EP4176208A1 - Verfahren zum betrieb einer überwachungsvorrichtung zur überwachung einer heizungsanlage, überwachungsvorrichtung und heizungsanlage mit der überwachungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer überwachungsvorrichtung zur überwachung einer heizungsanlage, überwachungsvorrichtung und heizungsanlage mit der überwachungsvorrichtung

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Publication number
EP4176208A1
EP4176208A1 EP21728864.6A EP21728864A EP4176208A1 EP 4176208 A1 EP4176208 A1 EP 4176208A1 EP 21728864 A EP21728864 A EP 21728864A EP 4176208 A1 EP4176208 A1 EP 4176208A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating system
values
pressure
monitoring device
secondary side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21728864.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Liebl
Thomas Matthis
Simone Kraemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4176208A1 publication Critical patent/EP4176208A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks
    • F24D3/1016—Tanks having a bladder
    • 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
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/02—Fluid distribution means
    • F24D2220/0278—Expansion vessels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a monitoring device for monitoring a heating system with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a monitoring device which is operated according to the method and a heating system with the monitoring device.
  • the publication DE 102018214837 A1 describes an additional device for a technical system, in particular for a heating system.
  • the additional device is designed to monitor the technical system. It comprises a sensor unit for recording operating parameters of the technical system as sensor data, a communication unit for transmitting the sensor data and an evaluation unit for evaluating the sensor data. System-specific information can be provided on the basis of the evaluated sensor data. Disclosure of the invention
  • the invention relates to a method for operating a monitoring device for monitoring a heating system with the features of claim 1, a monitoring device with the features of claim 14 and a heating system with the monitoring device according to claim 15.
  • Preferred, advantageous and / or further embodiments of the invention result from the subclaims, the following description and / or the figures.
  • the monitoring device is, for example, a computer unit which is connected in particular to the heating system and / or components of the heating system for signaling purposes.
  • the heating system is preferably designed as a liquid-operated heating system.
  • the heating system preferably comprises a closed hydraulic heating system.
  • the heating system is designed to control the temperature of service water and to control the temperature of a liquid, e.g. water, as a heat transfer medium by increasing the temperature.
  • the heating system is designed to heat rooms and / or areas of a building.
  • the heating system preferably comprises a heat generator with a downstream heat exchanger for tempering the liquid to a liquid temperature, one or more heating circuits and a circulating pump for circulating the liquid through the heating circuit (s).
  • the heating system optionally comprises at least one, preferably several heat consumers, for example heating surfaces, for heating the rooms and / or areas, the heat consumers being integrated in the heating circuit.
  • the liquid is preferably heated to a flow temperature by the heat generator and by means of the heat exchanger.
  • the flow temperature is usually adjusted to an outside temperature in order to heat the building sufficiently. In particular, the flow temperature must be higher at low outside temperatures than at higher outside temperatures.
  • the liquid with the flow temperature is circulated from the heat generator into the heating circuit and through the heat consumers.
  • the liquid When the liquid flows through the heating circuit (s), the liquid loses temperature, so that the liquid flows back to the heat exchanger at a lower return temperature than the flow temperature.
  • the liquid has a primary pressure in the heating circuit (s).
  • the primary pressure is directly dependent on and / or proportional to the liquid temperature, in particular to the flow and / or return temperature.
  • the heating system has a primary side and a secondary side.
  • the primary side is preferably formed by the closed heating hydraulic system, in particular by the heating circuit (s).
  • the secondary side is preferably formed by a gas-filled second region of a pressure expansion vessel of the heating system that is separated from the heating hydraulic system, in particular from the heating circuit (s).
  • the heating system preferably comprises the pressure expansion vessel, which is in particular a membrane pressure expansion vessel.
  • the pressure expansion vessel preferably has a first area which is designed to accommodate an expansion volume of the liquid in the heating system when the temperature increases.
  • the first area is in particular fluidically connected to the heating circuit (s).
  • the pressure expansion vessel has the second area, which is designed to receive the gas, in particular nitrogen.
  • the first area and the second area are preferably separated from one another by a membrane.
  • the second area is arranged below the first area in the pressure expansion vessel.
  • the gas is designed in particular to avoid corrosion of the water-carrying parts of the heating system and thus to prevent leakage through gas diffusion into the liquid.
  • the gas is preferably compressible as a function of the primary pressure.
  • the liquid in the (s) expands Heating circuit / s and in the first area and compresses the gas so that the primary pressure in the heating circuit / s does not change.
  • a decrease in the liquid temperature leads in particular to a reduction in the volume of the liquid in the heating circuit (s), as a result of which the liquid partially withdraws from the first area of the pressure expansion vessel and the gas expands again.
  • the pressure expansion vessel thus serves in particular to keep the primary pressure constant and thus to ensure a uniform heat supply in the building through the heating system.
  • the pressure expansion vessel preferably has a valve device which is, for example, a car valve.
  • the valve device is designed to allow the gas to flow into the second area.
  • the gas has a secondary pressure.
  • the secondary pressure is also referred to as the pre-pressure.
  • the pre-pressure preferably ranges between an initial pressure and a final pressure, the initial pressure being defined, in particular according to DIN 12828, Appendix D, by a static height of the system + 0.5 bar, and the final pressure, in particular according to DIN EN 12828, Appendix D, being defined by a Setting pressure of the heating safety valve minus a difference to the closing overpressure is defined.
  • the pre-pressure is preferably directly dependent on the static height of the heating system.
  • the secondary pressure is variable as a function of the primary pressure and / or the liquid temperature.
  • the secondary pressure is directly dependent and / or proportional to the primary pressure. In a normal, error-free operating mode of the heating system, the secondary pressure thus moves between the initial pressure and the final pressure, in particular depending on the flow and return temperatures.
  • the valve device is designed to allow the gas to flow into the second area at the pre-pressure.
  • the gas is preferably filled into the second area by the manufacturer via the valve device.
  • the specialist company will use the pre-set pressure, which corresponds in particular to the static height of the heating system in bar + 0.2 bar, adapted to the static height of the heating system.
  • a pressure expansion vessel is usually selected in which gas is arranged with a suitable secondary pressure for the static height of the heating system in the building.
  • a pressure sensor which measures and / or can measure the secondary pressure in the second area.
  • the pressure sensor is designed to measure the secondary pressure in the second area regularly and / or permanently, preferably after the installation and / or during operation of the heating system.
  • changes in the secondary pressure can advantageously be measured and recognized.
  • the heating system in particular the pressure expansion vessel, includes the pressure sensor.
  • the monitoring device is preferably connected to the pressure sensor for signaling purposes.
  • measurement data of the secondary pressure can be transmitted from the pressure sensor to the monitoring device.
  • the monitoring device comprises the pressure sensor.
  • the pressure sensor is permanently arranged on the valve device of the pressure expansion vessel.
  • the pressure sensor is preferably attached to the valve device at the factory and remains on the valve device during installation, commissioning and during operation of the heating system.
  • the pressure sensor is positively and / or non-positively connected to the valve device.
  • the pressure sensor is screwed onto the valve device.
  • the pressure sensor is also possible within the scope of the invention for the pressure sensor to be permanently connected to the valve device.
  • the form-fitting and / or force-fitting connection between the valve device and the pressure sensor can be secured against loosening of the pressure sensor. It is possible here for the pressure sensor to be detachable from the valve device only with a special tool provided for this purpose.
  • a defect in the pressure expansion vessel can be determined by regular and / or permanent measurement of the pre-pressure and by storing and / or evaluating the measured values.
  • an excessively high secondary pressure can be noticed in good time and the impact of a heating safety valve can be avoided.
  • a secondary pressure which is continuously falling over a certain period of time, can be found.
  • conclusions can be drawn about whether there is air in the heating circuit and this must be vented or whether there is too little liquid in the heating circuit and liquid needs to be refilled.
  • a time schedule can be drawn up as to when the corresponding measures must be carried out in order to maintain normal operation of the heating system.
  • measured pressure values on the secondary side are regularly recorded and stored during the operation of the heating system.
  • the pressure measurement values on the secondary side are measured in particular by the pressure sensor.
  • historical pressure measurement values on the secondary side are compared with current pressure measurement values on the secondary side.
  • pressure measurement values from the past are stored, and these can be called up for comparison with the current pressure measurement values.
  • the monitoring device preferably comprises a storage device for storing the measured pressure values.
  • the storage device can, for example, be integrated in the monitoring device as a local computer unit or in a peripheral server or computer unit. Alternatively or optionally in addition, the storage device can be formed by a cloud.
  • a maximum pressure measurement value, a minimum pressure measurement value and / or an average pressure measurement value is determined on the basis of several or all historical pressure measurement values Secondary side determined and / or saved. In particular, secondary pressure curves can be created and stored on the basis of the measured pressure values.
  • the maximum, minimum and / or average pressure measured value can in particular be maximum, minimum and / or average pressure measured values on the secondary side, which are customary and / or permissible for reliable operation of the heating system.
  • the flow temperature, the return temperature and / or an amount of heat on the primary side are measured as operating values of the heating system.
  • outside temperatures are measured as influencing values on the heating system.
  • the monitoring device preferably comprises at least one further sensor device, in particular at least one temperature sensor.
  • the amount of heat can be measured, for example, by a heat meter of the heating system, the heat meter preferably being connected to the monitoring device for signaling purposes in order to transmit the amount of heat.
  • the monitoring device can comprise the heat meter.
  • the outside temperatures can, for example, be measured by a corresponding temperature sensor and transmitted to the monitoring device or can be called up by the monitoring device from a suitable cloud service.
  • the measured operating values and / or influencing values are preferably stored in the evaluation device and / or in the storage device connected to the evaluation device and can be called up from there.
  • the monitoring device can be taught an algorithm.
  • the monitoring device can preferably use the learned algorithm to determine the maximum measured pressure value, the minimum measured pressure value and / or the average measured pressure value on the secondary side with reference to the operating values of the Determine the heating system and / or with reference to the influencing values on the heating system.
  • the normal and / or permissible pressure range for normal operation of the heating system is learned.
  • the measured pressure values on the secondary side can be evaluated and, in particular, determined whether the secondary pressure is too high and / or the pressure expansion vessel is defective.
  • the monitoring device comprises an evaluation device which is used to evaluate measured values, for example the measured pressure values on the secondary side, the operating values and / or influencing values, to carry out calculations based on the measured values and / or to learn and run the algorithm is trained.
  • comparison variable is preferably derived from some or all of the operating values and / or from some or all of the influencing values.
  • the comparison variable is preferably derived from some or all of the operating values and / or from some or all of the influencing values.
  • an absolute average liquid temperature of the liquid on the primary side is calculated as a comparison variable.
  • a weighted mean value of the flow temperature, the return temperature and / or the amount of heat on the primary side and / or the outside temperature can be calculated as a comparison variable.
  • the monitoring device uses the learned algorithm to recognize minimum pressure measurement values and maximum pressure measurement values on the secondary side, in particular with reference to or without reference to the operating values and / or influencing values.
  • a correspondence or discrepancy between the current pressure measurement values on the secondary side and the ascertained and / or learned maximum, minimum and / or average pressure measurement values on the secondary side is calculated. Temperature-related pressure changes on the secondary side are preferably deducted from the calculation.
  • an operating state, maintenance status and / or fault status of the heating system it is possible for an operating state, maintenance status and / or fault status of the heating system to be determined in the event of a calculated match or discrepancy.
  • the operating state includes, in particular, information on the amount of heat, the flow temperature, the return temperature and / or the prevailing primary pressure or secondary pressure.
  • the maintenance status includes, for example, information on whether and / or when the heating system and / or its components need to be serviced.
  • the error status includes, for example, information on malfunctions in the heating system and / or its components.
  • the operating status, maintenance status and / or error status can be stored and / or output in a user-specific manner.
  • the output of the operating status, the maintenance status and / or the error status and optionally in addition to the schemes or time curves can for example take place on an output device of the monitoring device, in particular on a display, touchscreen or monitor.
  • the output device can have a Loudspeaker device for outputting acoustic signals such as warning tones in the event of malfunctions in the heating system.
  • a heating system-specific correction factor is preferably calculated on the basis of the measured pressure values on the primary side or the primary pressures read. Alternatively, the heating system-specific correction factor can be calculated on the basis of several measured pressure values on the secondary side.
  • the primary pressure is preferably stored.
  • curves of the primary pressure can be created, stored and / or called up. The same can be done in particular for the secondary pressure, the operating values and / or influencing values.
  • the operating status, maintenance status and / or fault status of the heating system are preferably determined within the scope of the method on the basis of the calculated primary pressure.
  • maintenance and / or repair plans can be created, stored and / or output based on the operating state.
  • the maintenance plans can include, for example, the schemes and / or time curves from which it can be read how long the heating system will still be in normal operation, which maintenance must be carried out and when this must be carried out in order to ensure normal operation of the heating system.
  • the repair plans can in particular contain currently necessary repairs to the heating system and / or its components in order to restore or maintain normal operation of the heating system.
  • the preferably regular measurement of the secondary pressure can be used to determine, for example, a steadily increasing pressure in the heating circuit.
  • a prognosis as to the point in time from which an insufficient heat supply in the heating circuit for certain areas, especially upper floors, of the building is to be expected due to the insufficient primary pressure.
  • difficulties can arise with the heat supply in the areas of the building can be detected and forecast and maintenance and / or repair work can be planned.
  • a further subject matter of the invention is a monitoring device, the monitoring device being operated according to the method according to the previous description and / or according to one of claims 1-13.
  • a heating system with the monitoring device according to the previous description and / or according to claim 14 forms a further subject of the invention.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of a monitoring device and a heating system, the monitoring device being designed to monitor the heating system;
  • FIG. 2 shows a highly schematic representation of method steps of a method for operating the monitoring device.
  • FIG. 1 a monitoring device 1 and a heating system 2 are shown in a highly schematic manner.
  • the monitoring device 1 is designed to monitor the heating system 2. For this purpose, it can carry out a method for monitoring the heating system 2.
  • the heating system 2 is a closed, liquid-operated, in particular hydraulically operating, heating system 2.
  • the heating system 2 comprises a heat source 3 with a downstream heat exchanger, a circulating pump 4, a heating circuit 5 through which a liquid, in particular heating water 6, is circulated and at least one, preferably several Heat consumer 7, e.g. heating surfaces.
  • the heating circuit 5 forms a primary side P of the heating system 2.
  • the heating system 2 is designed to provide one or more rooms,
  • the heating water 6 is heated to a flow temperature tV by the heat source 3 and by means of the heat exchanger and is circulated by means of the circulating pump 4 through the heating circuit 5 and through the heat consumers 7 so that they are tempered to heat the corresponding room, area or floor.
  • the heating water 6 flows from the heat consumers 7 back to the heat exchanger, whereby it has a return temperature tR.
  • the return temperature tR is usually lower than the flow temperature tV.
  • the flow temperature tV is determined as a function of external influences, e.g. an outside temperature tA, whereby it is lower in warmer months or at higher outside temperatures tA than in colder months or at lower outside temperatures tA.
  • a mean of the flow temperature tV and the return temperature tR in the heating circuit 5 together form, in particular, a liquid temperature of the heating water 6.
  • the primary pressure pP is directly dependent on and / or proportional to the liquid temperature, in particular on / to the flow and return temperatures tV, tR.
  • the heating system 2 comprises a pressure expansion vessel 8.
  • the pressure expansion vessel 8 has a container 9 with two areas 10, 11, the two areas 10, 11 being separated from one another by a membrane 12.
  • the first area 10 above the membrane 12 is integrated into the heating circuit 5, so that the heating liquid 6 flows into the first area 10 when it is circulated through the heating circuit 5.
  • the first area 10 is thus assigned to the primary side P of the heating system 2.
  • gas in particular nitrogen 13 is arranged in a second area 9 below the membrane 12, gas, in particular nitrogen 13, is arranged.
  • the second area 9 forms a secondary side S of the heating system 2.
  • the pressure expansion vessel 1 has a valve device 14 designed as a car valve.
  • the nitrogen 13 is admitted into the second region 11, in particular by the manufacturer, wherein it has a secondary pressure pS, also known as a pre-pressure, when the heating system 2 is in operation.
  • the secondary pressure pS is variable between a filling pressure and a final pressure depending on the liquid temperature and / or the primary pressure pP.
  • the secondary pressure pS depends directly on the liquid temperature and / or the primary pressure pP and / or the secondary pressure pS is proportional to this / it.
  • a pressure sensor 15 is permanently arranged on the valve device 14, e.g. screwed onto it.
  • the pressure sensor 15 is designed to measure the secondary pressure pS of the nitrogen 13 during the operation of the heating system 2 regularly and / or continuously as measured pressure values on the secondary side S.
  • Measured pressure values on the secondary side S, which originate from the past, are historical measured pressure values Wh, while currently measured measured pressure values on the secondary side S are current measured pressure values Wa (see FIG. 2).
  • the monitoring device 1 is designed as at least one computer unit or it can comprise at least one computer unit.
  • the monitoring device 1 comprises the pressure sensor 15. Alternatively, the monitoring device 1 can be connected to the pressure sensor 15 for signaling purposes.
  • the monitoring device 1 has a storage device 16 for storing the measured pressure values Wh, Wa and other data.
  • the storage device 16 can be integrated in the computer unit, be designed as an external memory and / or be formed by a cloud.
  • the monitoring device 1 comprises an evaluation device 17, the evaluation device 17 being designed to evaluate, analyze, and compare the measured pressure values Wh, Wa, to process them as data 22 and / or to log them.
  • the processed and / or logged data can be stored by means of the memory device 16, for example in the form of logs, schemes or time curves 23.
  • the pressure meter values Wh, Wa can be transmitted between the pressure sensor 15, the storage device 16 and / or the evaluation device 17 by means of signaling, wire-bound or wireless, it being possible for the signals to be transmitted digitally or analogously.
  • the monitoring device 11 has an output device 18 which is designed as a display device, e.g. as a display or monitor, and / or as a loudspeaker device for outputting acoustic signals.
  • the evaluated, analyzed, compared measured values of the secondary pressure pS can be displayed as the data 22 and / or the protocols, schemes or time curves 23 via the display device.
  • Information or warning tones can be output via the loudspeaker device, e.g. if an evaluation result of the pressure measurement values on the secondary side S is conspicuous, e.g. if it deviates from average normal values.
  • the monitoring device 1 comprises at least one further sensor device 19 for detecting operating values 20 of the heating system 2 and / or influencing values 21 of external influencing factors on the heating system 2.
  • the operating values are, for example, the flow temperature tV, the return temperature tR and / or a Heat quantity W of the heating system 2.
  • the influencing values 21 include, in particular, the outside temperature tA.
  • FIG. 2 shows a highly schematic representation of method steps of a method for operating the monitoring device 1.
  • the heating system 2 is monitored by the monitoring device 1.
  • the secondary pressure pS is measured by the pressure sensor 15 and transmitted as measured pressure values to the storage device 16 for storage and to the evaluation device 17 for evaluation.
  • the operating values 20 and / or influencing values 21 are recorded by the at least one sensor device 19 and transmitted to the evaluation device 17 for evaluation and to the storage device 16 for storage.
  • the storage device 16 stores the measured pressure values, the operating values 20 and / or the influencing values 21.
  • the evaluation device 17 evaluates whether the secondary pressure pS is too high. It can thus be determined, for example, that the pressure expansion vessel 8 is defective and / or that a stop of a heating safety valve is to be expected. It can also be forecast, for example, how long normal operation of the pressure expansion vessel 8 is still possible and / or when maintenance measures for the pressure expansion vessel 1 are to be planned and carried out in terms of time.
  • the prognoses and / or determinations can be stored in the memory device 16 in the form of the protocols, schemes and / or time curves 23 and / or output by means of the output device 18.
  • the evaluation device 17 retrieves the historical measured pressure values Wh and / or the current measured pressure values Wa from the storage device 16.
  • the current measured pressure values Wa can, however, also be transmitted directly to the evaluation device 17.
  • the evaluation device 17 compares the historical measured pressure values Wh with the current measured pressure values Wa. Using several or all of the historical measured pressure values Wh, the evaluation device 17 determines a maximum measured pressure value, a minimum measured pressure value and / or an average measured pressure value on the secondary side S.
  • the operating values 20 and / or the influencing values 21 are transmitted to the evaluation device 17 by the at least one further sensor device 19. Alternatively or optionally in addition, the evaluation device 17 calls the stored operating values 20 and / or influencing values 21 from the storage device 16.
  • the evaluation device 17 can determine the maximum pressure measurement value, the minimum pressure measurement value and / or the average pressure measurement value on the secondary side S also as a function of some or all of the operating values 20 and / or influencing values 21.
  • the evaluation device 17 is taught an algorithm in the context of the method and / or the evaluation device acts in accordance with the algorithm in the context of the method.
  • a comparison value is calculated to teach the algorithm.
  • the comparison variable is derived and / or calculated from some or all of the operating values 20 and / or from some or all of the influencing values 21.
  • the comparison value is e.g. the average liquid temperature.
  • the comparison variable can be an average value of the flow temperature tV, the return temperature TR and / or the amount of heat W.
  • the evaluation device 17 calculates a correspondence or discrepancy between the current measured pressure values Wa on the secondary side S and the determined maximum, minimum and / or average measured pressure values on the secondary side S. On the basis of the calculated correspondence or discrepancy, the evaluation device 17 determines an operating state, maintenance status and / or error status of the heating system 2, which is / are output via the output device 18 as the data 22 and / or in the form of the protocols, schemes and / or time curves 23 and / or are stored in the storage device 16. These can, for example, contain statements about whether there is an increasing primary pressure pP and whether there are possibly air pockets in the heating circuit 5 or whether there is too little heating water 6 in the heating circuit 5.
  • the logs, schemes and / or time curves 23 can also contain information and / or illustrate how long normal operation of the heating system 2 is still possible and when, for example, a defect can be expected. Thus can necessary maintenance and / or repair measures are better planned and implemented in terms of time.
  • the evaluation device 17 calculates the primary pressure pP as a function of the measured pressure values on the secondary side S.
  • the measured pressure values on the primary side P can be recorded by the at least one sensor device 19, which transmits them to the evaluation device 17.
  • the reading of the primary pressures pP can be done by a user who inputs the read primary pressures pP into the monitoring device 1, in particular into the evaluation device 17.
  • the measured pressure values on the secondary side S are used to determine the correction factor c.
  • the evaluation device 17 determines an operating state, maintenance state and / or fault status of the heating system 2 on the basis of the calculated primary pressure pP. Based on this, the evaluation device 17 creates maintenance plans and / or repair plans, which can be stored in the memory device 17 in the form of protocols, schemes or time curves and / or output by means of the output device 18.
  • the evaluation device 17 can, for example, use a regular calculation and evaluation of the primary pressure pP to determine whether this rises or falls within a period of time.
  • the operating status, maintenance status and / or error status can contain, for example, forecasts of the point in time from which a low heat supply from the heating system 2 can occur. Necessary repair and / or maintenance work can thus be recognized and scheduled.
  • the evaluation device 17 also checks the hydraulic balancing of the heating system 2 on the basis of the calculated temperature difference and / or this can be carried out on the basis of the temperature difference. In addition, the evaluation device 17 checks an operating behavior of the circulating pump 4. On the basis of the check results, a pump control can be designed more efficiently.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung (1) vorgeschlagen, wobei die Überwachungsvorrichtung (1) zur Überwachung einer Heizungsanlage (2) ausgebildet ist. Im Rahmen des Verfahrens werden Druckmesswerte auf einer Sekundärseite S der Heizungsanlage (2) regelmäßig erfasst und gespeichert. Hierbei werden historische Druckmesswerte Wh der Sekundärseite S mit aktuellen Druckmesswerten Wa auf der Sekundärseite Sverglichen. Der Vergleich kann zur Erstellung von Aussagen und Prognosen hinsichtlich eines Betriebs- und Wartungszustands der Heizungsanlage (2) dienen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer
Heizungsanlage, Überwachungsvorrichtung und Heizungsanlage mit der
Überwachungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer Heizungsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Überwachungsvorrichtung, welche gemäß dem Verfahren betrieben wird und eine Heizungsanlage mit der Überwachungsvorrichtung.
Stand der Technik
Geschlossene flüssigkeitsbetriebene Heizungen sind komplexe Anlagen, in denen eine Vielzahl von Betriebsparametern aufeinander abgestimmt sind, um einen sicheren Betrieb der Heizungen sicherzustellen. Es ist bereits bekannt, Betriebsparameter zu erfassen und informationstechnisch auszuwerten.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 102018214837 Al eine Zusatzvorrichtung für eine technische Anlage, insbesondere für eine Heizungsanlage. Die Zusatzvorrichtung ist zur Überwachung der technischen Anlage ausgebildet. Sie umfasst eine Sensoreinheit zur Erfassung von Betriebsparametern der technischen Anlage als Sensordaten, eine Kommunikationseinheit zur Übermittlung der Sensordaten und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensordaten. Auf Basis der ausgewerteten Sensordaten können anlagespezifische Informationen bereitgestellt werden. Offenbarung der Erfindung
Gegenstände der Erfindung sind ein Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer Heizungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eine Heizungsanlage mit der Überwachungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 15. Bevorzugte, vorteilhafte und/oder weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den Figuren.
Es wird ein Verfahren zur Überwachung einer Heizungsanlage mit einer Überwachungsvorrichtung vorgeschlagen. Die Überwachungsvorrichtung ist beispielsweise eine Rechnereinheit, welche insbesondere mit der Heizungsanlage und/oder Komponenten der Heizungsanlage signaltechnisch verbunden ist. Die Heizungsanlage ist bevorzugt als eine flüssigkeitsbetriebene Heizungsanlage ausgebildet. Die Heizungsanlage umfasst vorzugsweise ein geschlossenes Heizungshydrauliksystem. Insbesondere ist die Heizungsanlage zur Temperierung von Brauchwasser und zur Temperierung einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, als Wärmeträger durch eine Temperaturerhöhung ausgebildet. Im Speziellen ist die Heizungsanlage dazu ausgebildet, Räume und/oder Bereiche eines Gebäudes zu heizen.
Die Heizungsanlage umfasst vorzugsweise einen Wärmeerzeuger mit einem nachgeschalteten Wärmetauscher zur Temperierung der Flüssigkeit auf eine Flüssigkeitstemperatur, einen oder mehrere Heizkreise und eine Umwälzpumpe zum Umwälzen der Flüssigkeit durch den/die Heizkreis/e. Die Heizungsanlage umfasst optional mindestens einen, bevorzugt mehrere Wärmeverbraucher, z.B. Heizflächen, zum Heizen der Räume und/oder Bereiche, wobei die Wärmeverbraucher in dem Heizkreisintegriert sind. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit durch den Wärmeerzeuger und mittels des Wärmetauschers auf eine Vorlauftemperatur erwärmt. Die Vorlauftemperatur ist üblicherweise an eine Außentemperatur angepasst, um das Gebäude ausreichend zu heizen. Insbesondere muss die Vorlauftemperatur bei geringen Außentemperaturen höher sein als bei höheren Außentemperaturen. Insbesondere wird die Flüssigkeit mit der Vorlauftemperatur von dem Wärmeerzeuger aus in den Heizkreis und durch die Wärmeverbraucher umgewälzt. Bei dem Strömen der Flüssigkeit durch den/die Heizkreis/e verliert die Flüssigkeit an Temperatur, sodass die Flüssigkeit mit einer gegenüber der Vorlauftemperatur geringeren Rücklauftemperatur zu dem Wärmetauscher zurückströmt. Die Flüssigkeit weist in dem/den Heizkreis/en einen Primärdruck auf. Insbesondere ist der Primärdruck direkt abhängig von und/oder proportional zu der Flüssigkeitstemperatur, insbesondere zu der Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur.
Die Heizungsanlage weist eine Primärseite und eine Sekundärseite auf. Die Primärseite ist im Rahmen der Erfindung vorzugsweise durch das geschlossene Heizungshydrauliksystem, insbesondere durch den/die Heizkreis/e gebildet. Die Sekundärseite ist bevorzugt durch einen von dem Heizungshydrauliksystem, insbesondere von dem/den Heizkreis/en, abgetrennten gasgefüllten zweiten Bereich eines Druckausdehnungsgefäßes der Heizungsanlage gebildet.
Vorzugsweise umfasst die Heizungsanlage das Druckausdehnungsgefäß, welches insbesondere ein Membran-Druckausdehnungsgefäß ist. Bevorzugt weist das Druckausdehnungsgefäß einen ersten Bereich auf, welcher dazu ausgebildet ist, ein Ausdehnungsvolumen der Flüssigkeit der Heizungsanlage bei der Temperaturerhöhung aufzunehmen. Hierzu ist der erste Bereich insbesondere strömungstechnisch mit dem/den Heizkreis/en verbunden.
Das Druckausdehnungsgefäß weist den zweiten Bereich auf, der dazu ausgebildet ist, das Gas, insbesondere Stickstoff, aufzunehmen. Vorzugsweise sind der erste Bereich und der zweite Bereich durch eine Membran voneinander getrennt. Beispielsweise ist der zweite Bereich unterhalb des ersten Bereichs in dem Druckausdehnungsgefäß angeordnet. Das Gas ist insbesondere dazu ausgebildet, eine Korrosion der wasserführenden Teile der Heizungsanlage zu vermeiden und somit eine Leckage durch Gasdiffusion in die Flüssigkeit zu verhindern.
Das Gas ist bevorzugt in Abhängigkeit des Primärdrucks komprimierbar. Bei einer Erhöhung der Flüssigkeitstemperatur dehnt sich die Flüssigkeit in dem/den Heizkreis/en und in dem ersten Bereich aus und drückt das Gas zusammen, sodass sich der Primärdruck in dem/den Heizkreis/en nicht ändert. Ein Sinken der Flüssigkeitstemperatur führt insbesondere zu einer Reduzierung des Volumens der Flüssigkeit in dem/den Heizkreis/en, wodurch sich die Flüssigkeit teilweise aus dem ersten Bereich des Druckausdehnungsgefäßes zurückzieht und das Gas sich wieder ausdehnt. Somit dient das Druckausdehnungsgefäß insbesondere dazu, den Primärdruck konstant zu halten und somit eine gleichmäßige Wärmeversorgung im Gebäude durch die Heizungsanlage zu gewährleisten.
Bevorzugt weist das Druckausdehnungsgefäß eine Ventileinrichtung auf, welche zum Beispiel ein Autoventil ist. Die Ventileinrichtung ist dazu ausgebildet, das Gas in den zweiten Bereich einströmen zu lassen. In dem zweiten Bereich weist das Gas einen Sekundärdruck auf. Der Sekundärdruck wird auch als Vordruck bezeichnet. Vorzugsweise bewegt sich der Vordruck zwischen einem Anfangsdruck und einem Enddruck, wobei der Anfangsdruck insbesondere gemäß DIN 12828, Anhang D durch eine statische Höhe der Anlage + 0,5 bar definiert ist und wobei der Enddruck insbesondere gemäß der DIN EN 12828, Anhang D durch einen Einstelldruck des Heizungssicherheitsventils abzüglich einer Differenz zum Schließüberdruck definiert ist.
Vorzugsweise steht der Vordruck in direkter Abhängigkeit von der statischen Höhe der Heizungsanlage. Insbesondere besteht zwischen dem Vordruck und der Vorlauftemperatur bzw. der Rücklauftemperatur eine direkte Abhängigkeit. Insbesondere ist der Sekundärdruck in Abhängigkeit des Primärdrucks und/oder der Flüssigkeitstemperatur veränderlich. Im Speziellen ist der Sekundärdruck direkt abhängig und/oder proportional zu dem Primärdruck. In einem normalen fehlerfreien Betriebsmodus der Heizungsanlage bewegt sich der Sekundärdruck somit insbesondere abhängig von der Vor- und Rücklauftemperatur zwischen dem Anfangsdruck und dem Enddruck.
Insbesondere ist die Ventileinrichtung dazu ausgebildet, das Gas mit dem Vordruck in den zweiten Bereich einströmen zu lassen. Vorzugsweise wird das Gas herstellerseitig über die Ventileinrichtung in den zweiten Bereich eingefüllt. Durch den Fachbetrieb wird bei der Inbetriebnahme der eingestellte Vordruck, welcher insbesondere der statischen Höhe der Heizungsanlage in bar + 0,2 bar entspricht, an die statische Höhe der Heizungsanlage angepasst. Insbesondere wird üblicherweise bei einer Installation der Heizungsanlage in einem Gebäude ein Druckausdehnungsgefäß gewählt, in welchem Gas mit einem passenden Sekundärdruck für die statische Höhe der Heizungsanlage in dem Gebäude angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Drucksensor vorgesehen, welcher den Sekundärdruck in dem zweiten Bereich misst und/oder messen kann. Insbesondere ist der Drucksensor dazu ausgebildet, den Sekundärdruck in dem zweiten Bereich regelmäßig und/oder dauerhaft, bevorzugt nach der Installation und/oder im Betrieb der Heizungsanlage zu messen. Dadurch können in vorteilhafter Weise Veränderungen des Sekundärdrucks gemessen und erkannt werden. Möglich ist, dass die Heizungsanlage, insbesondere das Druckausdehnungsgefäß, den Drucksensor umfasst. In diesem Fall ist die Überwachungsvorrichtung vorzugsweise mit dem Drucksensor signaltechnisch verbunden. Insbesondere können Messdaten des Sekundärdrucks von dem Drucksensor an die Überwachungsvorrichtung übermittelt werden. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Überwachungsvorrichtung den Drucksensor umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Drucksensor dauerhaft an der Ventileinrichtung des Druckausdehnungsgefäßes angeordnet. Vorzugsweise wird der Drucksensor werkseitig an der Ventileinrichtung befestigt und verbleibt bei einer Installation, Inbetriebnahme und während des Betriebs der Heizungsanlage an der Ventileinrichtung. Beispielsweise ist der Drucksensor form- und/oder kraftschlüssig mit der Ventileinrichtung verbunden. Zum Beispiel ist der Drucksensor auf die Ventileinrichtung aufgeschraubt. Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass der Drucksensor unlösbar mit der Ventileinrichtung verbunden ist. Beispielsweise kann die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Ventileinrichtung und dem Drucksensor gegen ein Lösen des Drucksensors gesichert sein. Möglich ist hierbei, dass der Drucksensor nur mit einem hierfür vorgesehenen Spezialwerkzeug von der Ventileinrichtung lösbar ist. Vorteilhaft ist, dass durch die regelmäßige und/oder dauerhafte Messung des Vordrucks und durch die Speicherung und/oder Auswertung der Messwerte ein Defekt des Druckausdehnungsgefäßes festgestellt werden kann. Insbesondere kann ein zu hoher Sekundärdruck rechtzeitig bemerkt und das Anschlägen eines Heizungssicherheitsventils vermieden werden. Weiterhin kann ein z.B. über einen gewissen Zeitraum stetig abfallender Sekundärdruck ausfindig gemacht werden. Möglich ist insbesondere auch, dass aufgrund einer untypischen Veränderung des Sekundärdrucks Rückschlüsse darüber getroffen werden können, ob sich Luft im Heizkreislauf befindet und dieser entlüftet werden muss oder ob zu wenig Flüssigkeit im Heizkreislauf ist und Flüssigkeit nachgefüllt werden muss. Es kann insbesondere auch eine zeitliche Planung erstellt werden, wann die entsprechenden Maßnahmen durchgeführt werden müssen, um den Normalbetrieb der Heizungsanlage aufrecht zu erhalten.
Im Rahmen des Verfahrens zur Überwachung der Heizungsanlage werden Druckmesswerte auf der Sekundärseite, insbesondere Druckmesswerte des Sekundärdrucks, während des Betriebs der Heizungsanlage regelmäßig erfasst und gespeichert. Die Messung der Druckmesswerte auf der Sekundärseite erfolgt insbesondere durch den Drucksensor.
Im Rahmen des Verfahrens ist es vorgesehen, dass historische Druckmesswerte auf der Sekundärseite mit aktuellen Druckmesswerten auf der Sekundärseite verglichen werden. Insbesondere werden Druckmesswerte aus der Vergangenheit gespeichert, wobei diese zum Vergleich mit den aktuellen Druckmesswerten abgerufen werden können.
Vorzugsweise umfasst die Überwachungsvorrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Druckmesswerte. Die Speichereinrichtung kann z.B. in der Überwachungsvorrichtung als lokale Rechnereinheit oder in einer periphären Server- oder Rechnereinheit integriert sein. Alternativ oder optional ergänzend kann die Speichereinrichtung durch eine Cloud gebildet sein.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt wird anhand mehrerer oder aller historischen Druckmesswerte ein maximaler Druckmesswert, ein minimaler Druckmesswert und/oder ein durchschnittlicher Druckmesswert auf der Sekundärseite ermittelt und/oder abgespeichert. Insbesondere können auf Basis der Druckmesswerte Sekundärdruckkurven erstellt und abgespeichert werden.
Bei dem maximalen, minimalen und/oder durchschnittlichen Druckmesswert kann es sich insbesondere um maximale, minimale und/oder durchschnittliche Druckmesswerte auf der Sekundärseite handeln, welche für einen zuverlässigen Betrieb der Heizungsanlage üblich und/oder zulässig sind.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt werden die Vorlauftemperatur, die Rücklauftemperatur und/oder eine Wärmemenge auf der Primärseite als Betriebswerte der Heizungsanlage gemessen. Alternativ oder optional ergänzend werden Außentemperaturen als Einflusswerte auf die Heizungsanlage gemessen.
Zur Messung der Vorlauftemperatur und/oder der Rücklauftemperatur umfasst die Überwachungsvorrichtung vorzugsweise mindestens eine weitere Sensoreinrichtung, insbesondere mindestens einen Temperatursensor. Die Wärmemenge kann beispielsweise durch einen Wärmemengenzähler der Heizungsanlage gemessen werden, wobei der Wärmemengenzähler bevorzugt signaltechnisch mit der Überwachungsvorrichtung verbunden ist, um die Wärmemenge zu übermitteln. Alternativ kann die Überwachungsvorrichtung den Wärmemengenzähler umfassen.
Die Außentemperaturen können z.B. durch einen entsprechenden Temperatursensor gemessen und an die Überwachungsvorrichtung übermittelt werden oder aus einem geeigneten Clouddienst von der Überwachungsvorrichtung abgerufen werden. Vorzugsweise werden die gemessenen Betriebswerte und/oder Einflusswerte in der Auswertevorrichtung und/oder in der mit der Auswertevorrichtung verbundenen Speichereinrichtung gespeichert und sind von dort abrufbar.
Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, dass der Überwachungsvorrichtung ein Algorithmus angelernt wird. Vorzugsweise kann die Überwachungseinrichtung mittels des angelernten Algorithmus den maximalen Druckmesswert, den minimalen Druckmesswert und/oder den durchschnittlichen Druckmesswert auf der Sekundärseite mit Bezug zu den Betriebswerten der Heizungsanlage und/oder mit Bezug zu den Einflusswerten auf die Heizungsanlage ermitteln. Insbesondere wird der für den Normalbetrieb der Heizungsanlage übliche und/oder zulässige Druckbereich angelernt. Optional ergänzend können die Druckmesswerte auf der Sekundärseite ausgewertet und dadurch insbesondere festgestellt werden, ob ein zu hoher Sekundärdruck und/oder ein Defekt des Druckausdehnungsgefäßes vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Überwachungsvorrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche zur Auswertung von Messwerten, zum Beispiel der Druckmesswerte auf der Sekundärseite, der Betriebswerte und/oder Einflusswerte, zur Durchführung von Berechnungen auf Basis der Messwerte und/oder zum Anlernen und Ausführen des Algorithmus ausgebildet ist.
Es ist weiterhin im Rahmen des Verfahrens möglich, dass zum Anlernen des Algorithmus eine Vergleichsgröße berechnet wird. Vorzugsweise wird die Vergleichsgröße aus einigen oder allen Betriebswerten und oder aus einigen oder allen Einflusswerten hergeleitet. Beispielsweise wird als Vergleichsgröße eine absolute durchschnittliche Flüssigkeitstemperatur der Flüssigkeit auf der Primärseite berechnet. Alternativ kann ein gewichteter Mittelwert der Vorlauftemperatur, der Rücklauftemperatur und/oder der Wärmemenge auf der Primärseite und/oder der Außentemperatur als Vergleichsgröße berechnet werden.
Beispielsweise erkennt die Überwachungsvorrichtung, insbesondere die Auswerteeinrichtung, mittels des angelernten Algorithmus minimale Druckmesswerte und maximale Druckmesswerte auf der Sekundärseite, insbesondere mit Bezug oder ohne Bezug auf die Betriebswerte und/oder Einflusswerte.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird eine Übereinstimmung oder Abweichung zwischen den aktuellen Druckmesswerten auf der Sekundärseite und den ermittelten und/oder gelernten maximalen, minimalen und/oder durchschnittlichen Druckmesswerten auf der Sekundärseite berechnet. Vorzugsweise werden bei der Berechnung temperaturbedingte Druckänderungen auf der Sekundärseite herausgerechnet.
Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, dass bei einer berechneten Übereinstimmung oder Abweichung ein Betriebszustand, Wartungsstatus und/oder Fehlerstatus der Heizungsanlage ermittelt wird. Der Betriebszustand umfasst insbesondere Aussagen zu der Wärmemenge, der Vorlauftemperatur, der Rücklauftemperatur und/oder zu dem vorherrschenden Primärdruck oder Sekundärdruck. Der Wartungsstatus umfasst zum Beispiel Angaben darüber, ob und/oder wann die Heizungsanlage und/oder deren Komponenten gewartet werden müssen. Der Fehlerstatus umfasst beispielsweise Angaben zu Störungen in der Heizungsanlage und/oder deren Komponenten.
Unterschreiten beispielsweise aktuelle Druckmesswerte auf der Sekundärseite historische maximale oder minimale Druckmesswerte und/oder historische durchschnittliche Druckmesswerte, so kann hieraus einen Druckverlust auf der Primärseite ausgewertet werden. Weiterhin können insbesondere mittels der erlernten maximalen, minimalen und/oder durchschnittlichen Druckmesswerte Aussagen getroffen werden, wann es zum Beispiel zu einem Problem mit der Wärmeversorgung kommen wird. Insbesondere können zeitliche Prognosen erstellt werden, wie viel Zeit noch zur Problembehebung verbleibt. Die zeitlichen Prognosen können zum Beispiel in geeigneten Schemata oder anhand von Zeitkurven abgebildet und ausgegeben werden. Plötzliche und dauerhaft bleibende Druckverluste auf der Sekundärseite bei einer hohen Flüssigkeitstemperatur können zum Beispiel auf ein Anschlägen des Sicherheitsdruckventils des Druckausgleichsgefäßes und/oder auf einen Defekt des Druckausgleichsgefäßes hinweisen.
Möglich ist im Rahmen des Verfahrens, dass der Betriebszustand, Wartungsstatus und/oder Fehlerstatus gespeichert und/oder nutzerspezifisch ausgegeben wird. Die Ausgabe des Betriebszustands, des Wartungsstatus und/oder des Fehlerstatus und optional ergänzend der Schemata oder Zeitkurven kann zum Beispiel auf einer Ausgabeeinrichtung der Überwachungsvorrichtung, insbesondere auf einem Display, Touchscreen oder Monitor, erfolgen. Optional ergänzend kann die Ausgabeeinrichtung eine Lautsprechereinrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen wie Hinweistönen bei Störungen der Heizungsanlage umfassen.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt werden mehrere Druckmesswerte auf der Primärseite erfasst und/oder der Primärdruck mehrmals abgelesen. Vorzugsweise wird auf Basis der Druckmesswerte auf der Primärseite bzw. der abgelesenen Primärdrücke ein heizungsanlagenspezifischer Korrekturfaktor berechnet. Alternativ kann der heizungsanlagenspezifische Korrekturfaktor auf Basis mehrerer Druckmesswerte auf der Sekundärseite berechnet werden.
Vorzugsweise wird der Primärdruck gespeichert. Insbesondere können Verlaufskurven des Primärdrucks erstellt, gespeichert und/oder abgerufen werden. Entsprechendes kann insbesondere für den Sekundärdruck, die Betriebswerte und/oder Einflusswerte erfolgen.
Vorzugsweise werden im Rahmen des Verfahrens auf Basis des berechneten Primärdrucks der Betriebszustand, Wartungsstatus und/oder Fehlerstatus der Heizungsanlage ermittelt. Insbesondere können basierend auf dem Betriebszustand Wartungs- und/oder Reparaturpläne erstellt, gespeichert und/oder ausgegeben werden. Die Wartungspläne können zum Beispiel die Schemata und/oder Zeitkurven umfassen, aus welchen abzulesen ist, wie lange die Heizungsanlage noch im Normalbetrieb sein wird, welche Wartungen vorgenommen werden müssen und wann diese erfolgen müssen, um den Normalbetrieb der Heizungsanlage zu gewährleisten. Die Reparaturpläne können insbesondere aktuell notwendige Reparaturen der Heizungsanlage und/oder deren Komponenten beinhalten, um den Normalbetrieb der Heizungsanlage wiederherzustellen oder aufrechtzuerhalten.
Durch die bevorzugt regelmäßige Messung des Sekundärdruckes kann ein z.B. stetig ansteigender Druck im Heizkreislauf eruriert werden. Möglich ist durch entsprechende Auswertung auch die Erstellung einer Prognose, ab welchen Zeitpunkt mit einer zu geringen Wärmeversorgung im Heizkreislauf für gewisse Bereiche, insbesondere obere Geschosse, des Gebäudes aufgrund des zu geringen Primärdrucks zu rechnen ist. Im Speziellen können Schwierigkeiten bei der Wärmeversorgung in den Bereichen des Gebäudes detektiert, prognostiziert und Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten planbar gemacht werden.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Überwachungsvorrichtung, wobei die Überwachungsvorrichtung gemäß dem Verfahren nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1-13 betrieben wird.
Eine Heizungsanlage mit der Überwachungsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach dem Anspruch 14 bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Figur 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Überwachungsvorrichtung und einer Heizungsanlage, wobei die Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Heizungsanlage ausgebildet ist;
Figur 2 eine stark schematisierte Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb der Überwachungsvorrichtung.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Figur 1 ist eine Überwachungsvorrichtung 1 und eine Heizungsanlage 2 stark schematisiert dargestellt. Die Überwachungsvorrichtung 1 ist zur Überwachung der Heizungsanlage 2 ausgebildet. Hierfür kann sie ein Verfahren zur Überwachung der Heizungsanlage 2 auszuführen.
Die Heizungsanlage 2 ist eine geschlossene flüssigkeitsbetriebene, insbesondere hydraulisch arbeitende, Heizungsanlage 2. Die Heizungsanlage 2 umfasst eine Wärmequelle 3 mit einem nachgeschalteten Wärmetauscher, eine Umwälzpumpe 4, einen Heizkreislauf 5 durch den eine Flüssigkeit, insbesondere Heizwasser 6, umgewälzt wird und mindestens einen, bevorzugt mehrere Wärmeverbraucher 7, z.B. Heizflächen. Der Heizkreis 5 bildet eine Primärseite P der Heizungsanlage 2.
Die Heizungsanlage 2 ist dazu ausgebildet, einen oder mehrere Räume,
Bereiche und/oder Etagen eines Gebäudes zu heizen. Hierzu wird das Heizwasser 6 durch die Wärmequelle 3 und mittels des Wärmetauschers auf eine Vorlauftemperatur tV erwärmt und mittels der Umwälzpumpe 4 durch den Heizkreis 5 und durch die Wärmeverbraucher 7 umgewälzt, sodass diese zum Beheizen des entsprechenden Raums, Bereichs oder der Etage temperiert werden. Von den Wärmeverbrauchern 7 aus strömt das Heizwasser 6 zurück zu dem Wärmetauscher, wobei es eine Rücklauftemperatur tR aufweist. Üblicherweise ist die Rücklauftemperatur tR geringer als die Vorlauftemperatur tV. Die Vorlauftemperatur tV wird in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen, z.B. einer Außentemperatur tA bestimmt, wobei sie in wärmeren Monaten oder bei höheren Außentemperaturen tA geringer ist als in kälteren Monaten oder bei niedrigeren Außentemperaturen tA. Ein Mittel der Vorlauftemperatur tV und der Rücklauftemperatur tR im Heizkreis 5 bildet zusammen insbesondere eine Flüssigkeitstemperatur des Heizwassers 6.
In dem Heizkreis 5 herrscht ein Primärdruck pP. Der Primärdruck pP ist direkt abhängig von und/oder proportional zu der Flüssigkeitstemperatur, insbesondere von/zu der Vorlauf- und Rücklauftemperatur tV, tR.
Die Heizungsanlage 2 umfasst ein Druckausdehnungsgefäß 8. Das Druckausdehnungsgefäß 8 weist einen Behälter 9 mit zwei Bereichen 10, 11 auf, wobei die beiden Bereiche 10, 11 durch eine Membran 12 voneinander getrennt sind. Der erste Bereich 10 oberhalb der Membran 12 ist in den Heizkreis 5 integriert, sodass die Heizflüssigkeit 6 in den ersten Bereich 10 einströmt, wenn es durch den Heizkreis 5 umgewälzt wird. Der erste Bereich 10 ist somit der Primärseite P der Heizungsanlage 2 zugeordnet.
In einem zweiten Bereich 9 unterhalb der Membran 12 ist Gas, insbesondere Stickstoff 13, angeordnet. Der zweite Bereich 9 bildet eine Sekundärseite S der Heizungsanlage 2. Das Druckausdehnungsgefäß 1 weist eine als Autoventil ausgebildete Ventileinrichtung 14 auf. Mittels der Ventileinrichtung 14 ist der Stickstoff 13 insbesondere herstellerseitig in den zweiten Bereich 11 eingelassen, wobei es im Betrieb der Heizungsanlage 2 einen Sekundärdruck pS, auch Vordruck genannt, aufweist. Der Sekundärdruck pS ist zwischen einem Fülldruck und einem Enddruck in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstemperatur und/oder dem Primärdruck pP veränderlich. Insbesondere hängt der Sekundärdruck pS direkt von der Flüssigkeitstemperatur und/oder dem Primärdruck pP ab und/oder der Sekundärdruck pS ist proportional zu dieser/diesem.
Bei einer Steigerung der Flüssigkeitstemperatur dehnt sich ein Volumen des Heizwassers 6 in dem Heizkreislauf 5 und somit in dem ersten Bereich 10 des Gefäßes 9 aus. Dadurch wird der Stickstoff 13 in dem zweiten Bereich 11 zusammengedrückt, sodass der Sekundärdruck pS erhöht wird.
An der Ventileinrichtung 14 ist dauerhaft ein Drucksensor 15 angeordnet, z.B. auf diesen aufgeschraubt. Der Drucksensor 15 ist dazu ausgebildet, den Sekundärdruck pS des Stickstoffs 13 im Betrieb der Heizungsanlage 2 regelmäßig und/oder auf Dauer als Druckmesswerte auf der Sekundärseite S zu messen. Bei Druckmesswerten auf der Sekundärseite S, welche aus der Vergangenheit stammen, handelt es sich um historische Druckmesswerte Wh, bei aktuell gemessenen Druckmesswerten auf der Sekundärseite S handelt es sich um aktuelle Druckmesswerte Wa (siehe Figur 2).
Die Überwachungsvorrichtung 1 ist als mindestens eine Rechnereinheit ausgebildet oder sie kann mindestens eine Rechnereinheit umfassen. Die Überwachungsvorrichtung 1 umfasst den Drucksensor 15. Alternativ kann die Überwachungsvorrichtung 1 mit dem Drucksensor 15 signaltechnisch verbunden sein.
Die Überwachungsvorrichtung 1 weist eine Speichereinrichtung 16 zur Speicherung der Druckmesswerte Wh, Wa und anderer Daten auf. Die Speichereinrichtung 16 kann in der Rechnereinheit integriert sein, als ein externer Speicher ausgebildet sein und/oder durch eine Cloud gebildet sein. Die Überwachungsvorrichtung 1 umfasst eine Auswertevorrichtung 17, wobei die Auswertevorrichtung 17 dazu ausgebildet ist, die Druckmesswerte Wh, Wa auszuwerten, zu analysieren, zu vergleichen, als Daten 22 aufzubereiten und/oder zu protokollieren. Die aufbereiteten und/oder protokollierten Daten können z.B. in Form von Protokollen, Schemata oder Zeitkurven 23 mittels der Speichereinrichtung 16 abgespeichert werden. Die Druckmesserwerte Wh, Wa können zwischen dem Drucksensor 15, der Speichereinrichtung 16 und/oder der Auswerteeinrichtung 17 signaltechnisch leitungsgebunden oder kabellos übermittelt werden, wobei die Signale digital oder analog übertragen werden können.
Die Überwachungsvorrichtung 11 weist eine Ausgabeeinrichtung 18 auf, welche als eine Anzeigeeinrichtung, z.B. als ein Display oder Monitor, und/oder als eine Lautsprechereinrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen ausgebildet ist. Über die Anzeigeeinrichtung können die ausgewerteten, analysierten, verglichenen Messwerte des Sekundärdrucks pS als die Daten 22 und/oder die Protokolle, Schemata oder Zeitkurven 23 angezeigt werden. Über die Lautsprechereinrichtung können z.B. Hinweis- oder Warntöne ausgegeben werden, z.B. wenn ein Auswertungsergebnis der Druckmesswerte auf der Sekundärseite S auffällig ist, z.B. von durchschnittlichen Normalwerten abweichen.
Die Überwachungsvorrichtung 1 umfasst mindestens eine weitere Sensoreinrichtung 19 zur Erfassung von Betriebswerten 20 der Heizungsanlage 2 und/oder von Einflusswerten 21 äußerer Einflussfaktoren auf die Heizungsanlage 2. Bei den Betriebswerten handelt es sich z.B. um die Vorlauftemperatur tV, die Rücklauftemperatur tR und/oder um eine Wärmemenge W der Heizungsanlage 2. Die Einflusswerte 21 umfassen insbesondere die Außentemperatur tA.
In der Figur 2 ist eine stark schematisierte Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb der Überwachungsvorrichtung 1 gezeigt. Im Rahmen des Verfahrens wird die Heizungsanlage 2 durch die Überwachungsvorrichtung 1 überwacht. Der Sekundärdruck pS wird durch den Drucksensor 15 gemessen und als Druckmesswerte an die Speichereinrichtung 16 zur Speicherung und an die Auswerteeinrichtung 17 zur Auswertung übermittelt.
Die Betriebswerte 20 und/oder Einflusswerte 21 werden von der mindestens einen Sensoreinrichtung 19 erfasst und an die Auswerteeinrichtung 17 zur Auswertung sowie an die Speichereinrichtung 16 zur Speicherung übermittelt.
Die Speichereinrichtung 16 speichert die Druckmesswerte, die Betriebswerte 20 und/oder die Einflusswerte 21.
Die Auswerteeinrichtung 17 wertet aus, ob der Sekundärdruck pS zu hoch ist. Somit kann z.B. festgestellt werden, dass das Druckausdehnungsgefäß 8 defekt ist und/oder dass ein Anschlägen eines Heizungssicherheitsventils zu erwarten ist. Es kann z.B. auch prognostiziert werden, wie lange ein Normalbetrieb des Druckausdehnungsgefäßes 8 noch möglich ist und/oder wann Wartungsmaßnahmen für das Druckausdehnungsgefäß 1 zeitlich einzuplanen und auszuführen sind. Die Prognosen und/oder Feststellungen können in Form der Protokolle, Schemata und/oder Zeitkurven 23 in der Speichereinrichtung 16 gespeichert werden und/oder mittels der Ausgabeeinrichtung 18 ausgegeben werden.
Die Auswerteeinrichtung 17 ruft die historischen Druckmesswerte Wh und/oder die aktuellen Druckmesswerte Wa aus der Speichereinrichtung 16 ab. Die aktuellen Druckmesswerte Wa können aber auch direkt an die Auswerteeinrichtung 17 übermittelt werden. Die Auswerteeinrichtung 17 vergleicht die historischen Druckmesswerte Wh mit den aktuellen Druckmesswerten Wa. Anhand mehrerer oder aller historischen Druckmesswerte Wh ermittelt die Auswerteeinrichtung 17 einen maximaler Druckmesswert, einen minimalen Druckmesswert und/oder ein durchschnittlichen Druckmesswert auf der Sekundärseite S.
Die Betriebswerte 20 und/oder die Einflusswerte 21 werden der Auswerteeinrichtung 17 von der mindestens einen weiteren Sensoreinrichtung 19 übermittelt. Alternativ oder optional ergänzend ruft die Auswerteeinrichtung 17 die gespeicherten Betriebswerte 20 und/oder Einflusswerte 21 von der Speichereinrichtung 16 ab.
Die Auswerteeinrichtung 17 kann den maximalen Druckmesswert, den minimalen Druckmesswert und/oder den durchschnittlichen Druckmesswert auf der Sekundärseite S auch in Abhängigkeit von einigen oder allen Betriebswerten 20 und/oder Einflusswerten 21 ermitteln. Hierfür wird der Auswerteeinrichtung 17 im Rahmen des Verfahrens ein Algorithmus angelernt und/oder die Auswerteeinrichtung handelt im Rahmen des Verfahrens gemäß dem Algorithmus.
Zum Anlernen des Algorithmus wird eine Vergleichsgröße berechnet. Die Vergleichsgröße wird aus einigen oder allen Betriebswerten 20 und/oder aus einigen oder allen Einflusswerten 21 hergeleitet und/oder berechnet. Bei der Vergleichsgröße handelt es sich z.B. um die durchschnittliche Flüssigkeitstemperatur. Alternativ kann es bei der Vergleichsgröße um einen Mittelwert der Vorlauftemperatur tV, der Rücklauftemperatur TR und/oder der Wärmemenge W handeln.
Die Auswerteeinrichtung 17 berechnet eine Übereinstimmung oder Abweichung zwischen den aktuellen Druckmesswerten Wa auf der Sekundärseite S und den ermittelten maximalen, minimalen und/oder durchschnittlichen Druckmesswerten auf der Sekundärseite S. Auf Basis der berechneten Übereinstimmung oder Abweichung ermittelt die Auswerteeinrichtung 17 einen Betriebszustand, Wartungsstatus und/oder Fehlerstatus der Heizungsanlage 2, welcher/welche über die Ausgabeeinrichtung 18 als die Daten 22 und/oder in Form der Protokolle, Schemata und/oder Zeitkurven 23 ausgegeben werden und/oder in der Speichereinrichtung 16 gespeichert werden. Diese können z.B. Aussagen darüber enthalten, ob ein ansteigender Primärdruck pP vorherrscht und ob gegebenenfalls Lufteinschlüsse im Heizkreislauf 5 sind oder ob zu wenig Heizwasser 6 im Heizkreislauf 5 vorhanden ist. Die Protokolle, Schemata und/oder Zeitkurven 23 können auch Hinweise darüber enthalten und/oder veranschaulichen, wie lange ein Normalbetrieb der Heizungsanlage 2 noch möglich ist und wann z.B. mit einem Defekt zu rechnen ist. Somit können notwendige Wartungs- und/oder Reparaturmaßnahmen zeitlich besser geplant und ergriffen werden.
Weiterhin berechnet die Auswerteeinrichtung 17 den Primärdruck pP in Abhängigkeit der Druckmesswerte auf der Sekundärseite S.
Das Erfassen der Druckmesswerte auf der Primärseite P kann durch die mindestens eine Sensoreinrichtung 19 erfolgen, welche diese an die Auswerteeinrichtung 17 übermittelt. Das Ablesen der Primärdrücke pP kann durch einen Nutzer erfolgen, welcher die abgelesenen Primärdrücke pP in die Überwachungsvorrichtung 1, insbesondere in die Auswerteeinrichtung 17, eingibt. Alternativ werden zu Bestimmung des Korrekturfaktors c die Druckmesswerte auf der Sekundärseite S herangezogen.
Die Auswerteeinrichtung 17 ermittelt auf Basis des berechneten Primärdrucks pP einen Betriebszustand, Wartungszustand und/oder Fehlerstatus der Heizungsanlage 2 ermittelt. Darauf basierend erstellt die Auswerteeinrichtung 17 Wartungspläne und/oder Reparaturpläne, welche in Form der Protokolle, Schemata oder Zeitkurven in der Speichereinrichtung 17 abgespeichert und/oder mittels der Ausgabeeinrichtung 18 ausgegeben werden können.
Die Auswerteeinrichtung 17 kann z.B. anhand einer regelmäßigen Berechnung und Auswertung des Primärdrucks pP feststellen, ob dieser innerhalb eines Zeitraums ansteigt oder absinkt. Der Betriebszustand, Wartungszustand und/oder Fehlerstatus kann z.B. Prognosen enthalten, ab welchen Zeitpunkt es zu einer geringen Wärmeversorgung durch die Heizungsanlage 2 kommen kann. Notwendige Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten können somit erkannt und zeitlich eingeplant werden.
Die Auswerteeinrichtung 17 überprüft weiterhin auf Basis der berechneten Temperaturdifferenz den hydraulischen Abgleich der Heizungsanlage 2 und/oder dieser kann auf Basis der Temperaturdifferenz durchgeführt werden. Außerdem überprüft die Auswerteeinrichtung 17 ein Betriebsverhalten der Umwälzpumpe 4. Auf Basis der Überprüfungsergebnisse kann eine Pumpensteuerung effizienter gestaltet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung (1) zur Überwachung einer Heizungsanlage (2), wobei die Heizungsanlage eine Primärseite (P) und eine Sekundärseite (S) aufweist, wobei Druckmesswerte (Wh, Wa) auf der Sekundärseite (S) während des Betriebs der Heizungsanlage (2) regelmäßig erfasst und gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass dass historische Druckmesswerte (Wh) der Sekundärseite (S) mit aktuellen Druckmesswerten (Wa) auf der Sekundärseite (S) verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand mehrerer oder aller historischen Druckmesswerte (Wh) ein maximaler Druckmesswert, ein minimaler Druckmesswert und/oder ein durchschnittlicher Druckmesswert auf der Sekundärseite (S) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorlauftemperatur (tV), eine Rücklauftemperatur (tR) und/oder eine Wärmemenge (W) auf der Primärseite (P) als Betriebswerte (20) der Heizungsanlage (2) gemessen werden und/oder dass Außentemperaturen (tA) als Einflusswerte (21) äußerer Einflussfaktoren auf die Heizungsanlage (2) gemessen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsvorrichtung (1) ein Algorithmus angelernt wird, mittels dem die Überwachungsvorrichtung (1) den maximalen Druckmesswert, den minimalen Druckmesswert und/oder den durchschnittlichen Druckmesswert auf der Sekundärseite (S) mit Bezug zu den Betriebswerten (20) der Heizungsanlage (2) und/oder mit Bezug zu den Einflusswerten (21) auf die Heizungsanlage (2) ermittelt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlernen des Algorithmus eine Vergleichsgröße berechnet wird, wobei die Vergleichsgröße aus einigen oder allen Betriebswerten (20) und/oder aus einigen oder allen Einflusswerten (21) hergeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichsgröße eine durchschnittliche Flüssigkeitstemperatur ermittelt wird oder dass als Vergleichsgröße ein gewichteter Mittelwert der Vorlauftemperatur (tV), der Rücklauftemperatur (tR) und/oder der Wärmemenge (W) berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übereinstimmung oder Abweichung zwischen den aktuellen Druckmesswerten (Wa) auf der Sekundärseite (S) und den ermittelten maximalen, minimalen und/oder durchschnittlichen Druckmesswerten auf der Sekundärseite (S) berechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei berechneter Übereinstimmung oder Abweichung ein Betriebszustand, Wartungsstatus, Fehlerstatus der Heizungsanlage (2) ermittelt und/oder ausgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primärdruck (pP) einer Flüssigkeit (6) auf der Primärseite (P) in Abhängigkeit der Druckmesswerte auf der Sekundärseite (S) berechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des berechneten Primärdrucks (pP) der Betriebszustand, Wartungszustand und/oder Fehlerstatus der Heizungsanlage (2) ermittelt und darauf basierend Wartungspläne und/oder Reparaturpläne erstellt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur (tV) und der Rücklauftemperatur (tR) berechnet und dass auf Basis der Temperaturdifferenz ein hydraulischer Abgleich der Heizungsanlage durchgeführt und/oder überprüft wird und/oder ein Betriebsverhalten einer Heizungspumpe der Heizungsanlage überprüft wird.
12. Überwachungsvorrichtung (1) für eine Heizungsanlage (2), wobei die Überwachungsvorrichtung (1) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben wird.
13. Heizungsanlage (2) mit der Überwachungsvorrichtung (1) nach
Anspruch 12.
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