EP2501999A2 - Heizungsanlage und verfahren zum betrieb dieser anlage - Google Patents

Heizungsanlage und verfahren zum betrieb dieser anlage

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EP2501999A2
EP2501999A2 EP10805382A EP10805382A EP2501999A2 EP 2501999 A2 EP2501999 A2 EP 2501999A2 EP 10805382 A EP10805382 A EP 10805382A EP 10805382 A EP10805382 A EP 10805382A EP 2501999 A2 EP2501999 A2 EP 2501999A2
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EP
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heater
control unit
process parameter
heating system
heaters
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EP10805382A
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English (en)
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Inventor
Stefan Eitzenhoefer
Ingo Seliger
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Viessmann Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/80—Electric generators driven by external combustion engines, e.g. Stirling engines
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/20—Additional heat sources for supporting thermal peak loads
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
    • F24D2200/043—More than one gas or oil fired boiler

Definitions

  • the invention relates to a heating system according to the preamble of patent claim 1 and a method for operating this system according to the preamble of patent claim 4.
  • a heating system with a first and a second heater and a common control unit, wherein the first and second heater with the same fluid fuel (in particular oil or gas) operable and controllable by means of the control unit is generally known, so there is no particular in this regard requires written proof.
  • Such a heating system is usually connected via a (single) connection with a fuel source (gas or oil connection).
  • a gas or oil meter is also regularly attached to this connection so that the total consumption of the heating system can be determined.
  • the invention has for its object to be able to determine the individual consumption of the heaters in a heating system of the type mentioned, without, which would be obvious to position each a gas or oil meter in front of each heater.
  • the heating system can also include more than two heaters.
  • At least one time-dependent process parameter of the control unit is provided or used as a basis for calculating fuel consumption values of the first and / or second heater.
  • the consumption (gas or oil) of the heaters is calculated in each case on the basis of process parameters present in the control unit, which will be described in more detail below. As explained above, it is possible in this way to dispense with a second, cost-intensive fuel meter.
  • the one heater is designed as a so-called CHP heater, ie as a heater with combined heat and power, and the other heater as a commercial boiler, especially as a peak load boiler.
  • CHP heater ie as a heater with combined heat and power
  • the other heater as a commercial boiler, especially as a peak load boiler.
  • FIG 1 shows schematically the heating system according to the invention with two heaters
  • FIG. 2 shows a diagram of the time course of a process parameter.
  • the heating system illustrated in Figure 1 consists of a first and a second heater 1, 2 and a common, the interaction of the heaters' 1, 2-regulating control unit 3.
  • the one heater 1 is designed as a so-called CHP heater, in particular as a Stirling engine. This heater 1 serves to cover a base load and generates both heat (indicated by the reference numeral 4) and electricity (indicated by the reference numeral 5).
  • the other heater 2 is designed as a conventional boiler and is used to cover heat peak loads used (again indicated by the reference numeral 4). Both heaters 1, 2 are operated with the same fluid fuel, in particular gas, wherein the reference numeral 6 illustrates the fuel supply.
  • At least one time-dependent process parameters (if desired or favorable, several possible) of the control unit 3 as a basis for calculating fuel consumption of the first and / or second heater 1, 2 is provided or used. This is preferably done by integrating the process parameter over time and determining therefrom and by means of a predetermined correlation the fuel consumption value.
  • the predetermined correlation is stored in particular in the form of a data record or a data curve in the control unit 3 and assigns a fuel consumption value to each process parameter integral value.
  • an electric power generated by the heater 1 designed as a cogeneration heater is used. Knowing the efficiency of the CHP heater can be deduced on the basis of the electrical power generated in a time interval on the fuel consumption.
  • a speed of at least one arranged on one of the two heaters 1, 2 burner fan is used as a process parameter, which includes the option to consider the speeds of several fans of the heaters 1, 2. From the speed, the amount of air delivered in a time interval and thus ultimately the so-called air ratio and the amount of fuel consumed can be determined.
  • a temperature measured at one of the two heaters 1, 2 is used as the process parameter, since it is also possible to deduce the fuel consumption from this (given a known or predetermined correlation with the amount of energy consumed).
  • control values for gas volume control elements for example the drive current, the voltage or the electrical power consumption of a gas fitting
  • step positions of an air circulator are used.
  • steering valve motor or a position motor for the throttle position into consideration.
  • FIG. 2 plots the course of a method parameter V (t) over time t. If one integrates this process parameter, for example, between the time limits ti and t 2 , this results in a specific scalar value. For this purpose, the fuel consumption value for this period can be calculated by means of the abovementioned, previously determined and stored correlation.
  • either the consumption of one, the other or both heaters 1, 2 can be calculated, wherein optionally also the total consumption via a corresponding, on the gas supply line (see reference numeral 6) arranged counter consideration place. It is crucial that thanks to the inventive solution with the process parameters on separate counters on the individual heaters 1, 2 can be dispensed with.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage und ein Verfahren zum Betrieb dieser Anlage, umfassend ein erstes und ein zweites Heizgerät (1, 2) und eine gemeinsame Regelungseinheit (3), wobei das erste und zweite Heizgerät (1, 2) mit dem gleichen fluiden Brennstoff betreibbar und mittels der Regelungseinheit (3) regelbar ausgebildet sind. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein zeitabhängiger Verfahrensparameter der Regelungseinheit (3) als Berechnungsgrundlage zur Bestimmung von Brennstoffverbrauchswerten des ersten und/oder zweiten Heizgeräts (1, 2) vorgesehen ist bzw. verwendet wird.

Description

Heizungsanlage und Verfahren zum Betrieb dieser Anlage
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb dieser Anlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Eine Heizungsanlage mit einem ersten und einem zweiten Heizgerät und einer gemeinsamen Regelungseinheit, wobei das erste und zweite Heizgerät mit dem gleichen fluiden Brennstoff (insbesondere Öl oder Gas) betreibbar und mittels der Regelungseinheit regelbar ausgebildet sind, ist allgemein bekannt, so dass es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf.
Eine solche Heizungsanlage ist in der Regel über einen (einzigen) Anschluss mit einer Brennstoffquelle (Gas- oder Ölan- schluss) verbunden. An diesem Anschluss ist regelmäßig auch ein Gas- oder Ölzähler angebracht, so dass der Gesamtverbrauch der Heizungsanlage bestimmbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art auch den Einzelverbrauch der Heizgeräte bestimmen zu können, und zwar ohne, was naheliegend wäre, jeweils einen Gas- bzw. Ölzähler vor das jeweilige Heizgerät zu positionieren.
Diese Aufgabe ist mit einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gegenständlich gelöst. Verfahrensmäßig lösen die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 4 diese Aufgabe. Selbstverständlich kann die Heizungsanlage dabei auch mehr als zwei Heizgeräte umfassen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Nach der Erfindung ist bzw. wird also mindestens ein zeitabhängiger Verfahrensparameter der Regelungseinheit als Berechnungsgrundlage zur Bestimmung von Brennstoffverbrauchswerten des ersten und/oder zweiten Heizgeräts vorgesehen bzw verwendet .
Mit anderen Worten wird der Verbrauch (Gas oder Öl) der Heizgeräte erfindungsgemäß jeweils auf Basis in der Regelungseinheit vorliegender Verfahrensparameter berechnet, was weiter unten noch genauer beschrieben wird. Wie eingangs erläutert, ist es auf diese Weise möglich, auf einen zweiten, kostenintensiven Brennstoffzähler zu verzichten.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das eine Heizgerät als so genanntes KWK-Heizgerät , also als Heizgerät mit Kraft-Wärme- Kopplung, und das andere Heizgerät als handelsüblicher Heizkessel, insbesondere als Spitzenlastkessel, ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es bei einer Heizungsanlage dieser Art, den durch das KWK-Heizgerät verbrauchten Brennstoffanteil separat zu ermitteln, was insbesondere bezüglich möglicher Steuererstattungsansprüche von großem Vorteil ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Der Vollständigkeit halber wird noch auf die DE 199 16 186 C2 verwiesen, aus der eine Heizungsanlage bekannt ist, die ein Heizgerät, das mit einem fluiden Brennstoff betreibbar ist, und eine Regeleinheit umfasst, bei der ein zeitabhängiger Verfahrensparameter als Berechnungsgrundlage zur Bestimmung des Brennstoffverbrauchs des Heizgerätes vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Heizungsanlage bzw. das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich ihrer bzw. seiner vorteilhafte (n) Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1 schematisch die erfindungsgemäße Heizungsanlage mit zwei Heizgeräten und
Figur 2 als Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Verfahrensparameters .
Die in Figur 1 dargestellte Heizungsanlage besteht aus einem ersten und einem zweiten Heizgerät 1, 2 und einer gemeinsamen, das Zusammenspiel der Heizgeräte' 1, 2 regelnden Regelungseinheit 3. .Das eine Heizgerät 1 ist dabei als so genanntes KWK- Heizgerät, insbesondere als Stirling-Motor, ausgebildet. Dieses Heizgerät 1 dient zur Deckung einer Grundlast und erzeugt sowohl Wärme (angedeutet über das Bezugszeichen 4) als auch Strom (angedeutet über das Bezugszeichen 5) . Das andere Heizgerät 2 ist als gewöhnlicher Heizkessel ausgebildet und wird zur Deckung von Wärmespitzenlasten verwendet (wiederum angedeutet über das Bezugszeichen 4) . Beide Heizgeräte 1, 2 werden mit dem gleichen fluiden Brennstoff, insbesondere Gas, betrieben, wobei das Bezugszeichen 6 die Brennstoffversorgung verdeutlicht.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Heizungsanlage ist nun, dass mindestens ein zeitabhängiger Verfahrensparameter (es sind falls gewünscht oder günstig auch mehrere möglich) der Regelungseinheit 3 als Berechnungsgrundlage zur Bestimmung von Brennstoffverbrauchswerten des ersten und/oder zweiten Heizgeräts 1, 2 vorgesehen ist bzw. verwendet wird. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass der Verfahrensparameter über die Zeit integriert und hieraus und mittels einer vorbestimmten Korrelation der Brennstoffverbrauchswert bestimmt wird. Die vorbestimmte Korrelation ist dabei insbesondere in Form eines Datensatzes bzw. einer Datenkurve in der Regelungseinheit 3 gespeichert und weist jedem Verfahrensparameter-In- tregralwert einen Brennstoffverbrauchswert zu.
Bezüglich des genannten Verfahrensparameters wird nach einer Lösung der Erfindung eine von dem als KWK-Heizgerät ausgebildeten Heizgerät 1 erzeugte elektrische Leistung verwendet. In Kenntnis des Wirkungsgrades des KWK-Heizgerätes kann auf Basis der in einem Zeitintervall erzeugten elektrische Leistung auf den Brennstoffverbrauch rückgeschlossen werden.
Nach einer anderen Lösung der Erfindung wird als Verfahrensparameter eine Drehzahl mindestens eines an einem der beiden Heizgeräte 1, 2 angeordneten Brennergebläses verwendet, was die Option umfasst, auch die Drehzahlen mehrerer Gebläse der Heizgeräte 1, 2 zu berücksichtigen. Aus der Drehzahl kann die in einem Zeitintervall geförderte Luftmenge und damit letztlich über die so genannte Luftzahl auch die verbrauchte Brennstoffmenge ermittelt werden.
Ferner wird nach einer weiteren Lösung der Erfindung als Verfahrensparameter eine an einem der beiden Heizgeräte 1, 2 gemessene Temperatur verwendet, da auch aus dieser (bei bekannter bzw. vorgegebener Korrelation zur verbrauchten Energiemenge) auf den Brennstoffverbrauch rückgeschlossen werden kann.
Außerdem kommen als Verfahrensparameter beispielsweise Ansteuerwerte für Gasmengenstellorgane (zum Beispiel der Ansteuer- strom, die Spannung oder die elektrische Leistungsaufnahme einer Gasarmatur) oder auch die Schrittstellungen eines Luftum- lenkventilmotors bzw. eines Stellungsmotors für die Drosselklappenstellung in Betracht.
In Figur 2 ist der Verlauf eines Verfahrensparameters V(t) über der Zeit t aufgetragen. Integriert man diesen Verfahrensparameter zum Beispiel zwischen den Zeitgrenzen ti und t2, so ergibt sich daraus ein bestimmter skalarer Wert. Zu diesem kann über die erwähnte, vorab bestimmte und abgespeicherte Korrelation der Brennstoffverbrauchswert für diesen Zeitraum berechnet werden .
Je nach dem, welche Verfahrensparameter Verwendung finden, kann dabei entweder der Verbrauch des einen, des anderen oder beider Heizgeräte 1, 2 berechnet werden, wobei hilfsweise gegebenenfalls auch noch der Gesamtverbrauch über einen entsprechenden, an der Gaszufuhrleitung (siehe Bezugszeichen 6) angeordneten Zähler Berücksichtigung findet. Entscheidend ist, dass dank der erfindungsgemäßen Lösung mit den Verfahrensparametern auf separate Zähler an den einzelnen Heizgeräten 1, 2 verzichtet werden kann .
Bezugszeichenliste
1 erstes Heizgerät
2 zweites Heizgerät
3 Regelungseinheit
4 Wärme
5 Strom
6 Gas

Claims

Patentansprüche
1. Heizungsanlage, umfassend ein erstes und ein zweites Heizgerät (1, 2) und eine gemeinsame Regelungseinheit (3) , wobei das erste und zweite Heizgerät (1, 2) mit dem gleichen fluiden Brennstoff betreibbar und mittels der Regelungseinheit (3) regelbar ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein zeitabhängiger Verfahrensparameter der Regelungseinheit (3) als Berechnungsgrundlage zur Bestimmung von Brennstoffverbrauchswerten des ersten und/oder zweiten Heizgeräts (1, 2) vorgesehen ist.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der beiden Heizgeräte (1) als KWK-Heizgerät , insbesondere als Stirling-Motor, zur Wärme- und Stromerzeugung ausgebildet ist.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der beiden Heizgeräte (2) als Heizkessel zur Wärmeerzeugung ausgebildet ist.
4. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, umfassend ein erstes und ein zweites Heizgerät (1, 2) und eine gemeinsame Regelungseinheit (3) , wobei das erste und zweite Heizgerät (1, 2) mit dem gleichen fluiden Brennstoff betrieben und mittels der Regelungseinheit (3) geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein zeitabhängiger Verfahrensparameter der Regelungseinheit (3) als Berechnungsgrundlage zur Bestim- mung von Brennstoffverbrauchswerten des ersten und/oder zweiten Heizgeräts (1, 2) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verfahrensparameter über die Zeit integriert und hieraus und mittels einer vorbestimmten Korrelation der Brennstoffverbrauchswert bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Verfahrensparameter eine von einem als KWK-Heizge- rät ausgebildeten Heizgerät (1) erzeugte elektrische Leistung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Verfahrensparameter eine Drehzahl eines an einem der beiden Heizgeräte (1, 2) angeordneten Brennergebläses verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Verfahrensparameter eine an einem der beiden Heizgeräte (1, 2) gemessene Temperatur verwendet wird.
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