2 und T3 gemessenen und an die Regelschaltung 21 gemeldeten Temperatur-Meßwerte.
Wird dabei ein Minimalwert von beispielsweise 45°C am Temperatursensor T1 unterschritten, so muß dem Pufferspeicher 3 vom Heizkessel 1 her über die Heizkesselvorlaufleitung 7 Wärme zugeführt werden. Dies geschieht, indem zu dem Zeitpunkt des Unterschreitens des Temperatur-Messwertes von 45°C am Temperatursensor T1 mittels der Regelschaltung 21 eine simulierte Temperatur von -20°C erzeugt und als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 der internen Regelung 20 gelegt wird.
Das hat zur Folge, daß der Brenner im Heizkessel 1 eingeschaltet wird und der Heizkessel 1 Wärme erzeugt und an das Heizwasser überträgt. Zeitgleich wird die Förderpumpe 9 über die Regelschaltung 21 eingeschaltet. Je nach Kesselart, Brennwert oder Niedertemperatur, kann eine Rücklauf-Temperaturanhebung, z.B. mittels eines RTL-Ventils, vorhanden sein für den Fall, daß das über die Rücklaufleitung 8 dem Heizkessel 1 zugeführte Heizwasser unzulässig kalt ist. Insbesondere bei Niedertemperaturkesseln wird damit die Kondensation im Kesselkörper verhindert.
Der Brenner im Heizkessel 1 bleibt so lange eingeschaltet, bis an der Position des Temperatursensors T2 eine voreingestellt Solltemperatur von beispielsweise 70°C im Pufferspeicher 3 gemessen wird. Zum Zeitpunkt des Überschreitens des Temperatur-Messwertes von 70°C am Temperatursensor T2 wird mittels der Regelschaltung 21 ein simulierter Temperaturwert von +25°C erzeugt und als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 der internen Regelung 20 gelegt.
Das bewirkt, daß der Brenner im Heizkessel 1 ausgeschaltet wird. Ebenso wird die Förderpumpe 9 sofort oder alternativ mit einer Nachlaufzeit von 1, 5 oder 10 Minuten ausgeschaltet. Die Nachlaufzeit stellt sicher, daß im Heizkessel 1 noch vorhandene Wärme in den Pufferspeicher 3 abgegeben wird, um Störungen durch Überhitzung des Heizkessels 1 zu vermeiden.
Alternativ dazu kann der Brenner im Heizkessel 1 auch so lange eingeschaltet bleiben, bis anstelle des Temperatursensors T2 mit dem Temperatursensor T3 eine voreingestellte Solltemperatur von z.B. 70°C im Pufferspeicher 3 gemessen und erst dann mittels der Regelschaltung 21 ein simulierter Temperaturwert von +25°C erzeugt und als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 gelegt wird.
Damit sind erfindungsgemäß Einschaltsignale über den Temperatursensor T1 und Ausschaltsignale entweder über den Temperatursensor T2 oder den Temperatursensor T3, jeweils in Verbindung mit den Regelschaltungen 20 und 21, generierbar.
Die Erzeugung der fiktiven Außentemperaturen mittels der Regelschaltung 21 wird beispielsweise wie folgt vorgenommen: Beim herkömmlichen Betreiben von Heizungsanlagen mit Außentemperaturregelung übermittelt ein im Freien angeordneter Außentemperatursensor einen von der Außentemperatur abhängigen elektrischen Widerstandswert, der beim Betreiben der Heizungsanlage nach Stand der Technik am Signaleingang AF1 der internen Regelschaltung 20 anliegen würde. Dieser Widerstandswert kann beispielsweise bei ausgeführten Heizungsanlagen bei einer gemessenen Außentemperatur von +25°C = 10,001 kohm, bei einer Außentemperatur von 0°C = 32,556 kOhm, bei einer Außentemperatur von -15°C = 72,510 kOhm betragen.
Um die (erfindungsgemäß vorgesehene) Bedingung zu erfüllen, daß bei einer beispielsweise vom Temperatursensor T1 gemessenen Heizwassertemperatur von 60°C eine simulierte Temperatur von +25°C als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 gelegt wird, muß die Regelschaltung 21 also einen Widerstandswert von 10,001 kOhm an die interne Regelschaltung 20 melden. Dies wird beispielsweise durch in die Regelschaltung 21 integrierte und entsprechend voreingestellte elektrische Widerstände erreicht.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird alternativ der Temperatursensor T2 oder der Temperatursensor T3 genutzt, um das Ausschaltsignal zu generieren. Im Rahmen der Erfindung liegt es dagegen aber auch, lediglich einen Temperatursensor zu verwenden und diesen je nach Bedarf alternativ bei T2 oder T3 zu positionieren, um die entsprechenden Temperatur-Messwerte zu erhalten.
Mit der Nutzung entweder des Temperatursensors T2 oder des Temperatursensors T3 oder der eines Temperatursensors entweder an der Position T2 oder T3 kann die Anpassung der Heizungsanlage beispielsweise an den unterschiedlichen Wärmebedarf in der Sommer- und Winterperiode am selben Standort oder auch an den unterschiedlichen Wärmebedarf bei Einsatz derselben Heizungsanlage an verschiedenen, sich bezüglich klimatischer Bedingungen unterscheidender Standorte angepaßt werden.
Im konkreten Fall können die Temperatursensoren T1, T2 und T3 als Anlege- oder Klemmfühler ausgebildet sein oder auch mittels Tauchhülsen in den Pufferspeicher 3 eingebracht werden. Letzteres ist aufgrund der höheren Messgenauigkeit zu bevorzugen, die Anbringung als Klemmfühler beispielsweise mittels einer Klemmleiste bietet allerdings den Vorteil einer hohen Variabilität beim Umsetzen der Fühler.
Das Speichervolumen im Pufferspeicher 3 steht im Vergleich zu der Heizleistung des Heizkessels 1 und sollte 10 bis 12 Liter je kW nicht unterschreiten. Ist das Speichervolumen verhältnismäßig groß, z.B. aufgrund der Einbindung eines Festbrennstoffkessels, bei dem für die Förderung mindestens 55 Liter je kW gefordert werden, kann die Temperaturmessung an der beispielhaft angegebenen Position des Temperatursensors T2 entfallen, um die Bereitstellung einer zu großen Wärmemenge zu verhindern.
Fig.2 stellt schematisch den Aufbau einer Heizungsanlage mit einem kombinierten Speicher 22 für erwärmtes Brauch- und Heizwasser dar. Hier ist im Speicher 22 eine Brauchwasserblase 23 zwecks Wärmeübertragung vom Heizwasser auf das Brauchwasser vorhanden.
Soweit die Baugruppen der Heizungsanlage nach Fig.1 auch für die Heizungsanlage nach Fig.2 gelten, sind der Übersichtlichkeit halber auch dieselben Bezugszeichen gewählt worden.
Vergleichbar zu der Heizungsanlage nach Fig.1 sind in der Heizungsanlage nach Fig.2 ebenfalls beispielhaft drei Temperaturfühler T1 , T2 und T3 vorgesehen, die, ebenfalls in unterschiedlichen Höhen über der Grundfläche des kombinierten Speichers 22 angeordnet, mit dem Heizwasser im kombinierten Speicher 22 wärmeleitend in Verbindung stehen. Die Verknüpfung der von den Temperatursensoren T1, T2 und T3 ermittelten und zur Regelschaltung 21 übertragenen Temperatur-Meßwerte erfolgt in vergleichbarer Weise wie bei der Heizungsanlage nach Fig.1.
Der Unterschied besteht hier lediglich darin, daß bei dieser Ausführung der Erfindung der Einsatz von drei Temperatursensoren T1, T2 und T3 zu bevorzugen ist, da die am Markt befindlichen Speicher zumeist für ein Heizwasservolumen von 600 Litern und ein Brauchwasservolumen von 150 Litern ausgelegt sind. So kann im Sommerbetrieb über den Temperatursensor T3 das Brauchwasser in der Brauchwasserblase 23, die sich im oberen Teil des kombinierten Speichers 22 befindet, bereit gestellt werden.
Sind Solarkollektoren zum Zweck der Trinkwasserbereitung installiert, so wird der Brenner im Heizkessel 1 im Sommer dennoch nicht eingeschaltet, da das erwärmte Wasser im kombinierten Speicher nach oben steigt und dem Temperatursensor T1 ausreichend Wärme signalisiert. Ist diese nicht vorhanden, wird mittels Temperatursensor T1 der Brenner gestartet und mittels Temperatursensor T3 in einer so genannten Sommerschaltung die Warmwasserbereitung wieder beendet.
Der Temperatursensor T2 wird in diesem Fall so plaziert, daß ein verhältnismäßig kalter Bereich im unteren Teil des kombinierten Speichers 22 verbleibt. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei solarer Heizungsunterstützung ein Wärmeübertrag an das Heizmedium stattfinden kann. Der Temperatursensor T2 kommt weiterhin im Winterbetrieb zum Einsatz, wenn Heizwärme für den Heizkreis 13 benötigt wird.
Als Ausgangszustand bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs sei angenommen, daß vom Temperatursensor T1 eine Temperatur von 60°C, am Temperatursensor T2 eine Temperatur von 50°C und am Temperatursensor T3 eine Temperatur von 55°C gemessen und an die Regelschaltung 21 übermittelt wird. Über den Signaleingang AF1 wird zeitgleich eine simulierte Temperatur von +25°C als fiktive Außentemperatur an die interne Regelschaltung 20 gemeldet. In diesem Zustand sind die Förderpumpe 9 und der Brenner im Heizkessel ausgeschaltet, Wärme für den Heizkreis 13 und zur Brauchwassererwärmung steht bereit.
Veranlaßt die Regelschaltung 18 in Abhängigkeit von einem mit dem Außentemperatursensor AF2 gemessenen (und hier tatsächlich vorhandenen) Außentemperaturwert das Einschalten der Förderpumpe 16 und damit die Entnahme von Heizwasser aus dem oberen Speicherbereich, oder wird Brauchwasser aus der Brauchwasserblase 23 entnommen, so verringern sich mit der Laufdauer der Förderpumpe 16 die mittels der Temperatursensoren T1, T2 und T3 gemessenen und an die Regelschaltung 21 gemeldeten Temperatur-Meßwerte.
Wird dabei ein Minimalwert von beispielsweise 45°C am Temperatursensor T1 unterschritten, so muß dem kombinierten Speicher 22 vom Heizkessel 1 her über die Heizkesselvorlaufleitung 7 Wärme zugeführt werden. Dies geschieht, indem zu dem Zeitpunkt des Unterschreitens des Temperatur-Messwertes von 45°C am Temperatursensor T1 mittels der Regelschaltung 21 ein simulierter Temperaturwert von - 20°C erzeugt und als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 der internen Regelung 20 gelegt wird.
Das hat zur Folge, daß der Brenner im Heizkessel 1 eingeschaltet wird und der Heizkessel 1 Wärme erzeugt und an das Heizwasser überträgt. Zeitgleich wird die Förderpumpe 9 über die Regelschaltung 21 eingeschaltet. Je nach Kesselart, Brennwert oder Niedertemperatur, kann auch hier eine Rücklauf-Temperaturanhebung, z.B. mittels eines RTL-Ventils, vorhanden sein für den Fall, daß das über die Rücklaufleitung 8 zum Heizkessel 1 zugeführte Heizwasser unzulässig kalt ist. Insbesondere bei Niedertemperaturkesseln wird damit die Kondensation im Kesselkörper verhindert.
Der Brenner im Heizkessel 1 bleibt so lange eingeschaltet, bis an der Position des Temperatursensors T2 eine voreingestellt Solltemperatur von z.B. 60°C im kombinierten Speicher 22 gemessen wird. Zum Zeitpunkt des Überschreitens des Temperatur-Messwertes von 60°C am Temperatursensor T2 wird mittels der Regelschaltung 21 ein simulierter Temperaturwert von -20°C erzeugt und als fiktive Außentemperatur an den Signaleingang AF1 der internen Regelung 20 gelegt.
Das bewirkt, daß der Brenner im Heizkessel 1 ausgeschaltet wird. Ebenso wird die Förderpumpe 9 sofort oder alternativ mit einer Nachlaufzeit von 1, 5 oder 10 Minuten ausgeschaltet. Die Nachlaufzeit stellt sicher, daß im Heizkessel 1 noch vorhandene Wärme in den kombinierten Speicher 22 abgegeben wird, um Störungen durch Überhitzung des Heizkessels 1 zu vermeiden.
Damit sind auch hier erfindungsgemäß ein Einschaltsignal über den Temperatursensor T1 und jeweils ein Ausschaltsignal über die Temperatursensoren T2 und T3 in Verbindung mit den Regelschaltungen 20 und 21 generierbar.
Die Temperatursensoren T2 und T3 können auch hier wahlweise bzw. alternativ genutzt, um das Ausschaltsignal zu generieren, und es ist auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung denkbar, lediglich einen Temperatursensor zu verwenden und diesen je nach Bedarf bei T2 oder T3 zu positionieren, um die entsprechenden Temperatur-Meßwerte zu erhalten. So kann die Anpassung auch dieser Heizungsanlage beispielsweise an den unterschiedlichen Wärmebedarf in der Sommer- und Winterperiode am selben Standort oder an den unterschiedlichen Wärmebedarf bei Einsatz derselben Heizungsanlage an verschiedenen, sich bezüglich klimatischer Bedingungen unterscheidender Standorte angepaßt werden.
Auch hier können die Temperatursensoren T1, T2 und T3 als Anlege- oder Klemmfühler ausgebildet sein oder auch mittels Tauchhülsen in den kombinierten Speicher 22 eingebracht werden.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, die Regelschaltungen 19, 20 und 21 wie vorstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben als gesonderte Baugruppen auszuführen und körperlich und räumlich getrennt anzuordnen, sondern es liegt ausdrücklich im Rahmen der Erfindung, die Regelschaltungen technisch miteinander zu verflechten, als einheitliche Baugruppe auszuführen und die Heizungsanlage damit auszustatten.
Die getrennte Ausführung hat lediglich den Vorteil, daß bestehende Heizungsanlagen mit Außentemperaturführung mit der Regelschaltung 21 in unkomplizierter Weise nachgerüstet werden können.

Bezugszeichenliste

1: Heizkessel
2: Brauchwasserspeicher
3: Pufferspeicher
4: Heizwasservorlaufleitung
5: Heizwasserrücklaufleitung
6: Förderpumpe
7: Heizkesselvorlaufleitung
8: Heizkesselrücklaufleitung
9: Förderpumpe
10: Dusche
11: Kaltwasserzu lauf
12: Wärmetauscher
13: Heizkreis
14: Heizkreisvorlaufleitung
1 5: Mischventil
16: Förderpumpe
17: Heizkreisrücklaufleitung
18: Regelschaltung
19: Steuerleitung
20: Regelschaltung
21: Regelschaltung
22: Kombinierter Speicher
23: Brauchwasserblase
TV1, TV2: Temperatursensoren
AF2: Außentemperatursensor
AF1: Signaleingang für Außentemperatursensor
PH1 , PH2: Steuerleitungen
MK1 , MK2: Steuerleitungen
T1 , T2, T3: Temperatursensoren

Claims

Verfahren zur Regelung einer Heizungsanlage, die zur Raumheizung und/oder zur Brauchwassererwärmung vorgesehen ist und bei der ein in einem Speicherbehälter (3) bevorratetes, zu erwärmendes Heizmedium vorhanden ist, umfassend die Verfahrensschritte:
- Messung von Temperaturen des Heizmediums im Speicherbehälter (3) in zwei oder mehr - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unterschiedlichen Höhen über der Grundfläche des Speicherbehälters (3),

- Verknüpfung der dabei gewonnenen Temperatur-Messwerte zwecks Gewinnung von Steuersignalen, die zu einer bedarfsabhängigen Erwärmung des Heizmediums verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung einer außentemperaturgesteuerten Heizungsanlage, wobei aus den Temperatur-Messwerten ein Steuersignal gewonnen wird, das als Äquivalent für einen Außentemperatur-Messwert genutzt und anstelle eines Außentemperatur-Messwertes an den Signaleingang einer Regelschaltung (20) gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Steuersignale zum Ein- oder Ausschalten einer Förderpumpe (9) für das Heizmedium und/oder zum Ein- oder Ausschalten eines Brenners zur Erwärmung des Heizmediums gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem Steuersignale zum Einschalten in Abhängigkeit von einem Temperatur-Messwert aus einem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - oberen Bereich des Speicherbehälters (3) und Steuersignale zum Ausschalten in Abhängigkeit von mindestens einem Temperatur-Messwert aus einem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unteren Bereich des Speicherbehälters (3) gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Steuersignale zum Ausschalten in Abhängigkeit von zwei Temperatur-Messwerten aus - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unterschiedlichen Höhen im unteren Bereich des Speicherbehälters (3) gewonnen werden.
Verfahren einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem zur Erwärmung des Heizmediums neben Öl oder Gas weitere Energiequellen, wie Festbrennstoffe, Solarkollektoren und/oder Kaminofeneinsätze, genutzt werden, wobei die Energiequelle Öl- oder Gas nur dann genutzt wird, wenn nicht genügend Energie von den anderen Quellen zur Verfügung gestellt werden kann.
Heizungsanlage, mindestens umfassend
- einen Heizkessel (1) mit Brenner zur Erwärmung eines Heizmediums, bevorzugt von Wasser,

- einen Speicherbehälter (3) für das erwärmte Heizmedium, der über eine Heizkesselvorlaufleitung (7) und eine Heizkesselrücklaufleitung (8) für das Heizmedium mit dem Heizkessel (1) in Verbindung steht,

- einen oder mehrere vom Heizmedium durchflossene Wärmeüberträger, die über eine Heizkreisvorlaufleitung (14) und eine Heizkreisrücklaufleitung (17) für das Heizmedium mit dem Speicherbehälter (3) verbunden sind,

- durch Steuersignale ein- und ausschaltbare Förderpumpen (9, 16) in den Vor- und/oder Rücklaufleitungen,

- ein ansteuerbares Mischventil (1 5) zur Beeinflussung der Temperatur des durch die Heizkreisvorlaufleitung (14) strömenden Heizmediums durch Mischung von wärmerem und kälterem Heizmedium,

- Temperatursensoren (T) zur Gewinnung von Temperatur-Messwerten, sowie

- elektronische Regelschaltungen zur Generierung von Steuersignalen für die Förderpumpen und für das Mischventil (1 5) aus der Verknüpfung von Temperatur-Messwerten,
dadurch gekennzeichnet, daß
- zwei oder mehr Temperatursensoren (T) wärmeleitend mit dem im Speicherbehälter (3) bevorrateten Heizmedium gekoppelt sind,

- diese Temperatursensoren (T) - in Schwerkraftrichtung gesehen - in verschiedenen Abständen über der Grundfläche des Speicherbehälters (3) positioniert sind, und

- die mit diesen Temperatursensoren (T) ermittelten Temperatur-Messwerte an den Eingängen einer Regelschaltung (21) zur Generierung von Steuersignalen für den Brenner und/oder für eine Förderpumpe (9) in der Heizkesselvorlaufleitung (7) oder Heizkesselrücklaufleitung (8) anliegen.
Heizungsanlage nach Anspruch 7, bei der mindestens einer der Temperatursensoren (AF2) zur Messung der Außentemperatur vorgesehen ist und die Förderpumpe (9) in Abhängigkeit von den mit den Temperatursensoren (T) ermittelten Temperatur-Messwerten ein- und ausgeschaltet und/oder das Mischventil (15) in Abhängigkeit von den mit den Temperatursensoren (T) ermittelten Temperatur-Messwerten angesteuert wird.
Heizungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, bei der zwei Temperatursensoren (T1, T2) innerhalb des Speicherbehälters (3) wärmeleitend mit dem Heizmedium gekoppelt sind, wobei
- ein erster Temperatursensor (T1) in dem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen

- oberen Bereich des Speicherbehälters (3) angeordnet ist, und

- ein zweiter Temperatursensor (T2) in dem - auf die Schwerkraftrichtung bezogen - unteren Bereich des Speicherbehälters (3) zwischen dessen Grundfläche und der Position des ersten Temperatursensors (T1) angeordnet ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welcher Mittel vorhanden sind zur wärmeleitenden Kopplung des zweiten Temperatursensors (T2) mit dem Heizmedium wahlweise in unterschiedlichen Höhen im unteren Bereich des Speicherbehälters (3) zwischen dessen Grundfläche und der Position des ersten Temperatursensors (T1).
Heizungsanlage nach Anspruch 10, bei der drei Temperatursensoren (T1, T2, T3) innerhalb des Speicherbehälters (3) wärmeleitend mit dem Heizmedium gekoppelt sind, wobei
- ein erster Temperatursensor (T1) in dem - jeweils auf die Schwerkraftrichtung bezogen - oberen Speicherbereich,

- ein zweiter Temperatursensor (T2) im unteren Speicherbereich nahe der Grundfläche des Speicherbehälters und

- ein dritter Temperatursensor (T3) im Speicherbereich zwischen dem ersten Temperatursensor (T1) und dem zweiten Temperatursensor (T2) positioniert ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 1 1 , bei der die Regelschaltung (21) drei mit den Temperatursensoren (T1, T2, T3) im Speicherbehälter (3) verbundene Signaleingänge sowie einen weiteren Signaleingang aufweist, der mit dem Außentemperatursensor (AF1) verbunden ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei der mit den Temperatursensoren (T1, T2, T3) ermittelten Temperatur-Messwerte innerhalb der Regelschaltung (21) zur Gewinnung eines Steuersignal verknüpft sind, das als Äquivalent für einen Außentemperatur-Messwert anstelle eines Außentemperatur-Messwertes am Signaleingang einer internen Regelschaltung (20) einer zur Außentemperatursteuerung vorgesehenen Heizungsanlage anliegt, und am Signalausgang der Regelschaltung (21) Steuersignale zum Ein- oder Ausschalten des Brenners und/oder der Förderpumpe (9) in der Heizkesselvorlaufleitung (7) verfügbar sind.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei der eine Einrichtung zur Brauchwassererwärmung vorhanden ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 14, bei welcher im Speicherbehälter (3) eine vom Brauchwasser durchflossene Brauchwasserblase (23) zwecks Wärmeübertragung vom Heizmedium auf das Brauchwasser vorhanden ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 14, bei welcher außer dem Speicherbehälter (3) für das Heizmedium ein Brauchwasserspeicherbehälter (2) vorgesehen ist.
Heizungsanlage nach Anspruch 16, bei der im Brauchwasserspeicher (2) ein vom Heizmedium durchflossener Wärmetauscher (12) zur Wärmeübertragung vom Heizmedium auf das Brauchwasser vorhanden ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 17, bei welcher die Regelschaltung (21) als separate Baugruppe ausgebildet und zur Nachrüstung in bestehende Heizungsanlagen vorgesehen ist.
Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei welcher die Regelschaltung (21) in die interne Regelschaltung (20) integriert ist.