WO2010094282A2 - Heating or cooling installation and method for operating a heating or cooling installation - Google Patents

Heating or cooling installation and method for operating a heating or cooling installation Download PDF

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    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36Control of heat-generating means in heaters of burners

Definitions

  • the invention relates to a heating or cooling system and a method for operating a heating or cooling system.
  • Heating systems which have a heat generator unit consisting of at least one heat generator and a consumer unit consisting of at least one mixer circuit, wherein the heat generator unit and consumer unit are completely hydraulically decoupled from each other via a hydraulic switch. It is further known to provide a supply and a return having distributor unit with at least two chambers, wherein the at least one mixer circuit via a respective mixing device controllable from the flow and the return of the distribution unit can be fed.
  • heating systems also apply to cooling systems in an equivalent way.
  • the invention concerned therefore relates both to heating systems and cooling systems.
  • heat generators replace refrigerators and heat sinks become cold sinks.
  • heating energy is applied to generate heat, it is needed in the case of the cooling system for cooling.
  • the figures "warmer” and “colder” are exchanged in the comparison between the heating system and the cooling system.
  • the information "top” and "bottom” is exchanged in the comparison between the heating system and the cooling system.
  • the hydraulic switch can significantly increase the return temperature to the heat generators and thus permanently impair the efficiency of the overall system.
  • the installation of a hydraulic switch is e.g. common in such modern heating systems, have the wall heaters with built-circulation pumps. Such wall heaters are often interconnected to increase performance in cascades of several individual devices.
  • the hydraulic switch is usually connected between the heat generator cascade and the consumer unit.
  • This invention is therefore based on the object to provide a device which decouples the flow rates, without raising the return temperature to the heat generators.
  • the invention is achieved in a heating system with the features of claim 1.
  • a method for operating a heating system the invention with the features of claim 17 is achieved.
  • Advantageous embodiments of the heating system according to the invention and the method according to the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the return flow past the consumer unit after the heating medium has passed the hydraulic switch. Since the mixer circuits are also fed from the return if necessary, the heating medium in the return is used and thus the return further cooled.
  • the hydraulic switch can also be part of an open module, which in turn can represent a consumer, for example, a mixed or unmixed heating circuit or a heat exchanger, eg for drinking water.
  • the cooling down of the return also has advantages in relation to the operation of heating systems with buffer memory.
  • Buffers can absorb and release heat much more effectively when heat is removed at the lowest possible temperature level. It is particularly advantageous if the strong modulation width of wall unit cascades is used in order to heat up missing heat during removal without storing it in the buffer.
  • the inventive method and device according to the invention are advantageous in embodiments in which the heating medium is removed from the buffer memory at the lowest possible temperature level and reheated by a Wandierikaskade to the respective required level. This is done with the lowest possible return temperature, so that the buffer memory remains hot as long as possible while it is down as quickly as possible cold.
  • the mixer circuits of the consumer unit each comprise a mixing device, as is known from DE 198 21 256 C1, the disclosure content of which is fully incorporated here, in particular the disclosure content with respect to the mixing device.
  • DE 198 21 256 C1 discloses a heating system with a high-temperature circuit and a low-temperature mixer circuit and a method for its operation with return utilization.
  • the low temperature mixer circuit is controlled either alone from the flow of the heat generator (full load), from the flow of the heat generator and the return of the high temperature circuit (heavy load) or alone supplied by the return of the high-temperature circuit in case of need with the addition of the return of the low-temperature mixer circuit (load limit and low load).
  • the control of the mixing device requires both in the case of the four-way mixing valve and in the case of two three-way mixing valves only a single controlled variable, for example, the flow temperature of the mixer circuit.
  • the known from the aforementioned publication mixing device is used to the flow of the mixer circuit with the heating medium controlled either alone from the flow chamber (full load), or both from the flow chamber and from the (first) return chamber (heavy load) or solely from the (first) return chamber (limit load) as needed mixed with the own return of the mixer circuit (low load) to feed.
  • FIG. 1 shows a heating system with a cascade consisting of n heat generators, m mixer circuits, a hydraulic separator and a two-chamber distributor,
  • FIG. 2 shows a heating system according to FIG. 1, wherein the hydraulic separator is part of an unmixed heating circuit
  • FIG. 3 shows a heating system similar to FIG. 1, the hydraulic separator being part of a heat exchanger for heating drinking water, FIG.
  • FIG. 4 shows a heating system with a cascade consisting of n heat generators, m mixer circuits, a hydraulic separator, a buffer storage and a three-chamber distributor,
  • Fig. 6 a heating system similar to FIG. 4, wherein the hydraulic switch is part of a heat exchanger for DHW heating, and
  • Fig. 7 an open mixed heating circuit.
  • Fig. 1 shows a heating system 1 consisting of a cascade of n parallel connected heat generators 2a - 2n, a two-chamber manifold 8 and m mixer circuits 10a - 10m.
  • Each heat generator 2a-2n has a burner 3a-3n, a circulation pump 4a-4n with a backflow preventer 5a-5n, and a flow temperature sensor 6a-6n.
  • the reference numerals are usually given only in relation to one of several identical or similar equipment, here heat generator and mixer circuits. The same symbols in the figures also mean the same elements in the affected equipment. At least one of the heat generators, in the example of FIG.
  • the heat generator 2a has a changeover valve 7, here placed for example in the appliance return, the heat generated either in heating parallel to the other heat generators 2b - 2n of the cascade the Zweischteiler 8 or hot water preparation operation the heat exchanger 24th a drinking water storage tank 23 supplies.
  • a storage sensor 25 At the drinking water storage 23 is a storage sensor 25, which measures the drinking water temperature. If the measured drinking water temperature falls below the set nominal value, then the heat generator 2a is switched over from the heating mode to the hot water preparation mode.
  • the changeover valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 24 and the burner 3a and the circulation pump 4a are guided to setpoint values set for hot water preparation.
  • Each of the m mixer circuits 10a - 10m has an assembly consisting of a mixing device 1 1 a - 1 1 m with not shown here associated actuator, a circulating pump 12a - 12m and a flow sensor 13a - 13m, the mixing device via three ports 14a - 14m, 15a-15m and 16a-16m is connected to the two-chamber manifold 8.
  • the connection 14a-14m are connected to the supply chamber 51 of the two-chamber distributor 8 and the two connections 15a-15m and 16a-16m to the return chamber 52, the removal connection 15a-15m being upstream of the supply connection 16a-16m.
  • the mixing device 1 1 a - 1 1 m supplies the associated mixer circuit 10a - 10m either alone with hot supply water via the connection 14a - 14m or with a mixture of hot supply water via the connection 14a - 14m and warm return water via the connection 15a - 15m or only with warm return water over the connection 15a - 15m if necessary mixed with cold Return water of the mixer circuit 10a - 10m itself, wherein the not required for mixing part of the return water via the terminal 16a - 16m the return chamber 52 of the two-chamber distributor 8 is supplied.
  • a quantity compensation takes place in any direction, so that the removal of the mixer circuit 10a-10m is completely hydraulically decoupled.
  • the mixer circuits 10a-10m are arranged with respect to the temperature requirement with a temperature gradient on the two-chamber distributor 8. That is, the temperature requirement of a mixer circuit, z. B. the mixer circuit 10c, which is closer to the heat generators 2a - 2n in the course of the two-chamber manifold 8 as another mixer circuit, e.g. 10d, at most as high or lower than that of the other mixer circuit 10d.
  • the order of arrangement can be determined by the design temperatures of the heating circuits 10a-10m involved. First, the flow temperature according to design temperature is relevant. D. h the flow temperature of a mixer circuit, z. B.
  • the mixer circuit 10c which is closer to the heat generators 2a - 2n in the course of the two-chamber manifold 8 as another mixer circuit, e.g. 10d, is at most as high or lower than that of the other mixer circuit 10d.
  • the respective return temperature is decisive.
  • the supply of a mixer circuit 10a - 10m from the return of the two-chamber distributor 8 leads to the so-called return use.
  • the mixer generators 2a-2n closest to the mixer circuit 10a provide a continuous lowering of the return temperature with a corresponding increase in efficiency.
  • the two chambers 51 and 52 of the two-chamber distributor 8 are replaced by a location furthest from the connection of the heat generator hydraulic switch 17 interconnected. At this is the switch temperature sensor 20th
  • All temperature sensors 6, 13, 20, 22, 25 and circulating pumps 4, 12 burners 3 and not shown separately actuators of the mixing devices 1 1 and heat generator 2 are connected via dashed lines in the figures shown signal or control lines with a weather-compensated cascade controller 21.
  • This calculates the weather-dependent setpoint values of the temperatures of the individual mixer circuits 10a-10m from the outside temperature measured by an outside sensor 22, compares them with the values measured by the temperature sensors 13a-13m of the mixer circuits 10a-10m and controls the control deviation according to the actuators of FIG Mixing devices 1 1 a - 1 1 m, eg via three-point signals (on-stop-to), as disclosed in DE 19821 256 C1.
  • the cascade controller is to activate the minimum number of heat generators 2a-2n needed to supply the acute power demand, both the burners 3a-3n and the circulation pumps 4a-4n of the non-activated heat generators 2a-2n being switched off; the backflow preventer 5a - 5n prevent a backflow of heating water.
  • the active heat generators 2a-2n generate the flow temperature which corresponds to the maximum of the setpoint values of all mixer circuits 10a-1 On.
  • the temperature of the soft-room sensor 20 is compared with the flow temperatures of the active heat generators 2a-2n: Is the temperature of the soft-bulb sensor 20 the same as the temperature of the temperature sensors 6a 6n of the activated heat generators 2a-2n, an excess of heating water flows from the flow chamber 51 of the two-chamber distributor 8 into the return chamber 52, which means that sufficient power is provided. However, if the temperature is lower, colder heating water flows from the return chamber 52 into the flow chamber 51, which means that too little power is generated. This corresponds to the control behavior of the cascade controller for conventional turnout temperature sensors, in which the switch between the heat generator and the consumer is mounted.
  • the known regulations of heat generator cascades can be used.
  • the advantage of the method described here or of the device described here lies in the fact that the hot heating water passing over the switch 17 from the flow chamber 51 into the return flow chamber 52 is strongly cooled by the return use of the mixer circuits 10a-10m before it again in the cascade of the heat generator 2a - 2n passes.
  • the cascade is operated at the same power with lower return temperature and higher efficiency.
  • the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n can also transport the same heat output with a smaller volume flow and thus lower electrical power consumption and mechanical wear.
  • the advantage of the invention thus lies in a much more efficient operation of components that are already technically available today.
  • FIG. 2 shows a second variant of the multi-circuit system according to the invention with Wandierikaskade. Elements of this variant as well as further variants to be explained later that correspond to the heating system 1 of FIG. 1 are given corresponding reference numerals. If these elements are not explained again in the variants, reference is made to the description of FIG. In FIG. 2 as well as in the further FIGS. 3 to 6, the backflow preventers 5n in FIG. 1 are missing in the illustration of the heat generators 2a-2n. However, in each embodiment, each heat generator 2a-2n should each have a backflow preventer corresponding to FIG , which also serves as a gravity brake.
  • the heating system according to FIG. 2 contains an additional high-temperature heating circuit 60, which is unmixed and whose flow is controlled by a thermostatic valve 36. It does not contain its own circulating pump and is fed directly by the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n.
  • the differential pressure in the high-temperature circuit 60 is kept constant by an open differential pressure overflow valve 18.
  • Under an open differential pressure relief valve 18 is an assembly with anti-parallel circuit of a common Differential pressure relief valve and a backflow preventer understood.
  • the switch temperature sensor 20 is located between the supply chamber connection 34 of the high-temperature heating circuit 60 and the open differential pressure overflow valve 18, ie the anti-parallel connection of the ordinary differential pressure overflow valve and the backflow preventer. At this point it acts in the manner described on the cascade controller: Overflowing hot flow water signals sufficient butterbreit ein and guaranteed to supply the unmixed Hochtemperaturikinikes 60, sufficient pressure drop at the overflow, while returning colder return water signals a lack of power. Thus, the cascade controller 21 detects when sufficient and when too little power is provided.
  • the flow temperature of the heat generator cascade 2a - 2n corresponds to the flow temperature of acting as a hydraulic switch and simultaneously acting as a consumer unmixed high-temperature circuit 60th
  • At least one of the heat generator (in Figure 1, the heat generator 2a) has a switching valve 7, placed here, for example, in the device flow, the heat generated either in heating parallel to the other heat generators 2b - 2n of the cascade the two-chamber manifold 8 or im
  • Hot water preparation operation the heat exchanger 24 a drinking water storage tank 23 supplies.
  • the storage sensor 25 which measures the drinking water temperature.
  • the set value the corresponding heat generator 2a is converted from the heating mode in the hot water preparation operation:
  • the switching valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 24 and burner 3a and circulating pump 4a are set to a set for hot water setpoint.
  • a mixed high-temperature heating circuit 90 can also be used in a heating system according to FIG. 2.
  • the high-temperature circuit 90 is then connected to the flow chamber 51 via the flow chamber connection 34 and to the return flow chamber 52 of the distribution unit 8 via the return flow chamber connection 35.
  • the high temperature circuit 90 has a circulation pump 91 and a three-way mixing valve 92, so that the own return can be added to the flow of the high-temperature circuit 90 controllable.
  • an open connection piece 93 is provided between supply and return, whereby the high-temperature circuit 90 becomes the open assembly, which fulfills the function of the hydraulic separator.
  • the switch temperature sensor 20 is disposed below the connector 93 and performs the same function as the switch temperature sensor in all other embodiments of the invention shown here.
  • Fig. 3 shows a third variant of the multi-circuit system according to the invention with a cascade of heat generators 2a - 2n, for example in the form of wall devices. It comprises a water heater in the form of a drinking water storage tank 23, in which a heat exchanger 24 is provided.
  • the drinking water storage 23 is part of an open assembly 72, which serves as a hydraulic switch for the entire system.
  • the assembly 72 includes a switching valve 19, which releases the supply of the heat exchanger 24 when needed.
  • the set value of the cascade of the heat generators 2a-2n is increased to the value set for hot water preparation and the switching valve 19 is opened to the heat exchanger 24 of the drinking water storage tank 23.
  • the switch temperature sensor 20 ensures in both positions of the changeover valve 19 that the cascade controller 21 provides sufficient power from the heat generators 2a-2n.
  • the switching valve 19 can also be a temperature-dependent throttling of the flow be used by the heat exchanger 24, for example in the form of a thermostatic valve, not shown here. The throttling can be done depending on the storage tank temperature or the return temperature. If the heat exchanger 24 used elsewhere, other temperatures may be relevant, for example, the room temperature or the outlet temperature of a fan.
  • FIG. 4 shows a heating system which includes a solar system, to which only a solar system circulating pump 28 and symbolically solar collectors 29 are shown, and a buffer memory 26.
  • the solar heat - as shown here - can be transmitted via a tube bundle heat exchanger 75 located in the buffer memory 26. It could also be used here not shown external heat exchanger with secondary circulation pump.
  • the heating water from the buffer memory 26 could be performed directly in the solar panels 29.
  • another regenerative heat source not shown here (biomass combustion, combined heat and power, heat pump) could be used. Characteristic of regenerative heat sources are their low controllability and / or their low flow temperatures.
  • the buffer memory 26 should be able to absorb heat at the lowest possible temperature level, and secondly the NachMapley with well controllable heat generators 2a - 2n, such as wall unit cascades.
  • the buffer memory 26 has four ports 76 - 79.
  • a drinking water storage 23 is integrated into the buffer memory 26.
  • At least one of the heat generators 2 a - 2 n (in the example of FIG.
  • the heat generator 2 a has a switching valve 7, placed here for example in the device flow, which generates the heat generated either parallel to the other heat generators 2 b - 2 n of the cascade in heating mode parallel to a three - chamber distributor 9 or 9 in hot water preparation operation the top buffer connection 76 supplies.
  • a storage sensor 25 At the buffer memory 26 is a storage sensor 25 which measures the buffer water temperature of the uppermost of three zones. These zones are each between two immediately adjacent of the total of four buffer terminals 76 - 79. If the measured buffer water temperature falls below the set value, the corresponding heat generator 2a from the heating operation in the
  • Hot water preparation mode changed over The switching valve 7 supplies the heat of the uppermost buffer zone and the burner 3a and the circulation pump 4a are guided to set for hot water preparation setpoints.
  • All returns 81 a - 81 n of the heat generators 2a - 2n are connected in parallel with each other and with the second highest buffer connection 77.
  • the heat generators 2a-2n activated by the cascade controller 21 each remove buffer water above the middle zone and feed it-driven by the circulation pumps 4a-4n-to the flow chamber 82 of the three-chamber distributor 9.
  • On this m mixer circuits 10a - 10m are arranged with a temperature gradient in the direction of heat generator cascade 2a - 2n, which can also be fed from a first return chamber 83 of the three-chamber distributor 9.
  • mixer circuits 10a-10m are a part number, namely the mixer circuits 10a - 1 Of low-temperature circuits, which typically supply so-called surface heating circuits (ceiling, wall and floor heating) with return temperatures of at most 30 ° C.
  • the other mixer circuits 10g - 10m are high-temperature circuits (radiators, convectors, air heaters) with higher return temperatures. While the high temperature circuits 10g-10m feed their returns downstream of the withdrawal into the first return chamber 83 according to the already described method of recycle, the returns of the low temperature circuits 10a-10f are collected in a separate low temperature manifold 84 which houses the third distribution chamber or second return chamber Three-chamber distributor 9 forms. This first return chamber 83 is connected to the third buffer port 78 and the second return chamber 84 to the lowest buffer port 79.
  • the last, farthest from the connection of the heat generator cascade 2a - 2n assembly forms again a hydraulic switch 17, which connects the flow chamber 82 with the first return chamber 83.
  • the temperature sensor, circulating pumps, burners and actuators of the mixing devices and heat generators are connected via dashed signal or control lines to the weather-compensated cascade controller 21.
  • This calculates the weather-dependent setpoint values of the temperatures of the individual mixer circuits 10a-10m from the outside temperature measured by the outside sensor 22, compares them with the values measured by the temperature sensors 6a-6m of the mixer circuits 10a-10m and controls the control deviation according to the actuators of the mixing devices not shown here 11 a - 1 1 m via three-point signals (open-close). This results in a total heat loss with a value pair volume flow and flow return temperature difference (Q, ⁇ T).
  • the cascade controller 21 is to activate the minimum number of heat generators 2a - 2n, z.
  • the heat generator 2a - 2h which are needed to supply the acute power requirement, both the burner 3i - 3n and the circulation pumps 4i -.4n the non-activated heat generator 2i - 2n are turned off.
  • Backflow preventers not shown separately prevent heating water from flowing back.
  • the active heat generators 2a-2h generate the flow temperature which corresponds to the maximum of the setpoint values of all mixer circuits 10a-10m.
  • the temperature of the switch temperature sensor (20) is compared with the flow temperatures of the active heat generators 2a-2h: is the temperature of the switch temperature sensor 20 the same as the temperature of the temperature sensor 6a - 6h of the activated heat generator 2a - 2h , so flows an excess of heating water from the Advance came mer 82 of the three-chamber distributor 9 in the first return chamber 83, which means that enough power is provided. However, if the temperature is lower, colder heating water flows from the first return chamber 83 into the supply chamber 82, which means that too little power is generated. Then at least one further heat generator 2i is connected. This corresponds to the control behavior of the cascade controller for heating systems according to the prior art, in which the hydraulic switch with temperature sensor is mounted between the heat generator and the consumer.
  • All mixing devices 11a to 11m each have three ports 14a
  • the mixer circuit 10g is shown by way of example.
  • the mixer circuit flow 85g is supplied either with a mixture of the supply chamber port 14g and the return chamber port 15g or the return chamber port 15g and the own mixer circuit return 86g.
  • the return chamber connections 15a-15m respectively open into the first return chamber 83.
  • the return connections 16g-16m of the high-temperature mixer circuits 10g-10m there open as well, while the return chamber connections
  • the cascade controller 21 carries each mixer circuit flow temperature by means of a 3-point signal via the actuator not shown here the respective mixing device 1 1 a - 1 1 m.
  • the advantage of the method described here or of the device described here lies in the fact that the hot heating water overflowing in stationary operation via the hydraulic separator 17 from the supply line into the return line is strongly cooled by the return use of the mixer circuits 10a-10m.
  • the affected mixer circuit can still heat the buffer memory 26 at a low temperature level and thus relieve the heat generator 2a - 2n, which then only need to reheat.
  • the separate return collector i. the second return flow chamber 84 for the coldest returns is ensured that the lowermost zone of the buffer memory 26 is cooled as low as possible, which keeps the buffer memory 26 hot longer up and makes him down at the same time receptive for heat at a low temperature level.
  • the heating system is operated at the same power with a higher proportion of regenerative heat.
  • the advantage of the invention is thus again in a much more efficient operation of components that are already technically available today.
  • FIG. 5 shows a further variant of the multi-circuit system according to the invention with wall unit cascade 2a-2n, regenerative heat generator (shown here are the associated circulating pump 28 and symbolically solar collectors 29) and buffer memory 26. It comprises one via the flow chamber connection 34 and the return chamber connection 35 to the distributor unit 9 connected further unmixed high-temperature heating circuit 60, as has already been described for the embodiment according to FIG. Its flow is regulated by a thermostatic valve 36.
  • the heating circuit 60 does not contain its own circulating pump and is fed directly by the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n.
  • FIG. 2 wherein the local reference numerals have been adopted with respect to the heating circuit 60.
  • a mixed heating circuit 90 as shown in FIG. 7 and described in connection with FIG. 2, can also be used.
  • a three-chamber distributor 9 is provided which is formed in the manner provided for Fig. 4 way and is connected in a corresponding manner to the mixer circuits 10a - 10m.
  • a solar system (28, 29) or other regenerative energy source and a buffer memory 26 is provided in which a drinking water storage 23 is arranged.
  • the changeover valve 7 is connected to one of the heat generators, here in FIG Example heat generator 2a, placed in the return, which makes a separate heat exchanger 88 required for the drinking water storage.
  • the switching valve 7 supplies the generated heat to the heat exchanger 88 of the drinking water storage 23 either in heating mode parallel to the other heat generators 2b-2n of the cascade, the three-chamber distributor 9 or in the hot water preparation mode.
  • a storage sensor 25 At the drinking water storage 23 is a storage sensor 25, which measures the drinking water temperature. If the measured drinking water temperature falls below the set nominal value, then the corresponding heat generator 2a is switched over from the heating mode to the hot water preparation mode.
  • the switching valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 88 and the burner 2a and circulation pump 4a are guided to setpoint values set for hot water preparation.
  • the buffer memory 26 has three connections 77 to 79 which are connected in the manner described with reference to FIG. 4 to the three-chamber distributor 9 and the heat generators 2a-2n.
  • the heat exchanger 88 of the drinking water reservoir 23 is - as already shown - connected to one of the heat generator, in the present example to the heat generator 2a.
  • FIG. 6 shows a further variant of the multi-circuit system according to the invention with wall unit cascade, regenerative heat generator and buffer storage. It contains an open assembly 72 with switching valve 73 for supplying a water heater with a lying in a drinking water storage 23 heat exchanger 24. Once the measured from the storage tank sensor 25 drinking water temperature falls below the required value, the set value of the cascade of the heat generator 2a - 2n set to the water heating Increased value and the switching valve 19 to the heat exchanger 24 of the drinking water storage 23 open.
  • the switch temperature sensor 20 ensures in both positions of the change-over valve that the cascade controller 21 provides sufficient power from the heat generators 2a-2n. Since the hot water now takes place outside the buffer memory 26, it has only three ports 77 to 79 or two zones.
  • the heating system according to the invention can - as shown in the embodiments - different chamber distribution types, optionally a buffer, optionally a drinking water supply, separately or combined with a buffer memory having.
  • the hydraulic switch can be formed by a simple connection between two chambers of the chamber distributor or as a functional component, for example as a heating circuit or drinking water preparation. It can be seen from the exemplary embodiments that further combinations of the presented system parts can be combined in the sense of the invention.

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Abstract

The invention relates to a heating or cooling installation and to a method for the operation thereof. In a heating or cooling installation according to the invention, which comprises a heat/cold generating unit having at least one heat/cold generator (2a - 2n) and a consumer unit comprising at least one mixing circuit (10a - 10m), a distribution unit (8, 9) comprises a pre-flow chamber (51, 82) transporting the pre-flow of the heat/cold generating unit to the at least one mixing circuit (10a - 10m) and a first return chamber (52, 83, 84) receiving the return flow of the at least one mixing circuit (10a - 10m), characterized in that the at least one mixing circuit (10a - 10m) can be fed in a controlled manner via in each case a mixing device (11a - 11m) from the pre-flow chamber (51, 82) and the first return chamber (52, 83, 84), and a hydraulic switching means (17, 60, 72) is provided behind the consumer unit for the complete hydraulic decoupling of the heat/cold generating unit and the consumer unit when seen in the direction of flow of the pre-flow in the distribution unit (8, 9). The special arrangement of the hydraulic switching means (17, 60, 72) with respect to the distribution unit allows using the return with considerably increased efficiency.

Description

Patentanmeldung Patent application
Heizungs- oder Kühlungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer Heizungs- oderHeating or cooling system and method for operating a heating or
Kühlungsanlagecooling system
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Kühlungsanlage sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungs- oder Kühlungsanlage.The invention relates to a heating or cooling system and a method for operating a heating or cooling system.
Es sind Heizungsanlagen bekannt, die eine aus mindestens einem Wärmeerzeuger bestehende Wärmeerzeugereinheit und eine aus mindestens einem Mischerkreis bestehende Verbrauchereinheit aufweisen, wobei Wärmeerzeugereinheit und Verbrauchereinheit über eine hydraulische Weiche vollständig voneinander hydraulisch entkoppelt sind. Dabei ist des Weiteren bekannt, eine einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweisende Verteilereinheit mit mindestens zwei Kammern vorzusehen, wobei der mindestens eine Mischerkreis über jeweils eine Mischeinrichtung regelbar aus dem Vorlauf und dem Rücklauf der Verteilereinheit speisbar ist.Heating systems are known which have a heat generator unit consisting of at least one heat generator and a consumer unit consisting of at least one mixer circuit, wherein the heat generator unit and consumer unit are completely hydraulically decoupled from each other via a hydraulic switch. It is further known to provide a supply and a return having distributor unit with at least two chambers, wherein the at least one mixer circuit via a respective mixing device controllable from the flow and the return of the distribution unit can be fed.
Die hier für Heizungsanlagen getätigten Äußerungen gelten in äquivalenter Weise auch für Kühlungsanlagen. Die hier betroffene Erfindung bezieht sich daher sowohl auf Heizungsanlagen als auch auf Kühlungsanlagen. Im Falle der Kühlung treten an die Stelle der Wärmeerzeuger Kälteerzeuger und Wärmesenken werden zu Kältesenken. Dort wo im Falle der Heizung Energie zur Wärmeerzeugung aufgebracht wird, wird sie im Falle der Kühlungsanlage zur Kälteerzeugung benötigt. Spielen Temperaturunterschiede eine Rolle, so werden im Vergleich zwischen Heizungsanlage und Kühlungsanlage die Angaben „wärmer" und „kälter" vertauscht. Im Falle der Nutzung eines Pufferspeichers werden aufgrund der gravitationsbedingten Temperaturschichtung in Bezug auf die Pufferanschlüsse im Vergleich zwischen Heizungsanlage und Kühlungsanlage die Angaben „oben" und „unten" vertauscht. Mit dieser Maßgabe kann die folgende, zum Zwecke der Übersichtlichkeit auf den Fall der Heizung beschränkte Darstellung ohne weiteres auf den Fall der Kühlung übertragen werden.The remarks made here for heating systems also apply to cooling systems in an equivalent way. The invention concerned therefore relates both to heating systems and cooling systems. In the case of cooling, heat generators replace refrigerators and heat sinks become cold sinks. Where in the case of heating energy is applied to generate heat, it is needed in the case of the cooling system for cooling. If differences in temperature play a role, the figures "warmer" and "colder" are exchanged in the comparison between the heating system and the cooling system. In the case of the use of a buffer memory, due to the gravitational temperature stratification with respect to the buffer connections, the information "top" and "bottom" is exchanged in the comparison between the heating system and the cooling system. With this proviso, the following, for the purpose of Clarity on the case of heating limited representation can be easily transferred to the case of cooling.
Wegen ihrer technischen Notwendigkeit bei bestimmten Heizungsanlagen wird bislang akzeptiert, dass die hydraulische Weiche die Rücklauftemperatur zu den Wärmeerzeugern deutlich erhöhen und somit die Effizienz des Gesamtsystems nachhaltig verschlechtern kann. Der Einbau einer hydraulischen Weiche ist z.B. bei solchen modernen Heizungsanlagen üblich, die Wandheizgeräte mit eingebauten Umwälzpumpen aufweisen. Derartige Wandheizgeräte werden zur Leistungssteigerung häufig zu Kaskaden aus mehreren Einzelgeräten zusammengeschaltet. Die hydraulische Weiche wird dabei in der Regel zwischen die Wärmeerzeugerkaskade und die Verbrauchereinheit geschaltet.Due to their technical necessity in certain heating systems, it has been accepted to date that the hydraulic switch can significantly increase the return temperature to the heat generators and thus permanently impair the efficiency of the overall system. The installation of a hydraulic switch is e.g. common in such modern heating systems, have the wall heaters with built-circulation pumps. Such wall heaters are often interconnected to increase performance in cascades of several individual devices. The hydraulic switch is usually connected between the heat generator cascade and the consumer unit.
Für Heizungsanlagen, insbesondere für solche mit Brennwertkessel oder mit regenerativem Wärmeerzeuger beliebiger Art in Verbindung mit Pufferspeichern ist jedoch eine niedrige Rücklauftemperatur von entscheidender Bedeutung für die Effizienz des Gesamtsystems. Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben, die die Volumenströme entkoppelt, ohne die Rücklauftemperatur zu den Wärmeerzeugern anzuheben.For heating systems, in particular for those with condensing boiler or regenerative heat generator of any kind in conjunction with buffer storage, however, a low return temperature is of crucial importance for the efficiency of the overall system. This invention is therefore based on the object to provide a device which decouples the flow rates, without raising the return temperature to the heat generators.
Die Erfindung wird bei einer Heizungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage wird die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is achieved in a heating system with the features of claim 1. In a method for operating a heating system, the invention with the features of claim 17 is achieved. Advantageous embodiments of the heating system according to the invention and the method according to the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird der Rücklauf an der Verbrauchereinheit vorbeigeführt, nachdem das Heizmedium die hydraulische Weiche passiert hat. Da die Mischerkreise bei Bedarf auch aus dem Rücklauf gespeist werden, wird das im Rücklauf befindliche Heizmedium genutzt und somit der Rücklauf weiter ausgekühlt. Die hydraulische Weiche kann auch Teil einer offenen Baugruppe sein, die selbst wiederum einen Verbraucher darstellen kann, z.B. ein gemischter oder ungemischter Heizkreis oder ein Wärmetauscher, z.B. für die Trinkwasserbereitung. Ein Verbraucher in Form einer offenen Baugruppe, die gleichzeitig die Funktion der hydraulischen Weiche übernimmt, ist nicht Teil der in den Ansprüchen erwähnten Verbrauchereinheit.According to the invention, the return flow past the consumer unit after the heating medium has passed the hydraulic switch. Since the mixer circuits are also fed from the return if necessary, the heating medium in the return is used and thus the return further cooled. The hydraulic switch can also be part of an open module, which in turn can represent a consumer, for example, a mixed or unmixed heating circuit or a heat exchanger, eg for drinking water. A consumer in the form of an open assembly, at the same time the function of hydraulic switch assumes, is not part of the consumer unit mentioned in the claims.
Die Auskühlung des Rücklaufs hat auch Vorteile in Bezug auf den Betrieb von Heizungsanlagen mit Pufferspeicher. Pufferspeicher können deutlich effektiver Wärme aufnehmen und wieder abgeben, wenn Wärme auf möglichst niedrigem Temperaturniveau entnommen wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die starke Modulationsbreite von Wandgerätekaskaden genutzt wird um bei der Entnahme fehlende Wärme nachzuheizen ohne diese in den Puffer einzulagern. Somit sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Ausgestaltungen vorteilhaft, bei denen das Heizmedium aus dem Pufferspeicher auf möglichst niedrigem Temperaturniveau entnommen und durch eine Wandgerätekaskade auf das jeweilige benötigte Niveau nachgeheizt wird. Dies geschieht mit einer möglichst niedrigen Rücklauftemperatur, so dass der Pufferspeicher oben möglichst lange heiß bleibt, während er unten möglichst schnell kalt wird.The cooling down of the return also has advantages in relation to the operation of heating systems with buffer memory. Buffers can absorb and release heat much more effectively when heat is removed at the lowest possible temperature level. It is particularly advantageous if the strong modulation width of wall unit cascades is used in order to heat up missing heat during removal without storing it in the buffer. Thus, the inventive method and device according to the invention are advantageous in embodiments in which the heating medium is removed from the buffer memory at the lowest possible temperature level and reheated by a Wandgerätekaskade to the respective required level. This is done with the lowest possible return temperature, so that the buffer memory remains hot as long as possible while it is down as quickly as possible cold.
Die Mischerkreise der Verbrauchereinheit umfassen jeweils eine Mischeinrichtung, wie sie aus der DE 198 21 256 C1 bekannt ist, deren Offenbarungsgehalt im vollen Umfang hier einbezogen wird, insbesondere der Offenbarungsgehalt in Bezug auf die Mischeinrichtung. In der DE 198 21 256 C1 sind eine Heizungsanlage mit einem Hochtemperaturkreis und einem Niedertemperaturmischerkreis sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb mit Rücklaufausnutzung offenbart. Mittels einer Mischeinrichtung bestehend aus einem Vier-Wege- Ventil oder aus einer Baugruppe mit zwei Drei- Wege-Ventilen wird der Niedertemperaturmischerkreis regelbar entweder allein vom Vorlauf des Wärmeerzeugers (Volllast), vom Vorlauf des Wärmeerzeugers und vom Rücklauf des Hochtemperaturkreises (Starklast) oder allein vom Rücklauf des Hochtemperaturkreises im Bedarfsfall unter Zumischung des Rücklaufs des Niedertemperaturmischerkreises (Grenzlast und Schwachlast) gespeist. Die Regelung der Mischeinrichtung benötigt sowohl im Falle des Vier-Wege-Mischventils als auch im Falle zweier Drei-Wege-Mischventile lediglich eine einzige Regelgröße, z.B. die Vorlauftemperatur des Mischerkreises. In der hier betroffenen Erfindung wird die aus der vorgenannten Druckschrift bekannte Mischeinrichtung eingesetzt, um den Vorlauf des Mischerkreises mit dem Heizmedium geregelt entweder allein aus der Vorlaufkammer (Volllast), oder sowohl aus der Vorlaufkammer als auch aus der (ersten) Rücklaufkammer (Starklast) oder allein aus der (ersten) Rücklaufkammer (Grenzlast) bedarfsweise gemischt mit dem eigenen Rücklauf des Mischerkreises (Schwachlast) zu speisen.The mixer circuits of the consumer unit each comprise a mixing device, as is known from DE 198 21 256 C1, the disclosure content of which is fully incorporated here, in particular the disclosure content with respect to the mixing device. DE 198 21 256 C1 discloses a heating system with a high-temperature circuit and a low-temperature mixer circuit and a method for its operation with return utilization. By means of a mixing device consisting of a four-way valve or an assembly with two three-way valves, the low temperature mixer circuit is controlled either alone from the flow of the heat generator (full load), from the flow of the heat generator and the return of the high temperature circuit (heavy load) or alone supplied by the return of the high-temperature circuit in case of need with the addition of the return of the low-temperature mixer circuit (load limit and low load). The control of the mixing device requires both in the case of the four-way mixing valve and in the case of two three-way mixing valves only a single controlled variable, for example, the flow temperature of the mixer circuit. In the present invention, the known from the aforementioned publication mixing device is used to the flow of the mixer circuit with the heating medium controlled either alone from the flow chamber (full load), or both from the flow chamber and from the (first) return chamber (heavy load) or solely from the (first) return chamber (limit load) as needed mixed with the own return of the mixer circuit (low load) to feed.
Im Folgenden werden anhand von Figuren Beispiele vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Heizungsanlage vorgestellt.In the following, examples of advantageous embodiments of the heating system according to the invention and of the method according to the invention for operating a heating system will be presented on the basis of figures.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 : eine Heizungsanlage mit einer Kaskade bestehend aus n Wärmeerzeugern, m Mischerkreisen, einer hydraulischer Weiche und einem Zweikammerverteiler,1 shows a heating system with a cascade consisting of n heat generators, m mixer circuits, a hydraulic separator and a two-chamber distributor,
Fig. 2:eine Heizungsanlage gemäß Fig. 1 , wobei die hydraulische Weiche Teil eines ungemischten Heizkreises ist,2 shows a heating system according to FIG. 1, wherein the hydraulic separator is part of an unmixed heating circuit, FIG.
Fig. 3: eine Heizungsanlage ähnlich zu Fig. 1 , wobei die hydraulische Weiche Teil eines Wärmetauschers zur Trinkwassererwärmung ist,3 shows a heating system similar to FIG. 1, the hydraulic separator being part of a heat exchanger for heating drinking water, FIG.
Fig. 4: eine Heizungsanlage mit einer Kaskade bestehend aus n Wärmeerzeugern, m Mischerkreisen, einer hydraulischer Weiche, einem Pufferspeicher und einem Dreikammerverteiler,4 shows a heating system with a cascade consisting of n heat generators, m mixer circuits, a hydraulic separator, a buffer storage and a three-chamber distributor,
Fig. 5: eine Heizungsanlage ähnlich Fig. 4, wobei die hydraulische Weiche Teil eines ungemischten Heizkreises ist,5: a heating system similar to FIG. 4, wherein the hydraulic separator is part of a non-mixed heating circuit,
Fig. 6: eine Heizungsanlage ähnlich Fig. 4, wobei die hydraulische Weiche Teil eines Wärmetauschers zur Trinkwassererwärmung ist, undFig. 6: a heating system similar to FIG. 4, wherein the hydraulic switch is part of a heat exchanger for DHW heating, and
Fig. 7: einen offenen gemischten Heizkreis. Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage 1 bestehend aus einer Kaskade von n parallel geschalteten Wärmeerzeugern 2a - 2n, einem Zweikammerverteiler 8 und m Mischerkreisen 10a - 10m. Jeder Wärmeerzeuger 2a - 2n verfügt über einen Brenner 3a - 3n, eine Umwälzpumpe 4a - 4n mit einem Rückflussverhinderer 5a - 5n und einen Vorlauftemperaturfühler 6a - 6n. In der Zeichnung sind die Bezugszeichen in der Regel nur in Bezug auf eine von mehreren einander identische oder ähnliche Gerätschaften, hier Wärmeerzeuger und Mischerkreise angegeben. Gleiche Symbole in den Figuren bedeuten auch gleiche Elemente in den betroffenen Gerätschaften. Mindestens einer der Wärmeerzeuger, im Beispiel der Figur 1 der Wärmeerzeuger 2a besitzt ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Geräterücklauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Zweikammerverteiler 8 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 24 eines Trinkwasserspeichers 23 zuführt. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 24 zu und Brenner 3a und Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.Fig. 7: an open mixed heating circuit. Fig. 1 shows a heating system 1 consisting of a cascade of n parallel connected heat generators 2a - 2n, a two-chamber manifold 8 and m mixer circuits 10a - 10m. Each heat generator 2a-2n has a burner 3a-3n, a circulation pump 4a-4n with a backflow preventer 5a-5n, and a flow temperature sensor 6a-6n. In the drawing, the reference numerals are usually given only in relation to one of several identical or similar equipment, here heat generator and mixer circuits. The same symbols in the figures also mean the same elements in the affected equipment. At least one of the heat generators, in the example of FIG. 1, the heat generator 2a has a changeover valve 7, here placed for example in the appliance return, the heat generated either in heating parallel to the other heat generators 2b - 2n of the cascade the Zweikammerverteiler 8 or hot water preparation operation the heat exchanger 24th a drinking water storage tank 23 supplies. At the drinking water storage 23 is a storage sensor 25, which measures the drinking water temperature. If the measured drinking water temperature falls below the set nominal value, then the heat generator 2a is switched over from the heating mode to the hot water preparation mode. The changeover valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 24 and the burner 3a and the circulation pump 4a are guided to setpoint values set for hot water preparation.
Jeder der m Mischerkreise 10a - 10m besitzt eine Baugruppe bestehend aus einer Mischeinrichtung 1 1 a - 1 1 m mit hier nicht dargestelltem zugehörigen Stellantrieb, einer Umwälzpumpe 12a - 12m und einem Vorlauffühler 13a - 13m, wobei die Mischeinrichtung über drei Anschlüsse 14a - 14m, 15a - 15m und 16a - 16m mit dem Zweikammerverteiler 8 verbunden ist. Dabei sind der Anschluss 14a - 14m mit der Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8 verbunden und die beiden Anschlüsse 15a - 15m und 16a - 16m mit der Rücklaufkammer 52, wobei der Entnahmeanschluss 15a - 15m stromaufwärts des Einspeiseanschlusses 16a - 16m liegt.Each of the m mixer circuits 10a - 10m has an assembly consisting of a mixing device 1 1 a - 1 1 m with not shown here associated actuator, a circulating pump 12a - 12m and a flow sensor 13a - 13m, the mixing device via three ports 14a - 14m, 15a-15m and 16a-16m is connected to the two-chamber manifold 8. In this case, the connection 14a-14m are connected to the supply chamber 51 of the two-chamber distributor 8 and the two connections 15a-15m and 16a-16m to the return chamber 52, the removal connection 15a-15m being upstream of the supply connection 16a-16m.
Die Mischeinrichtung 1 1 a - 1 1 m versorgt den zugehörigen Mischerkreis 10a - 10m entweder allein mit heißem Vorlaufwasser über den Anschluss 14a - 14m oder mit einer Mischung aus heißem Vorlaufwasser über den Anschluss 14a - 14m und warmem Rücklaufwasser über den Anschluss 15a - 15m oder allein mit warmem Rücklaufwasser über den Anschluss 15a - 15m bedarfsweise gemischt mit kaltem Rücklaufwasser des Mischerkreises 10a - 10m selbst, wobei der nicht zum Mischen benötigte Teil des Rücklaufwassers über den Anschluss 16a - 16m der Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 zugeführt wird. Über die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 15a - 15m und 16a - 16m in der Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 erfolgt ein Mengenausgleich in beliebige Richtung, so dass die Entnahme des Mischerkreises 10a - 10m hydraulisch vollständig entkoppelt ist.The mixing device 1 1 a - 1 1 m supplies the associated mixer circuit 10a - 10m either alone with hot supply water via the connection 14a - 14m or with a mixture of hot supply water via the connection 14a - 14m and warm return water via the connection 15a - 15m or only with warm return water over the connection 15a - 15m if necessary mixed with cold Return water of the mixer circuit 10a - 10m itself, wherein the not required for mixing part of the return water via the terminal 16a - 16m the return chamber 52 of the two-chamber distributor 8 is supplied. By way of the connection between the two connections 15a-15m and 16a-16m in the return chamber 52 of the two-chamber distributor 8, a quantity compensation takes place in any direction, so that the removal of the mixer circuit 10a-10m is completely hydraulically decoupled.
Die Mischerkreise 10a - 10m sind in Hinblick auf den Temperaturbedarf mit einem Temperaturgefälle auf dem Zweikammerverteiler 8 angeordnet. Das heißt, der Temperaturbedarf eines Mischerkreises, z. B. des Mischerkreises 10c, der im Verlauf des Zweikammerverteilers 8 den Wärmeerzeugern 2a - 2n näher liegt als ein anderer Mischerkreis, z.B. 10d, höchstens so hoch oder aber niedriger ist als der des anderen Mischerkreises 10d. Die Reihenfolge der Anordnung kann durch die Auslegungstemperaturen der beteiligten Heizkreise 10a - 10m festgelegt werden. Zunächst ist die Vorlauftemperatur gemäß Auslegungstemperatur maßgeblich. D. h die Vorlauftemperatur eines Mischerkreises, z. B. des Mischerkreises 10c, der im Verlauf des Zweikammerverteilers 8 den Wärmeerzeugern 2a - 2n näher liegt als ein anderer Mischerkreis, z.B. 10d, ist höchstens so hoch oder aber niedriger als der des anderen Mischerkreises 10d. Bei gleichen Vorlauftemperaturen ist die jeweilige Rücklauftemperatur maßgeblich.The mixer circuits 10a-10m are arranged with respect to the temperature requirement with a temperature gradient on the two-chamber distributor 8. That is, the temperature requirement of a mixer circuit, z. B. the mixer circuit 10c, which is closer to the heat generators 2a - 2n in the course of the two-chamber manifold 8 as another mixer circuit, e.g. 10d, at most as high or lower than that of the other mixer circuit 10d. The order of arrangement can be determined by the design temperatures of the heating circuits 10a-10m involved. First, the flow temperature according to design temperature is relevant. D. h the flow temperature of a mixer circuit, z. B. the mixer circuit 10c, which is closer to the heat generators 2a - 2n in the course of the two-chamber manifold 8 as another mixer circuit, e.g. 10d, is at most as high or lower than that of the other mixer circuit 10d. At the same flow temperatures, the respective return temperature is decisive.
Die Versorgung eines Mischerkreises 10a - 10m aus dem Rücklauf des Zweikammerverteilers 8 führt zur so genannten Rücklaufnutzung. In Verbindung mit der geforderten Anordnung der Mischerkreise 10a - 10m entsprechend einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeuger 2a - 2n ergibt sich beginnend mit dem äußersten Mischerkreis 10m von Mischerkreis zu Mischerkreis bis zu dem den Wärmeerzeugern 2a - 2n am nächsten gelegenen Mischerkreis 10a eine kontinuierliche Absenkung der Rücklauftemperatur mit einer entsprechenden Steigerung des Wirkungsgrades. Um die Kaskade der n parallel geschalteten Wärmeerzeuger 2a - 2n insgesamt von den m Mischerkreisen 10a - 10m hydraulisch zu entkoppeln, werden die beiden Kammern 51 und 52 des Zweikammerverteilers 8 an der am weitesten vom Anschluss der Wärmeerzeuger gelegenen Stelle durch eine hydraulische Weiche 17 miteinander verbunden. An dieser befindet sich der Weichentemperaturfühler 20.The supply of a mixer circuit 10a - 10m from the return of the two-chamber distributor 8 leads to the so-called return use. In conjunction with the required arrangement of the mixer circuits 10a-10m corresponding to a temperature gradient in the direction of heat generators 2a-2n, starting with the outermost mixer circuit 10m from mixer circuit to mixer circuit, the mixer generators 2a-2n closest to the mixer circuit 10a provide a continuous lowering of the return temperature with a corresponding increase in efficiency. In order to hydraulically decouple the cascade of the n parallel-connected heat generators 2a-2n from the m mixer circuits 10a-10m, the two chambers 51 and 52 of the two-chamber distributor 8 are replaced by a location furthest from the connection of the heat generator hydraulic switch 17 interconnected. At this is the switch temperature sensor 20th
Sämtliche Temperaturfühler 6, 13, 20, 22, 25 und Umwälzpumpen 4, 12 Brenner 3 und hier nicht gesondert dargestellte Stellantriebe der Mischeinrichtungen 1 1 und Wärmeerzeuger 2 sind über in den Figuren gestrichelt dargestellte Signal- oder Steuerleitungen mit einem witterungsgeführten Kaskadenregler 21 verbunden. Dieser berechnet aus der von einem Außenfühler 22 gemessenen Außentemperatur die witterungsabhängigen Sollwerte der Temperaturen der einzelnen Mischerkreise 10a - 10m, vergleicht diese mit den von den Temperaturfühlern 13a - 13m der Mischerkreise 10a - 10m gemessenen Werten und steuert der Regelabweichung gemäß die hier nicht dargestellten Stellantriebe der Mischeinrichtungen 1 1 a - 1 1 m, z.B. über Dreipunktsignale (auf-stop-zu), wie sie in der DE 19821 256 C1 offenbart sind. Daraus resultiert eine Gesamtwärmeabnahme mit einem Wertepaar Volumenstrom und Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz (Q, ΔT). Der Kaskadenregler soll die minimale Anzahl von Wärmeerzeugern 2a - 2n aktivieren, die zur Versorgung des akuten Leistungsbedarfes benötigt werden, wobei sowohl die Brenner 3a - 3n als auch die Umwälzpumpen 4a - 4n der nicht-aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2n abgeschaltet werden; die Rückflussverhinderer 5a - 5n verhindern dabei ein Zurückfließen von Heizungswasser.All temperature sensors 6, 13, 20, 22, 25 and circulating pumps 4, 12 burners 3 and not shown separately actuators of the mixing devices 1 1 and heat generator 2 are connected via dashed lines in the figures shown signal or control lines with a weather-compensated cascade controller 21. This calculates the weather-dependent setpoint values of the temperatures of the individual mixer circuits 10a-10m from the outside temperature measured by an outside sensor 22, compares them with the values measured by the temperature sensors 13a-13m of the mixer circuits 10a-10m and controls the control deviation according to the actuators of FIG Mixing devices 1 1 a - 1 1 m, eg via three-point signals (on-stop-to), as disclosed in DE 19821 256 C1. This results in a total heat loss with a value pair volume flow and flow return temperature difference (Q, ΔT). The cascade controller is to activate the minimum number of heat generators 2a-2n needed to supply the acute power demand, both the burners 3a-3n and the circulation pumps 4a-4n of the non-activated heat generators 2a-2n being switched off; the backflow preventer 5a - 5n prevent a backflow of heating water.
Die aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2n erzeugen diejenige Vorlauftemperatur, die dem Maximum der Sollwerte aller Mischerkreise 10a - 1 On entspricht. Um zu ermitteln, wie viel Leistung insgesamt benötigt wird bzw. wie viele Wärmeerzeuger aktiviert werden müssen, wird die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 mit den Vorlauftemperaturen der aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2n verglichen: Ist die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 genauso hoch wie die Temperatur der Temperaturfühler 6a - 6n der aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2n, so strömt ein Überschuss von Heizungswasser aus der Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8 in die Rücklaufkammer 52, was bedeutet, dass genügend Leistung bereitgestellt wird. Ist die Temperatur jedoch geringer, so strömt kälteres Heizungswasser aus der Rücklaufkammer 52 in die Vorlaufkammer 51 , was bedeutet, dass zu wenig Leistung erzeugt wird. Dies entspricht dem Regelverhalten der Kaskadenregler für herkömmliche Weichentemperaturfühler, bei denen die Weiche zwischen die Wärmeerzeuger und die Verbraucher montiert wird. Somit können die bekannten Regelungen von Wärmeerzeugerkaskaden verwendet werden.The active heat generators 2a-2n generate the flow temperature which corresponds to the maximum of the setpoint values of all mixer circuits 10a-1 On. In order to determine how much power is required in total or how many heat generators have to be activated, the temperature of the soft-room sensor 20 is compared with the flow temperatures of the active heat generators 2a-2n: Is the temperature of the soft-bulb sensor 20 the same as the temperature of the temperature sensors 6a 6n of the activated heat generators 2a-2n, an excess of heating water flows from the flow chamber 51 of the two-chamber distributor 8 into the return chamber 52, which means that sufficient power is provided. However, if the temperature is lower, colder heating water flows from the return chamber 52 into the flow chamber 51, which means that too little power is generated. This corresponds to the control behavior of the cascade controller for conventional turnout temperature sensors, in which the switch between the heat generator and the consumer is mounted. Thus, the known regulations of heat generator cascades can be used.
Der Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens bzw. der hier beschriebenen Vorrichtung liegt jedoch darin, dass das im stationären Betrieb über die Weiche 17 aus der Vorlaufkammer 51 in die Rücklaufkammer 52 überströmende heiße Heizungswasser durch die Rücklaufnutzung der Mischerkreise 10a- 10m stark abgekühlt wird, bevor es wieder in die Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n gelangt. Dadurch wird die Kaskade bei gleicher Leistung mit geringerer Rücklauftemperatur und höherem Wirkungsgrad betrieben. Durch das damit verbundene größere ΔT können die Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n darüber hinaus mit kleinerem Volumenstrom und damit geringerer elektrischer Leistungsaufnahme und mechanischem Verschleiß die gleiche Wärmeleistung transportieren. Der Vorteil der Erfindung liegt also in einem wesentlich effizienteren Betrieb von Komponenten, die bereits heute technisch verfügbar sind.The advantage of the method described here or of the device described here, however, lies in the fact that the hot heating water passing over the switch 17 from the flow chamber 51 into the return flow chamber 52 is strongly cooled by the return use of the mixer circuits 10a-10m before it again in the cascade of the heat generator 2a - 2n passes. As a result, the cascade is operated at the same power with lower return temperature and higher efficiency. As a result of the greater ΔT associated therewith, the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n can also transport the same heat output with a smaller volume flow and thus lower electrical power consumption and mechanical wear. The advantage of the invention thus lies in a much more efficient operation of components that are already technically available today.
Fig. 2 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade. Elemente dieser Variante sowie auch später zu erläuternder weiterer Varianten, die mit der Heizungsanlage 1 der Fig. 1 übereinstimmen, erhalten entsprechende Bezugszeichen. Sofern diese Elemente in den Varianten nicht nochmals erläutert werden, wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen. In der Fig. 2 sowie in den weiteren Figuren 3 bis 6 fehlen in der Darstellung der Wärmeerzeuger 2a - 2n jeweils die Rückflussverhinderer 5n in Fig. 1. Tatsächlich soll aber in jeder Ausbildungsform jeder Wärmeerzeuger 2a - 2n jeweils einen zu Figur 1 entsprechenden Rückflussverhinderer aufweisen, der auch als Schwerkraftbremse dient.Fig. 2 shows a second variant of the multi-circuit system according to the invention with Wandgerätekaskade. Elements of this variant as well as further variants to be explained later that correspond to the heating system 1 of FIG. 1 are given corresponding reference numerals. If these elements are not explained again in the variants, reference is made to the description of FIG. In FIG. 2 as well as in the further FIGS. 3 to 6, the backflow preventers 5n in FIG. 1 are missing in the illustration of the heat generators 2a-2n. However, in each embodiment, each heat generator 2a-2n should each have a backflow preventer corresponding to FIG , which also serves as a gravity brake.
Die Heizungsanlage gemäß Fig. 2 enthält einen zusätzlichen Hochtemperaturheizkreis 60, der ungemischt ist und dessen Durchfluss durch ein Thermostatventil 36 geregelt wird. Er enthält keine eigene Umwälzpumpe und wird direkt von den Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n gespeist. Der Differenzdruck im Hochtemperaturkreis 60 wird durch ein offenes Differenzdruck- Überströmventil 18 konstant gehalten. Unter einem offenen Differenzdruck- Überströmventil 18 soll eine Baugruppe mit Anti-Parallelschaltung eines gewöhnlichen Differenzdruck-Überströmventils und eines Rückflussverhinderers verstanden werden. Dabei fließt ein Überschuss von der Vorlauf kam mer 51 zur Rücklaufkammer 52 des Zweikammerverteilers 8 über das Differenzdruck-Überströmventil der Baugruppe 18, welches einen von der Höhe des Durchflusses unabhängigen Differenzdruck von typischerweise etwa 200 bis 250mbar bzw. 2 bis 2,5mWS erzeugt und damit den Hochtemperaturheizkreis 60 stabil versorgt. Liegt jedoch ein Wassermangel vor, so gelangt dieser differenzdrucklos über den antiparallel geschalteten Rückflussverhinderer des offenen Differenzdruck-Überströmventils 18 von der Rücklaufkammer 52 zur Vorlaufkammer 51 des Zweikammerverteilers 8. Der Hochtemperaturheizkreis 60 übernimmt die Funktion der hydraulischen Weiche zwischen der aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bestehenden Wärmeerzeugereinheit und den Mischerkreisen 10a - 10m.The heating system according to FIG. 2 contains an additional high-temperature heating circuit 60, which is unmixed and whose flow is controlled by a thermostatic valve 36. It does not contain its own circulating pump and is fed directly by the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n. The differential pressure in the high-temperature circuit 60 is kept constant by an open differential pressure overflow valve 18. Under an open differential pressure relief valve 18 is an assembly with anti-parallel circuit of a common Differential pressure relief valve and a backflow preventer understood. In this case, an excess of the flow came mer 51 to the return chamber 52 of the two-chamber manifold 8 via the differential pressure relief valve of the assembly 18, which independent of the height of the flow differential pressure of typically about 200 to 250mbar and 2 to 2.5mWS generated and thus the high-temperature heating circuit 60 stably powered. However, if there is a lack of water, it passes through the antiparallel-connected non-return valve of the open differential pressure spill valve 18 from the return chamber 52 to the flow chamber 51 of the two-chamber manifold 8. The high-temperature heating circuit 60 takes over the function of the hydraulic switch between the heat generators 2a - 2n existing Heat generator unit and the mixer circuits 10a - 10m.
Der Weichentemperaturfühler 20 befindet sich zwischen dem Vorlaufkammer- Anschluss 34 des Hochtemperaturheizkreises 60 und dem offenen Differenzdruck- Überströmventil 18, also der Anti-Parallelschaltung des gewöhnlichen Differenzdruck- Überströmventils und dem Rückflussverhinderer. An dieser Stelle wirkt er in der beschriebenen Weise auf den Kaskadenregler: Überströmendes heißes Vorlaufwasser signalisiert ausreichende Leistungsbreitstellung und garantiert zur Versorgung des ungemischten Hochtemperaturheizkreises 60, ausreichenden Druckabfall am Überströmventil, während zurückströmendes kälteres Rücklaufwasser einen Leistungsmangel signalisiert. Somit erkennt der Kaskadenregler 21 , wann ausreichend und wann zu wenig Leistung bereitgestellt wird. Die Vorlauftemperatur der Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n entspricht dabei der Vorlauftemperatur des als hydraulische Weiche und gleichzeitig als Verbraucher fungierenden ungemischten Hochtemperaturkreises 60.The switch temperature sensor 20 is located between the supply chamber connection 34 of the high-temperature heating circuit 60 and the open differential pressure overflow valve 18, ie the anti-parallel connection of the ordinary differential pressure overflow valve and the backflow preventer. At this point it acts in the manner described on the cascade controller: Overflowing hot flow water signals sufficient Leistungsbreitstellung and guaranteed to supply the unmixed Hochtemperaturheizkreises 60, sufficient pressure drop at the overflow, while returning colder return water signals a lack of power. Thus, the cascade controller 21 detects when sufficient and when too little power is provided. The flow temperature of the heat generator cascade 2a - 2n corresponds to the flow temperature of acting as a hydraulic switch and simultaneously acting as a consumer unmixed high-temperature circuit 60th
Wieder besitzt mindestens einer der Wärmeerzeuger (in Figur 1 der Wärmeerzeuger 2a) ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Gerätevorlauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Zweikammerverteiler 8 oder imAgain, at least one of the heat generator (in Figure 1, the heat generator 2a) has a switching valve 7, placed here, for example, in the device flow, the heat generated either in heating parallel to the other heat generators 2b - 2n of the cascade the two-chamber manifold 8 or im
Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 24 eines Trinkwasserspeichers 23 zuführt. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich der Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 24 zu und Brenner 3a und Umwälzpumpe 4a werden auf einen zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwert geführt.Hot water preparation operation the heat exchanger 24 a drinking water storage tank 23 supplies. At the drinking water storage 23 is the storage sensor 25, which measures the drinking water temperature. Below the measured drinking water temperature the set value, the corresponding heat generator 2a is converted from the heating mode in the hot water preparation operation: The switching valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 24 and burner 3a and circulating pump 4a are set to a set for hot water setpoint.
Anstelle des ungemischten Hochtemperaturheizkreises 60 kann in einer Heizungsanlage gemäß Fig. 2 auch ein gemischter Hochtemperaturheizkreis 90 eingesetzt werden, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Der Hochtemperaturkreis 90 ist dann über den Vorlaufkammeranschluss 34 an die Vorlaufkammer 51 und über den Rücklaufkammeranschluss 35 an die Rücklaufkammer 52 der Verteilereinheit 8 angeschlossen. Der Hochtemperaturkreis 90 weist eine Umwälzpumpe 91 und ein Drei-Wege-Mischventil 92 auf, so dass der eigene Rücklauf dem Vorlauf des Hochtemperaturkreises 90 regelbar beigemischt werden kann. Des Weiteren ist unterhalb des Drei-Wege-Mischventils 92 ein offenes Verbindungsstück 93 zwischen Vorlauf und Rücklauf vorgesehen, wodurch der Hochtemperaturkreis 90 zur offenen Baugruppe wird, die die Funktion der hydraulischen Weiche erfüllt. Der Weichentemperaturfühler 20 ist unterhalb des Verbindungsstücks 93 angeordnet und erfüllt dieselbe Funktion wie der Weichentemperaturfühler in allen anderen hier dargestellten Ausbildungsformen der Erfindung.Instead of the unmixed high-temperature heating circuit 60, a mixed high-temperature heating circuit 90, as shown in FIG. 7, can also be used in a heating system according to FIG. 2. The high-temperature circuit 90 is then connected to the flow chamber 51 via the flow chamber connection 34 and to the return flow chamber 52 of the distribution unit 8 via the return flow chamber connection 35. The high temperature circuit 90 has a circulation pump 91 and a three-way mixing valve 92, so that the own return can be added to the flow of the high-temperature circuit 90 controllable. Furthermore, below the three-way mixing valve 92, an open connection piece 93 is provided between supply and return, whereby the high-temperature circuit 90 becomes the open assembly, which fulfills the function of the hydraulic separator. The switch temperature sensor 20 is disposed below the connector 93 and performs the same function as the switch temperature sensor in all other embodiments of the invention shown here.
Fig. 3 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit einer Kaskade aus Wärmeerzeugern 2a - 2n, z.B. in Form von Wandgeräten. Sie umfasst einen Warmwasserbereiter in Form eines Trinkwasserspeichers 23, in dem ein Wärmetauscher 24 vorgesehen ist. Der Trinkwasserspeicher 23 ist Teil einer offenen Baugruppe 72, die für die Gesamtanlage als hydraulische Weiche dient. Die Baugruppe 72 umfasst ein Umschaltventil 19, welches bei Bedarf die Versorgung des Wärmetauschers 24 freigibt. Sobald die von einem Speicherfühler 25 gemessene Trinkwassertemperatur den geforderten Wert unterschreitet, wird der Sollwert der Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n auf den zur Warmwasserbereitung eingestellten Wert erhöht und das Umschaltventil 19 zum Wärmetauscher 24 des Trinkwasserspeichers 23 geöffnet. Der Weichentemperaturfühler 20 stellt dabei in beiden Stellungen des Umschaltventils 19 sicher, dass der Kaskadenregler 21 genügend Leistung aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bereitstellt. Alternativ zum Umschaltventil 19 kann auch eine temperaturabhängige Drosselung des Durchflusses durch den Wärmetauscher 24 eingesetzt werden, z.B. in Form eines hier nicht dargestellten Thermostatventils. Die Drosselung kann in Abhängigkeit der Speichertemperatur oder auch der Rücklauftemperatur erfolgen. Wird der Wärmetauscher 24 anderweitig eingesetzt, können auch andere Temperaturen maßgeblich sein, z.B. die Raumtemperatur oder die Austrittstemperatur an einem Lüfter.Fig. 3 shows a third variant of the multi-circuit system according to the invention with a cascade of heat generators 2a - 2n, for example in the form of wall devices. It comprises a water heater in the form of a drinking water storage tank 23, in which a heat exchanger 24 is provided. The drinking water storage 23 is part of an open assembly 72, which serves as a hydraulic switch for the entire system. The assembly 72 includes a switching valve 19, which releases the supply of the heat exchanger 24 when needed. As soon as the drinking water temperature measured by a storage sensor 25 falls below the required value, the set value of the cascade of the heat generators 2a-2n is increased to the value set for hot water preparation and the switching valve 19 is opened to the heat exchanger 24 of the drinking water storage tank 23. The switch temperature sensor 20 ensures in both positions of the changeover valve 19 that the cascade controller 21 provides sufficient power from the heat generators 2a-2n. Alternatively to the switching valve 19 can also be a temperature-dependent throttling of the flow be used by the heat exchanger 24, for example in the form of a thermostatic valve, not shown here. The throttling can be done depending on the storage tank temperature or the return temperature. If the heat exchanger 24 used elsewhere, other temperatures may be relevant, for example, the room temperature or the outlet temperature of a fan.
Allen drei zu den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Heizungsanlagen gemeinsam ist die durch die Wärmerzeuger 2a - 2n erzwungene Durchströmung der Vorlaufkammer 51 sowie die durch die Baugruppen 17 (Fig.1 ), 60 (Fig. 2) und 72 (Fig. 3) stets offene Verbindung zwischen Vorlaufkammer 51 und Rücklaufkammer 52, die als hydraulische Weiche die zugeführte Wassermenge von der abgeführten entkoppelt. Überströmendes heißes Vorlaufwasser gelangt jedoch nicht unmittelbar in den Rücklauf der Wärmeerzeuger 2a - 2n, sondern wird über die in einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeuger 2a - 2n angeordneten Mischerkreise 10a - 10m stufenweise abgekühlt, sodass die Entkopplung nicht zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades auf Grund zu hoher Rücklauftemperaturen führt.Common to all three heating systems described with reference to FIGS. 1 to 3 is the flow through the flow chamber 51 forced by the heat generators 2a-2n and the flow through the assemblies 17 (FIG. 1), 60 (FIG. 2) and 72 (FIG. 3). always open connection between the flow chamber 51 and return chamber 52, which decoupled as a hydraulic switch the amount of water supplied from the discharged. However, overflowing hot flow water does not pass directly into the return of the heat generator 2a - 2n, but is cooled gradually over the arranged in a temperature gradient towards heat generator 2a - 2n mixer circuits 10a - 10m, so that the decoupling does not lead to a deterioration in efficiency due to high Return temperatures leads.
Fig. 4 zeigt eine Heizungsanlage, die eine Solaranlage, zu der hier lediglich eine Solaranlagen-Umwälzpumpe 28 und symbolisch Solarkollektoren 29 gezeigt sind, und einen Pufferspeicher 26 umfasst. Dabei kann die solare Wärme - wie hier gezeigt - über einen im Pufferspeicher 26 liegenden Rohrbündelwärmetauscher 75 übertragen werden. Es könnte auch ein hier nicht dargestellter externer Wärmetauscher mit sekundärer Umwälzpumpe eingesetzt werden. Des Weiteren könnte auch das Heizungswasser aus dem Pufferspeicher 26 direkt in den Solarkollektoren 29 geführt werden. Genauso könnte statt der Solaranlage eine andere hier nicht dargestellte regenerative Wärmequelle (Biomassefeuerung, Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpe) genutzt werden. Kennzeichnend für regenerative Wärmequellen sind ihre geringfügige Steuerbarkeit und/oder ihre niedrigen Vorlauftemperaturen. Beides führt zur Notwendigkeit erstens der Speicherung regenerativ gewonnener Wärme, wobei der Pufferspeicher 26 Wärme auf möglichst niedrigem Temperaturniveau aufnehmen können sollte, und zweitens der Nachheizbarkeit mit gut steuerbaren Wärmeerzeugern 2a - 2n, wie beispielsweise Wandgerätekaskaden. Der Pufferspeicher 26 verfügt über vier Anschlüsse 76 - 79. Zur Warmwasserbereitung ist ein Trinkwasserspeicher 23 in den Pufferspeicher 26 integriert. Mindestens einer der Wärmeerzeuger 2a - 2n (im Beispiel der Fig. 4 der Wärmeerzeuger 2a) besitzt ein Umschaltventil 7, hier beispielsweise im Gerätevorlauf platziert, welches die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade einem Dreikammerverteiler 9 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem obersten Pufferanschluss 76 zuführt. Am Pufferspeicher 26 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Pufferwassertemperatur der obersten von drei Zonen misst. Diese Zonen liegen jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten der insgesamt vier Pufferanschlüsse 76 - 79. Unterschreitet die gemessene Pufferwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den4 shows a heating system which includes a solar system, to which only a solar system circulating pump 28 and symbolically solar collectors 29 are shown, and a buffer memory 26. In this case, the solar heat - as shown here - can be transmitted via a tube bundle heat exchanger 75 located in the buffer memory 26. It could also be used here not shown external heat exchanger with secondary circulation pump. Furthermore, the heating water from the buffer memory 26 could be performed directly in the solar panels 29. Similarly, instead of the solar system, another regenerative heat source not shown here (biomass combustion, combined heat and power, heat pump) could be used. Characteristic of regenerative heat sources are their low controllability and / or their low flow temperatures. Both lead to the need firstly the storage of regeneratively recovered heat, the buffer memory 26 should be able to absorb heat at the lowest possible temperature level, and secondly the Nachheizbarkeit with well controllable heat generators 2a - 2n, such as wall unit cascades. The buffer memory 26 has four ports 76 - 79. For hot water, a drinking water storage 23 is integrated into the buffer memory 26. At least one of the heat generators 2 a - 2 n (in the example of FIG. 4, the heat generator 2 a) has a switching valve 7, placed here for example in the device flow, which generates the heat generated either parallel to the other heat generators 2 b - 2 n of the cascade in heating mode parallel to a three - chamber distributor 9 or 9 in hot water preparation operation the top buffer connection 76 supplies. At the buffer memory 26 is a storage sensor 25 which measures the buffer water temperature of the uppermost of three zones. These zones are each between two immediately adjacent of the total of four buffer terminals 76 - 79. If the measured buffer water temperature falls below the set value, the corresponding heat generator 2a from the heating operation in the
Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme der obersten Pufferzone zu und der Brenner 3a und die Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.Hot water preparation mode changed over: The switching valve 7 supplies the heat of the uppermost buffer zone and the burner 3a and the circulation pump 4a are guided to set for hot water preparation setpoints.
Alle Rückläufe 81 a - 81 n der Wärmeerzeuger 2a - 2n sind parallel miteinander und mit dem zweithöchsten Pufferanschluss 77 verbunden. So entnehmen die jeweils vom Kaskadenregler 21 aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2n Pufferwasser oberhalb der mittleren Zone und führen es - angetrieben von den Umwälzpumpen 4a - 4n - der Vorlaufkammer 82 des Dreikammerverteilers 9 zu. Auf diesem sind m Mischerkreise 10a - 10m mit einem Temperaturgefälle in Richtung Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n angeordnet, die auch aus einer ersten Rücklaufkammer 83 des Dreikammerverteilers 9 gespeist werden können. Von den Mischerkreisen 10a - 10m sind eine Teilanzahl, nämlich die Mischerkreise 10a - 1 Of Niedertemperaturkreise, die typischerweise so genannte Flächenheizkreise (Decken, Wand und Fußbodenheizung) mit Rücklauftemperaturen von höchstens 30 °C versorgen. Die übrigen Mischerkreise 10g - 10m sind Hochtemperaturkreise (Radiatoren, Konvektoren, Lufterhitzer) mit höheren Rücklauftemperaturen. Während die Hochtemperaturkreise 10g - 10m nach dem bereits beschriebenen Verfahren der Rücklaufnutzung ihre Rückläufe stromabwärts der Entnahme in die erste Rücklaufkammer 83 einspeisen, werden die Rückläufe der Niedertemperaturkreise 10a - 10f in einem separaten Niedertemperatursammler 84 gesammelt, welche die dritte Verteilerkammer oder zweite Rücklaufkammer des Dreikammerverteilers 9 bildet. Diese erste Rücklaufkammer 83 ist mit dem dritten Pufferanschluss 78 verbunden und die zweite Rücklaufkammer 84 mit dem untersten Pufferanschluss 79.All returns 81 a - 81 n of the heat generators 2a - 2n are connected in parallel with each other and with the second highest buffer connection 77. Thus, the heat generators 2a-2n activated by the cascade controller 21 each remove buffer water above the middle zone and feed it-driven by the circulation pumps 4a-4n-to the flow chamber 82 of the three-chamber distributor 9. On this m mixer circuits 10a - 10m are arranged with a temperature gradient in the direction of heat generator cascade 2a - 2n, which can also be fed from a first return chamber 83 of the three-chamber distributor 9. Of the mixer circuits 10a-10m are a part number, namely the mixer circuits 10a - 1 Of low-temperature circuits, which typically supply so-called surface heating circuits (ceiling, wall and floor heating) with return temperatures of at most 30 ° C. The other mixer circuits 10g - 10m are high-temperature circuits (radiators, convectors, air heaters) with higher return temperatures. While the high temperature circuits 10g-10m feed their returns downstream of the withdrawal into the first return chamber 83 according to the already described method of recycle, the returns of the low temperature circuits 10a-10f are collected in a separate low temperature manifold 84 which houses the third distribution chamber or second return chamber Three-chamber distributor 9 forms. This first return chamber 83 is connected to the third buffer port 78 and the second return chamber 84 to the lowest buffer port 79.
Die letzte, am weitesten vom Anschluss der Wärmeerzeugerkaskade 2a - 2n entfernte Baugruppe bildet wieder eine hydraulische Weiche 17, die die Vorlaufkammer 82 mit der ersten Rücklaufkammer 83 verbindet. An der Weiche 17 befindet sich wieder der Weichentemperaturfühler 20. Sämtliche Temperaturfühler, Umwälzpumpen, Brenner und Stellantriebe der Mischeinrichtungen und Wärmeerzeuger sind über gestrichelt dargestellte Signal- oder Steuerleitungen mit dem witterungsgeführten Kaskadenregler 21 verbunden. Dieser berechnet aus der vom Außenfühler 22 gemessenen Außentemperatur die witterungsabhängigen Sollwerte der Temperaturen der einzelnen Mischerkreise 10a -10m, vergleicht diese mit den von den Temperaturfühlern 6a - 6m der Mischerkreise 10a - 10m gemessenen Werten und steuert der Regelabweichung gemäß die hier nicht dargestellten Stellantriebe der Mischeinrichtungen 11 a - 1 1 m über Dreipunktsignale (auf-stop-zu). Daraus resultiert eine Gesamtwärmeabnahme mit einem Wertepaar Volumenstrom und Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz (Q, ΔT).The last, farthest from the connection of the heat generator cascade 2a - 2n assembly forms again a hydraulic switch 17, which connects the flow chamber 82 with the first return chamber 83. The temperature sensor, circulating pumps, burners and actuators of the mixing devices and heat generators are connected via dashed signal or control lines to the weather-compensated cascade controller 21. This calculates the weather-dependent setpoint values of the temperatures of the individual mixer circuits 10a-10m from the outside temperature measured by the outside sensor 22, compares them with the values measured by the temperature sensors 6a-6m of the mixer circuits 10a-10m and controls the control deviation according to the actuators of the mixing devices not shown here 11 a - 1 1 m via three-point signals (open-close). This results in a total heat loss with a value pair volume flow and flow return temperature difference (Q, ΔT).
Der Kaskadenregler 21 soll die minimale Anzahl der Wärmeerzeuger 2a - 2n aktivieren, z. B. die Wärmeerzeuger 2a - 2h, die zur Versorgung des akuten Leistungsbedarfes benötigt werden, wobei sowohl die Brenner 3i - 3n als auch die Umwälzpumpen 4i -.4n der nicht-aktivierten Wärmeerzeuger 2i - 2n abgeschaltet werden. Hier nicht gesondert dargestellte Rückflussverhinderer (siehe 5 - 5n in Fig. 5) verhindern dabei ein Zurückfließen von Heizungswasser. Die aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2h erzeugen diejenige Vorlauftemperatur, die dem Maximum der Sollwerte aller Mischerkreise 10a - 10m entspricht.The cascade controller 21 is to activate the minimum number of heat generators 2a - 2n, z. Example, the heat generator 2a - 2h, which are needed to supply the acute power requirement, both the burner 3i - 3n and the circulation pumps 4i -.4n the non-activated heat generator 2i - 2n are turned off. Backflow preventers not shown separately (see FIGS. 5 to 5n in FIG. 5) prevent heating water from flowing back. The active heat generators 2a-2h generate the flow temperature which corresponds to the maximum of the setpoint values of all mixer circuits 10a-10m.
Um zu ermitteln, wie viel Leistung insgesamt benötigt wird bzw. wie viele Wärmeerzeuger 2a - 2n aktiviert werden müssen, wird die Temperatur des Weichentemperaturfühlers (20) mit den Vorlauftemperaturen der aktiven Wärmeerzeuger 2a - 2h verglichen: Ist die Temperatur des Weichentemperaturfühlers 20 genauso hoch wie die Temperatur der Temperaturfühler 6a - 6h der aktivierten Wärmeerzeuger 2a - 2h,, so strömt ein Überschuss von Heizungswasser aus der Vorlauf kam mer 82 des Dreikammerverteilers 9 in die erste Rücklaufkammer 83, was bedeutet, dass genügend Leistung bereitgestellt wird. Ist die Temperatur jedoch geringer, so strömt kälteres Heizungswasser aus der ersten Rücklaufkammer 83 in die Vorlaufkammer 82, was bedeutet, dass zu wenig Leistung erzeugt wird. Dann wird mindestens ein weiterer Wärmeerzeuger 2i dazugeschaltet. Dies entspricht dem Regelverhalten der Kaskadenregler für Heizungsanlagen nach dem Stand der Technik, bei denen die hydraulische Weiche mit Weichentemperaturfühler zwischen die Wärmeerzeuger und die Verbraucher montiert wird.In order to determine how much power is required in total or how many heat generators 2a-2n have to be activated, the temperature of the switch temperature sensor (20) is compared with the flow temperatures of the active heat generators 2a-2h: is the temperature of the switch temperature sensor 20 the same as the temperature of the temperature sensor 6a - 6h of the activated heat generator 2a - 2h ,, so flows an excess of heating water from the Advance came mer 82 of the three-chamber distributor 9 in the first return chamber 83, which means that enough power is provided. However, if the temperature is lower, colder heating water flows from the first return chamber 83 into the supply chamber 82, which means that too little power is generated. Then at least one further heat generator 2i is connected. This corresponds to the control behavior of the cascade controller for heating systems according to the prior art, in which the hydraulic switch with temperature sensor is mounted between the heat generator and the consumer.
Sämtliche Mischeinrichtungen 1 1 a bis 11 m verfügen über jeweils drei Anschlüsse 14aAll mixing devices 11a to 11m each have three ports 14a
- 14m, 15a - 15m und 16a -16m. Für die Hochtemperaturmischerkreise 10g - 10m wird beispielhaft der Mischerkreis 10g dargestellt. Der Mischerkreisvorlauf 85g wird entweder mit einer Mischung vom Vorlaufkammeranschluss 14g und vom Rücklaufkammeranschluss 15g oder vom Rücklaufkammeranschluss 15g und vom eigenen Mischerkreisrücklauf 86g versorgt. Gleiches gilt für alle Mischerkreise 10a - 10m. Die Rücklaufkammeranschlüsse 15a - 15m münden jeweils in die erste Rücklaufkammer 83. Dorthin münden auch die Rücklaufanschlüsse 16g - 16m der Hochtemperaturmischerkreise 10g - 10m, während die Rücklaufkammeranschlüsse- 14m, 15a - 15m and 16a -16m. For the high-temperature mixer circuits 10g-10m, the mixer circuit 10g is shown by way of example. The mixer circuit flow 85g is supplied either with a mixture of the supply chamber port 14g and the return chamber port 15g or the return chamber port 15g and the own mixer circuit return 86g. The same applies to all mixer circuits 10a - 10m. The return chamber connections 15a-15m respectively open into the first return chamber 83. The return connections 16g-16m of the high-temperature mixer circuits 10g-10m there open as well, while the return chamber connections
16a - 16f der Niedertemperaturmischerkreise 10a - 10f in die zweite Rücklaufkammer 84 münden.16a - 16f of the low temperature mixer circuits 10a - 10f open into the second return chamber 84.
Der Kaskadenregler 21 führt jede Mischerkreisvorlauftemperatur mittels eines 3- Punktsignals über den hier nicht dargestellten Stellantrieb der jeweiligen Mischeinrichtung 1 1 a - 1 1 m. Der Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens bzw. der hier beschriebenen Vorrichtung liegt darin, dass das im stationären Betrieb über die hydraulische Weiche 17 aus dem Vorlauf in den Rücklauf überströmende heiße Heizungswasser durch die Rücklaufnutzung der Mischerkreise 10a - 10m stark abgekühlt wird. Darüber hinaus können sich die Mischerkreise 10a - 10m über die erste Rücklaufkammer 83 direkt - also ohne Zuheizen der Wärmeerzeugerkaskade 2aThe cascade controller 21 carries each mixer circuit flow temperature by means of a 3-point signal via the actuator not shown here the respective mixing device 1 1 a - 1 1 m. The advantage of the method described here or of the device described here lies in the fact that the hot heating water overflowing in stationary operation via the hydraulic separator 17 from the supply line into the return line is strongly cooled by the return use of the mixer circuits 10a-10m. In addition, the mixer circuits 10a - 10m via the first return chamber 83 directly - so without heating the heat generator cascade 2a
- 2n- aus dem Pufferspeicher 26 versorgen, wenn die Temperatur am zweit-untersten Pufferanschluss 78 nicht unter der geforderten Vorlauftemperatur liegt. Selbst dann, wenn die Temperatur des Pufferanschlusses 78 zwar unterhalb der geforderten Vorlauftemperatur aber noch über der Rücklauftemperatur eines der Mischerkreise- Supply 2n- from the buffer memory 26 when the temperature at the second lowest buffer port 78 is not below the required flow temperature. Even if the temperature of the buffer connection 78 is below the required flow temperature but above the return temperature of one of the mixer circuits
10a-10m liegt, kann der betroffene Mischerkreis dem Pufferspeicher 26 noch Wärme auf niedrigem Temperaturniveau entnehmen und so die Wärmeerzeuger 2a - 2n entlasten, die dann lediglich noch nachheizen müssen.10a-10m, the affected mixer circuit can still heat the buffer memory 26 at a low temperature level and thus relieve the heat generator 2a - 2n, which then only need to reheat.
Durch den separaten Rücklaufsammler, d.h. die zweite Rücklaufkammer 84 für die kältesten Rückläufe ist gewährleistet, dass die unterste Zone des Pufferspeichers 26 tiefstmöglich abgekühlt wird, was den Pufferspeicher 26 oben länger heiß hält und ihn unten gleichzeitig aufnahmefähig für Wärme auf niedrigem Temperaturniveau macht. Dadurch wird die Heizungsanlage bei gleicher Leistung mit einem höheren Anteil regenerativ gewonnener Wärme betrieben. Der Vorteil der Erfindung liegt also erneut in einem wesentlich effizienteren Betrieb von Komponenten, die bereits heute technisch verfügbar sind.By the separate return collector, i. the second return flow chamber 84 for the coldest returns is ensured that the lowermost zone of the buffer memory 26 is cooled as low as possible, which keeps the buffer memory 26 hot longer up and makes him down at the same time receptive for heat at a low temperature level. As a result, the heating system is operated at the same power with a higher proportion of regenerative heat. The advantage of the invention is thus again in a much more efficient operation of components that are already technically available today.
Fig. 5 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade 2a - 2n, regenerativem Wärmeerzeuger (gezeigt sind hier die zugehörige Umwälzpumpe 28 und symbolisch Sonnenkollektoren 29) und Pufferspeicher 26. Sie umfasst einen über den Vorlaufkammeranschluss 34 und den Rücklaufkammeranschluss 35 an die Verteilereinheit 9 angeschlossenen weiteren, ungemischten Hochtemperaturheizkreis 60, wie er bereits zur Ausbildungsform gemäß Fig. 2 beschrieben wurde. Sein Durchfluss ist durch ein Thermostatventil 36 geregelt. Der Heizkreis 60 enthält keine eigene Umwälzpumpe und wird direkt von den Umwälzpumpen 4a - 4n der Wärmeerzeuger 2a - 2n gespeist. Im Übrigen wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Fig. 2 verwiesen, wobei auch die dortigen Bezugszeichen in Bezug auf den Heizkreis 60 übernommen wurden. Alternativ kann auch ein gemischter Heizkreis 90, wie er in Fig. 7 dargestellt und im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, eingesetzt werden.5 shows a further variant of the multi-circuit system according to the invention with wall unit cascade 2a-2n, regenerative heat generator (shown here are the associated circulating pump 28 and symbolically solar collectors 29) and buffer memory 26. It comprises one via the flow chamber connection 34 and the return chamber connection 35 to the distributor unit 9 connected further unmixed high-temperature heating circuit 60, as has already been described for the embodiment according to FIG. Its flow is regulated by a thermostatic valve 36. The heating circuit 60 does not contain its own circulating pump and is fed directly by the circulating pumps 4a-4n of the heat generators 2a-2n. Incidentally, reference is made to the corresponding explanations for FIG. 2, wherein the local reference numerals have been adopted with respect to the heating circuit 60. Alternatively, a mixed heating circuit 90, as shown in FIG. 7 and described in connection with FIG. 2, can also be used.
Es ist entsprechend der Ausbildungsform gemäß Fig. 4 ein Dreikammerverteiler 9 vorgesehen, der in der zu Fig. 4 vorgesehenen Weise ausgebildet ist und in entsprechender weise an die Mischerkreise 10a - 10m angeschlossen ist. Zudem sind wie in Fig. 4 eine Solaranlage (28, 29) oder eine sonstige regenerative Energiequelle sowie ein Pufferspeicher 26 vorgesehen, in dem ein Trinkwasserspeicher 23 angeordnet ist. Anders als in der Ausbildungsform gemäß Fig. 4 ist nach Fig. 5 das Umschaltventil 7 an einem der Wärmeerzeuger, hier im Beispiel Wärmeerzeuger 2a, im Rücklauf platziert, was für den Trinkwasserspeicher einen gesonderten Wärmetauscher 88 erforderlich macht.It is according to the embodiment of FIG. 4, a three-chamber distributor 9 is provided which is formed in the manner provided for Fig. 4 way and is connected in a corresponding manner to the mixer circuits 10a - 10m. In addition, as in Fig. 4, a solar system (28, 29) or other regenerative energy source and a buffer memory 26 is provided in which a drinking water storage 23 is arranged. Unlike in the embodiment according to FIG. 4, according to FIG. 5, the changeover valve 7 is connected to one of the heat generators, here in FIG Example heat generator 2a, placed in the return, which makes a separate heat exchanger 88 required for the drinking water storage.
Das Umschaltventil 7 führt die erzeugte Wärme entweder im Heizbetrieb parallel zu den anderen Wärmeerzeugern 2b - 2n der Kaskade dem Dreikammerverteiler 9 oder im Warmwasserbereitungsbetrieb dem Wärmetauscher 88 des Trinkwasserspeichers 23 zu. Am Trinkwasserspeicher 23 befindet sich ein Speicherfühler 25, der die Trinkwassertemperatur misst. Unterschreitet die gemessene Trinkwassertemperatur den eingestellten Sollwert, so wird der entsprechende Wärmeerzeuger 2a vom Heizbetrieb in den Warmwasserbereitungsbetrieb umgestellt: Das Umschaltventil 7 führt die Wärme dem Wärmetauscher 88 zu und Brenner 2a und Umwälzpumpe 4a werden auf zur Warmwasserbereitung eingestellte Sollwerte geführt.The switching valve 7 supplies the generated heat to the heat exchanger 88 of the drinking water storage 23 either in heating mode parallel to the other heat generators 2b-2n of the cascade, the three-chamber distributor 9 or in the hot water preparation mode. At the drinking water storage 23 is a storage sensor 25, which measures the drinking water temperature. If the measured drinking water temperature falls below the set nominal value, then the corresponding heat generator 2a is switched over from the heating mode to the hot water preparation mode. The switching valve 7 supplies the heat to the heat exchanger 88 and the burner 2a and circulation pump 4a are guided to setpoint values set for hot water preparation.
Der Pufferspeicher 26 weist drei Anschlüsse 77 bis 79 auf, die in der zu Fig. 4 beschriebenen Weise an den Dreikammerverteiler 9 und die Wärmeerzeuger 2a - 2n angeschlossen sind. Der Wärmetauscher 88 des Trinkwasserspeichers 23 ist - wie bereits dargestellt - an einen der Wärmeerzeuger, im vorliegenden Beispiel an den Wärmeerzeuger 2a angeschlossen.The buffer memory 26 has three connections 77 to 79 which are connected in the manner described with reference to FIG. 4 to the three-chamber distributor 9 and the heat generators 2a-2n. The heat exchanger 88 of the drinking water reservoir 23 is - as already shown - connected to one of the heat generator, in the present example to the heat generator 2a.
Fig. 6 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Mehrkreisanlage mit Wandgerätekaskade, regenerativem Wärmeerzeuger und Pufferspeicher. Sie enthält eine offene Baugruppe 72 mit Umschaltventil 73 zur Versorgung eines Warmwasserbereiters mit einem in einem Trinkwasserspeicher 23 liegenden Wärmetauscher 24. Sobald die vom Speicherfühler 25 gemessene Trinkwassertemperatur den geforderten Wert unterschreitet, wird der Sollwert der Kaskade der Wärmeerzeuger 2a - 2n auf den zur Warmwasserbereitung eingestellten Wert erhöht und das Umschaltventil 19 zum Wärmetauscher 24 des Trinkwasserspeichers 23 geöffnet. Der Weichentemperaturfühler 20 stellt dabei in beiden Stellungen des Umschaltventils sicher, dass der Kaskadenregler 21 genügend Leistung aus den Wärmeerzeugern 2a - 2n bereitstellt. Da die Warmwasserbereitung jetzt außerhalb des Pufferspeichers 26 erfolgt, besitzt er nur noch drei Anschlüsse 77 bis 79 bzw. zwei Zonen. Die erfindungsgemäße Heizungsanlage kann - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt - verschiedene Kammerverteilertypen, optional einen Pufferspeicher, optional eine Trinkwasserversorgung, separat oder mit einem Pufferspeicher kombiniert, aufweisen. Die hydraulische Weiche kann durch eine einfache Verbindung zwischen zwei Kammern des Kammerverteilers ausgebildet sein oder als funktionales Bauteil, z.B. als Heizkreis oder zur Trinkwasserbereitung. Es ist aus den Ausführungsbeispielen ersichtlich, dass weitere Kombinationen der vorgestellten Anlagenteile im Sinne der Erfindung zusammengestellt werden können. FIG. 6 shows a further variant of the multi-circuit system according to the invention with wall unit cascade, regenerative heat generator and buffer storage. It contains an open assembly 72 with switching valve 73 for supplying a water heater with a lying in a drinking water storage 23 heat exchanger 24. Once the measured from the storage tank sensor 25 drinking water temperature falls below the required value, the set value of the cascade of the heat generator 2a - 2n set to the water heating Increased value and the switching valve 19 to the heat exchanger 24 of the drinking water storage 23 open. The switch temperature sensor 20 ensures in both positions of the change-over valve that the cascade controller 21 provides sufficient power from the heat generators 2a-2n. Since the hot water now takes place outside the buffer memory 26, it has only three ports 77 to 79 or two zones. The heating system according to the invention can - as shown in the embodiments - different chamber distribution types, optionally a buffer, optionally a drinking water supply, separately or combined with a buffer memory having. The hydraulic switch can be formed by a simple connection between two chambers of the chamber distributor or as a functional component, for example as a heating circuit or drinking water preparation. It can be seen from the exemplary embodiments that further combinations of the presented system parts can be combined in the sense of the invention.
Bezuqszeichenliste:LIST OF REFERENCES:
1 Heizungsanlage1 heating system
2 a - n Wärmeerzeuger einer Kaskade2 a - n heat generator of a cascade
3 a - n Brenner des Wärmeerzeugers einer Kaskade3 a - n burner of the heat generator of a cascade
4 a - n Umwälzpumpe des Wärmeerzeugers einer Kaskade4 a - n circulating pump of the heat generator of a cascade
5 a - n Rückflussverhinderer des Wärmeerzeugers einer Kaskade5 a - n backflow preventer of the heat generator of a cascade
6 a - n Temperaturfühler des Wärmeerzeugers einer Kaskade6 a - n Temperature sensor of the heat generator of a cascade
7 Umschaltventil im Wärmeerzeuger einer Kaskade7 Change-over valve in the heat generator of a cascade
8 Zweikammerverteiler einer Mehrkreisanlage8 two-chamber distributor of a multi-circuit system
9 Dreikammerverteiler einer Mehrkreisanlage 10 a - m Mischerkreis einer Mehrkreisanlage, davon 10 a - f Niedertemperatur-Mischerkreise und9 three - chamber distributor of a multi - circuit system 10 a - m mixer circuit of a multi - circuit system, of which 10 a - f low - temperature mixer circuits and
10 g - m Hochtemperatur-Mischerkreise10 g - m high temperature mixer circuits
1 1 a - m Mischeinrichtung des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage1 1 a - m Mixing device of the mixer circuit of a multi-circuit system
12 a - m Umwälzpumpe des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage12 a - m Circulation pump of the mixer circuit of a multi-circuit system
13 a - m Temperaturfühler des Mischerkreises einer Mehrkreisanlage13 a - m Temperature sensor of the mixer circuit of a multi-circuit system
14 a - m Vorlaufentnahmeanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage14 a - m supply connection of the distributor of a multi - circuit system
15 a - m Rücklaufentnahmeanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage15 a - m return connection connection of the distributor of a multi - circuit system
16 a - m Rücklaufeinspeiseanschluss des Verteilers einer Mehrkreisanlage16 a - m Return feed connection of the distributor of a multi-circuit system
17 offene Weiche des Verteilers einer Mehrkreisanlage17 open switch of the distributor of a multi-circuit system
18 offenes Differenzdruck-Überströmventil des Verteilers einer Mehrkreisanlage18 open differential pressure relief valve of the distributor of a multi-circuit system
19 Umschaltventil19 changeover valve
20 Weichentemperaturfühler der offenen Baugruppe des Verteilers einer Mehrkreisanlage20 Overtemperature sensor of the open module of the distributor of a multi-circuit system
21 Witterungsgeführter Kaskadenregler einer Mehrkreisanlage21 Weather-compensated cascade controller of a multi-circuit system
22 Außenfühler einer witterungsgeführten Heizungsregelung22 Outdoor sensor of a weather-compensated heating control
23 Warmwasserbereiter als Trinkwasserspeicher23 water heater as drinking water storage
24 Wärmetauscher des Warmwasserbereiters24 heat exchanger of the water heater
25 Speicherfühler des Warmwasserbereiters25 Storage tank sensor of the water heater
26 Pufferspeicher einer Heizungsanlage26 buffer tank of a heating system
28 Umwälzpumpe einer Solaranlage28 Circulation pump of a solar system
29 Solarkollektoren einer Solaranlage Im Pufferspeicher integrierter Trinkwasserbehälter als Warmwasserbereiter Vorlaufkammer-Anschluss eines Zwei- oder Dreikammerverteilers Rücklaufkammer-Anschluss eines Zwei- oder Dreikammerverteilers Niedertemperatur-Rücklaufsammler-Anschluss eines Dreikammerverteilers Vorlaufkammer-Anschluss der offenen Baugruppe eines Zwei- oder Dreikammerverteilers Rücklaufkammer-Anschluss der offenen Baugruppe eines Zwei- oder Dreikammerverteilers Thermostatventil Vorlaufkammer Rücklaufkammer Ungemischter Hochtemperaturheizkreis mit Weichenfunktion offene Baugruppe Rohrbündelwärmetauscher -79 Anschlüsse des Pufferspeichers a - n Rückläufe Vorlaufkammer des Dreikammerverteilers erste Rücklaufkammer des Dreikammerverteilers zweite Rücklaufkammer des Dreikammerverteilers g Mischerkreisvorlauf g Mischerkreisrücklauf Wärmetauscher gemischter Hochtemperaturheizkreis als offene Baugruppe Umwälzpumpe Drei-Wege-Mischventil offenes Verbindungsstück 29 solar panels of a solar system Backwash chamber connection of a two- or three-chamber distributor Low-temperature return collector connection of a three-chamber distributor Feed chamber connection of the open module of a two- or three-chamber distributor Return chamber connection of the open module of a two- or three-chamber distributor Three-chamber distributor Thermostatic valve Supply chamber Return chamber Unmixed high-temperature heating circuit with open-loop function Shell-heat exchangers -79 Return line connections of the three-chamber distributor First return chamber of the three-chamber distributor Second return chamber of the three-chamber distributor g Mixer circuit flow g Mixer circuit return Heat exchanger Mixed high-temperature heating circuit as open unit Circulation pump Three-way mixing valve Open connection piece

Claims

Patentansprüche claims
1. Heizungs- oder Kühlungsanlage mit einer aus mindestens einem Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) bestehenden WärmeVKälteerzeugereinheit und einer aus mindestens einem Mischerkreis (10a - 10m) bestehenden Verbrauchereinheit, wobei a) eine Verteilereinheit (8, 9) eine den Vorlauf der Wärme-/Kälteerzeugereinheit zum mindestens einen Mischerkreis (10a - 10m) transportierende Vorlaufkammer (51 , 82) und eine den Rücklauf des mindestens einen Mischerkreises (10a - 10m) aufnehmende erste Rücklaufkammer (52, 83, 84) umfasst, b) der mindestens eine Mischerkreis (10a - 10m) über jeweils eine Mischeinrichtung (1 1 a - 1 1 m) regelbar aus der Vorlaufkammer (51 , 82) und der ersten Rücklaufkammer (52, 83, 84) speisbar ist, und d) zur vollständigen hydraulischen Entkopplung von Wärme-/Kälteerzeugereinheit und Verbrauchereinheit in Flussrichtung des Vorlaufs in der Verteilereinheit (8, 9) gesehen hinter der Verbrauchereinheit eine hydraulische Weiche (17, 60, 72) vorgesehen ist.1. heating or cooling system with a consisting of at least one heat / cold generator (2a - 2n) WärmeVKälteerzeugereinheit and one of at least one mixer circuit (10a - 10m) existing consumer unit, wherein a) a distribution unit (8, 9) a the flow of the Heat / cold generator unit to the at least one mixer circuit (10a - 10m) transporting flow chamber (51, 82) and the return of the at least one mixer circuit (10a - 10m) receiving first return chamber (52, 83, 84), b) the at least one Mixing circuit (10a - 10m) via a respective mixing device (1 1 a - 1 1 m) controllable from the flow chamber (51, 82) and the first return chamber (52, 83, 84) can be fed, and d) for complete hydraulic decoupling of Heat / cooling unit and consumer unit in the flow direction of the flow in the distribution unit (8, 9) seen behind the consumer unit, a hydraulic switch (17, 60, 72) is provided.
2. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Weiche (17, 60, 72) Teil eines funktionalen Bauteils, insbesondere eines HeizVKühlkreises oder eines Wärme-/Kältetauschers ist.2. heating or cooling system according to claim 1, characterized in that the hydraulic switch (17, 60, 72) is part of a functional component, in particular a HeizVKühlkreises or a heat / cold exchanger.
3. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das funktionale Bauteil ein ungemischter HeizVKühlkreis (60) ist, wobei zwischen Vorlauf und Rücklauf des HeizVKühlkreises (60) ein Differenzdruck-Überströmventil vorgesehen ist.3. heating or cooling system according to claim 2, characterized in that the functional component is a unmixed HeizVKühlkreis (60), wherein between the flow and return of the HeizVKühlkreises (60), a differential pressure relief valve is provided.
4. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorlauf und Rücklauf des Heiz-/Kühlkreises (60) antiparallel zum Differenzdruck-Überströmventil ein Rückflussverhinderer geschaltet ist. 4. heating or cooling system according to claim 3, characterized in that between the flow and return of the heating / cooling circuit (60) antiparallel to the differential pressure relief valve, a backflow preventer is connected.
5. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rücklauf kam mer (52, 83, 84) vorgesehen ist, wobei die erste Rücklaufkammer (52, 83) den Rücklauf von mindestens einem Mischerkreis einer ersten Art (10g - 10m) aufnimmt und die zweite Rücklaufkammer (84) den Rücklauf von mindestens einem Mischerkreis einer zweiten Art (10a - 1 Of) aufnimmt und die Rücklauftemperatur des mindestens einen Mischerkreises der zweiten Art (1 Oa - 10f) im Falle der Heizung unter, im Falle der Kühlung über der Rücklauftemperatur des mindestens einen Mischerkreises der ersten Art (10g - 10m) liegt.5. heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that a second return mer came mer (52, 83, 84) is provided, wherein the first return chamber (52, 83) the return of at least one mixer circuit of a first type ( 10g - 10m) and the second return chamber (84) receives the return of at least one mixer circuit of a second type (10a - 1 Of) and the return temperature of the at least one mixer circuit of the second type (1 Oa - 10f) in the case of heating, in the case of cooling above the return temperature of the at least one mixer circuit of the first type (10g - 10m).
6. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mischerkreis der ersten Art (10g - 10m) im Falle der Heizung ein Hochtemperaturmischerkreis, beispielsweise für Radiatoren, im Falle der Kühlung ein Mischerkreis niedrigerer Temperatur, beispielsweise ein Gebläsekühlkreis, ist und der mindestens eine Mischerkreis der zweiten Art (10a - 1 Of) im Falle der Heizung ein Niedertemperaturmischerkreis, beispielsweise für Flächenheizungen wie z.B. eine Fußbodenheizung, im Falle der Kühlung ein Mischerkreis höherer Temperatur, beispielsweise ein Flächenkühlkreis, insbesondere ein Betonkühlkreis ist.6. heating or cooling system according to claim 5, characterized in that the at least one mixer circuit of the first type (10g - 10m) in the case of heating a high-temperature mixer circuit, for example for radiators, in the case of cooling a mixer circuit lower temperature, such as a fan cooling circuit, is and the at least one mixer circuit of the second type (10a - 1 Of) in the case of heating a low-temperature mixer circuit, for example, for surface heating such a floor heating, in the case of cooling a mixer circuit of higher temperature, for example, a surface cooling circuit, in particular a concrete cooling circuit.
7. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die WärmeVKälteerzeugereinheit eine Mehrzahl von Wärme-/Kälteerzeugern (2a - 2n) umfasst.7. heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the WärmeVKälteerzeugereinheit comprises a plurality of heat / Kälteerzeugern (2a - 2n).
8. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) in einer Kaskade geschaltet und über einen Kaskadenregler (21 ) geregelt sind.8. heating or cooling system according to claim 7, characterized in that the heat / cold generator (2a - 2n) connected in a cascade and regulated by a cascade controller (21).
9. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferspeicher (26) vorgesehen ist.9. heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that a buffer memory (26) is provided.
10. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) im Falle der Heizung an einer regenerativen Wärmequelle, insbesondere an einer Solaranlage, einer Biomassefeuerung, einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Wärmepumpe, im Falle der Kühlung an einer solaren oder regenerativ betriebenen Absorberkühlung angeschlossen ist.10. heating or cooling system according to claim 9, characterized in that the buffer memory (26) in the case of heating to a regenerative heat source, in particular to a solar system, a Biomassefeuerung, a cogeneration or heat pump, in the case of cooling to a solar or regenerative powered absorber cooling is connected.
1 1. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) des Weiteren von mindestens einem der WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n) gespeist ist.1 1. heating or cooling system according to claim 9 or 10, characterized in that the buffer memory (26) is further fed by at least one of the WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n).
12. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Heizung ein unterster, im Falle der Kühlung ein oberster Pufferanschluss (79) des Pufferspeichers (26) von der ersten Rücklaufkammer (83) gespeist ist und im Falle der Heizung ein zweitunterster, im Falle der Kühlung ein zweitoberster Pufferanschluss (77) mit dem Rücklauf des mindestens einen Wärme-/Kälteerzeugers (2a - 2n) verbunden ist.12. heating or cooling system according to one of claims 9 to 11, characterized in that in the case of heating a lowermost, in the case of cooling an uppermost buffer port (79) of the buffer memory (26) from the first return chamber (83) is fed and in the case of heating, a second lower, in the case of cooling, a second uppermost buffer connection (77) is connected to the return of the at least one heat / cold generator (2a-2n).
13. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Heizung ein unterster, im Falle der Kühlung ein oberster Pufferanschluss (79) mit der zweiten Rücklaufkammer (84), im Falle der Heizung ein zweitunterster, im Falle der Kühlung ein zweitoberster Pufferanschluss (78) mit der ersten Rücklaufkammer (83) und im Falle der Heizung ein drittunterster, im Falle der Kühlung ein drittoberster Pufferanschluss (77) mit dem Rücklauf des mindestens einen Wärme-/Kälteerzeugers (2a - 2n) verbunden ist.13. heating or cooling system according to one of claims 9 to 11 with reference back to claim 5, characterized in that in the case of heating a lowermost, in the case of cooling an uppermost buffer connection (79) with the second return chamber (84), in the case the heater a second lowest, in the case of cooling a second uppermost buffer connection (78) with the first return chamber (83) and in the case of heating a third lowest, in the case of cooling a third uppermost buffer connection (77) with the return of the at least one heat / cold generator (2a - 2n) is connected.
14. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n) jeweils eine Umwälzpumpe (4a - 4n) aufweist.14. Heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n) each having a circulating pump (4a - 4n).
15. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n) einen Rückflussverhinderer (5a - 5n) aufweist. 15. Heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one WärmeVKälteerzeuger (2a - 2n) has a backflow preventer (5a - 5n).
16. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischerkreise (10a - 10m) entlang der Verteilerkammer (8, 9) so angeordnet sind, dass die Auslegungstemperatur jedes Mischerkreises (10a - 10m) im Falle der Heizung so hoch wie oder niedriger, im Falle der Kühlung so niedrig wie oder höher als die Auslegungstemperatur jedes näher der hydraulischen Weiche (17, 60, 72) angeordneten Heiz-/Kühlkreises (10a - 10m) ist.16. heating or cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the mixer circuits (10a - 10m) along the distribution chamber (8, 9) are arranged so that the design temperature of each mixer circuit (10a - 10m) in the case of heating so high as or lower, in the case of cooling as low as or higher than the design temperature of each closer to the hydraulic switch (17, 60, 72) arranged heating / cooling circuit (10a - 10m) is.
17. Heizungs- oder Kühlungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung vorrangig durch die Vorlauftemperatur bestimmt ist und bei gleicher Vorlauftemperatur die Rücklauftemperatur jedes Mischerkreises17. heating or cooling system according to claim 16, characterized in that the arrangement is primarily determined by the flow temperature and at the same flow temperature, the return temperature of each mixer circuit
(10a - 10m) maßgeblich ist.(10a - 10m) is decisive.
18. Verfahren zum Betrieb einer Heizungs- oder Kühlungsanlage, welche eine aus mindestens einem Wärme-/Kälteerzeuger (2a - 2n) bestehende Wärme- /Kälteerzeugereinheit und eine aus mindestens einem Mischerkreis (10a - 10m) bestehende Verbrauchereinheit umfasst, bei dem einer Verteilereinheit (8, 9) den Vorlauf der WärmeVKälteerzeugereinheit der Verbrauchereinheit zuführt und den Rücklauf der Verbrauchereinheit aufnimmt, die Mischerkreise (10a - 10m) regelbar aus dem in der Verteilereinheit (8, 9) gegebenen Vorlauf und Rücklauf gespeist wird und18. A method for operating a heating or cooling system which comprises a heat / cold generator unit comprising at least one heat / cold generator (2a-2n) and a consumer unit comprising at least one mixer circuit (10a-10m), in which a distributor unit ( 8, 9) feeds the flow of WärmeVKälteerzeugereinheit the load unit and receives the return of the consumer unit, the mixer circuits (10a - 10m) controllably fed from the in the distribution unit (8, 9) given flow and return and
Wärme-/Kälteerzeugereinheit und Verbrauchereinheit in Flussrichtung des Vorlaufs in der Verteilereinheit (8, 9) hinter der Verbrauchereinheit vollständig voneinander hydraulisch entkoppelt werden.Heat / cooling unit and consumer unit in the flow direction of the flow in the distribution unit (8, 9) are completely decoupled from each other hydraulically behind the consumer unit.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Entkopplung in einer offenen funktionalen Baugruppe erfolgt.19. The method according to claim 18, characterized in that the hydraulic decoupling takes place in an open functional assembly.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als offene funktionale Baugruppe ein Wärme-/Kältetauscher (71 ), z.B. für eine Trinkwasserbereitung (70), eingesetzt wird, wobei der WärmeVKältetauscher (71 ) allein im Bedarfsfall zugeschaltet wird oder der Durchfluss durch den Wärme- /Kältetauscher (71 ) in Abhängigkeit einer Temperatur, z.B. einer Speichertemperatur, Rücklauftemperatur, Austrittstemperatur eines Lüfters oder Raumtemperatur, gedrosselt wird, beispielsweise mit einem Thermostatventil. 20. The method according to claim 19, characterized in that as an open functional assembly, a heat / cold exchanger (71), eg for a drinking water preparation (70), is used, wherein the WärmeVkältetauscher (71) is switched on alone in case of need or the flow through the heat / cold exchanger (71) is throttled as a function of a temperature, for example a storage temperature, return temperature, outlet temperature of a fan or room temperature, for example with a thermostatic valve.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf einer ersten Gruppe von Mischerkreisen (10g - 1 Om) einer ersten Rücklaufkammer (83) und der Rücklauf einer zweite Gruppe von Mischerkreisen (1 Oa - 10f) mit gegenüber den Mischerkreisen (1 Og - 10m) der ersten Gruppe im Falle der Heizung niedrigerer, im Falle der Kühlung höherer Rücklauftemperatur einer zweiten Rücklaufkammer (84) zugeführt wird.21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the return of a first group of mixer circuits (10g - 1 Om) of a first return chamber (83) and the return of a second group of mixer circuits (1 Oa - 10f) with opposite the mixer circuits (1 OG - 10m) of the first group in the case of heating lower, in the case of cooling the higher return temperature of a second return chamber (84) is supplied.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz- /Kühlmedium aus der zweiten Rücklaufkammer (84) im Falle der Heizung einem untersten, im Falle der Kühlung einem oberster Pufferanschluss (79) und das Heiz- /Kühlmedium aus der ersten Rücklaufkammer (83) im Falle der Heizung einem zweituntersten, im Falle der Kühlung einem zweitobersten Pufferanschluss (78) eines Pufferspeichers (26) zugeführt wird.22. The method according to claim 21, characterized in that the heating / cooling medium from the second return chamber (84) in the case of heating a lowermost, in the case of cooling an uppermost buffer port (79) and the heating / cooling medium from the first return chamber (83) in the case of heating a second lowermost, in the case of cooling a second uppermost buffer port (78) of a buffer memory (26) is supplied.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (26) im Falle der Heizung von einer regenerativen Wärmequelle, insbesondere einer Solaranlage, einer Biomassefeuerung, einer Kraft-Wärme-Kopplung oder einer Wärmepumpe, erwärmt und im Falle der Kühlung durch eine solare oder regenerativ betriebene Absorberkühlung gekühlt wird.23. The method according to any one of claims 18 to 22, characterized in that the buffer memory (26) in the case of heating of a regenerative heat source, in particular a solar system, a biomass combustion, a cogeneration or heat pump, heated and in case the cooling is cooled by a solar or regenerative powered absorber cooling.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Rückläufe der Mischerkreise (10a - 10m) zur Verteilereinheit (8, 9) derart erfolgt, dass die Rücklaufzuführung der Mischerkreise24. The method according to any one of claims 18 to 23, characterized in that the supply of the returns of the mixer circuits (10a - 10m) to the distributor unit (8, 9) takes place such that the return supply of the mixer circuits
(10a - 10m) mit Auslegungstemperatur in Flussrichtung des Rücklaufs in der Verteilereinheit (8, 9) gesehen hinter der Rücklaufzuführung der Mischerkreise (10a - 10m) mit im Falle der Heizung höherer, im Falle der Kühlung niedrigerer Auslegungstemperatur erfolgt, wobei die Vorlauftemperatur vorrangig zu beachten ist und erst bei gleicher Vorlauftemperatur die Rücklauftemperatur maßgeblich ist. (10a - 10m) with design temperature in the direction of flow of the return in the distribution unit (8, 9) seen behind the return supply of the mixer circuits (10a - 10m) with higher in the case of heating, in the case of cooling lower design temperature, wherein the flow temperature priority to Note, and only at the same flow temperature, the return temperature is decisive.
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