AT513841B1 - Method for heating buildings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von Gebäuden, mit einemHeizkessel (1), einem Pufferspeicher (4) und mindestens einem Verbraucher (9),bei dem ein Wärmeträgermedium aus einem Heizkessel-Vorlauf (2) in einen oberenBereich des Pufferspeichers (4) geführt wird und der Verbraucher (9) mitWärmeträgermedium aus dem oberen Bereich des Pufferspeichers (2) versorgtwird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Rücklauf (13) desVerbrauchers (9) zu einem Verzweigungspunkt (6) geführt wird, der einerseits miteinem Heizkessel-Rücklauf (7) und andererseits mit einem Mehrwegeventil (14)verbunden ist, das zwischen mehreren Rückführanschlüssen (15a, 15b, 15c, 15d)des Pufferspeichers (4) umschaltbar ist, die am Pufferspeicher (4) inunterschiedlicher Höhe angeordnet sind.The invention relates to a method for heating buildings, comprising a heating boiler (1), a buffer store (4) and at least one consumer (9), in which a heat transfer medium from a boiler feed line (2) is led into an upper area of the buffer store (4) and the consumer (9) is supplied with heat carrier medium from the upper area of the buffer store (2). According to the invention, this is achieved by guiding the return (13) of the consumer (9) to a branching point (6) connected on one side to a boiler return (7) and on the other side to a multi-way valve (14) connected between several return ports ( 15a, 15b, 15c, 15d) of the buffer memory (4) is switchable, which are arranged on the buffer memory (4) at different levels.
Description
österreichisches Patentamt AT 513 841 B1 2014-08-15Austrian Patent Office AT 513 841 B1 2014-08-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von Gebäuden, mit einem Heizkessel, einem Pufferspeicher und mindestens einem Verbraucher, bei dem ein Wärmeträgermedium aus dem Heizkessel-Vorlauf in den oberen Bereich des Pufferspeichers geführt wird und der Verbraucher mit Wärmeträgermedium aus dem oberen Bereich des Pufferspeichers versorgt wird.The invention relates to a method for heating buildings, with a boiler, a buffer tank and at least one consumer, in which a heat transfer medium from the boiler flow in the upper part of the buffer memory is performed and the consumer with heat transfer medium from the upper Area of the buffer memory is supplied.
[0002] Es ist in vielen Fällen wünschenswert oder notwendig, Heizungsanlagen mit Pufferspeichern auszustatten. Durch die Verwendung eines Pufferspeichers wird eine erhöhte Flexibilität beim Betrieb des Heizkessels erreicht. Es ist auch möglich, alternative Wärmequellen, wie etwa Solaranlagen in das Heizungssystem einzubinden. Auch der Einsatz von Scheitholzkesseln erfordert den Betrieb unter Verwendung eines Pufferspeichers.It is desirable or necessary in many cases to equip heating systems with buffer storage. By using a buffer storage, increased flexibility in the operation of the boiler is achieved. It is also possible to integrate alternative heat sources, such as solar systems in the heating system. The use of log boilers also requires operation using a buffer tank.
[0003] Die Anforderungen an einen Pufferspeicher sind dabei, dass in den verschiedenen Betriebszuständen jeweils eine möglichst ungestörte Temperaturschichtung aufrechterhalten wird, so dass einerseits im obersten Bereich stets Wärmeträgermedium mit hoher Temperatur zur Verfügung steht, dass aber andererseits im unteren Bereich - abgesehen vom Zustand voller Ladung - Wärmeträgermedium mit niedriger Temperatur vorliegt.The requirements of a buffer memory are that in the various operating conditions each undisturbed temperature stratification is maintained so that on the one hand in the uppermost area always heat transfer medium with high temperature is available, but on the other hand in the lower area - apart from the state full Charge - Low temperature heat transfer medium.
[0004] Um diese Temperaturschichtung möglichst wenig zu stören sind so genannte Schichtladesysteme entwickelt worden, bei denen der Rücklauf in den Pufferspeicher durch Strömungseinbauten, wie etwa Schichtrohre oder dergleichen so gelöst ist, dass das rückgeführte Wärmeträgermedium primär in die Bereiche des Pufferspeichers geführt wird, die etwa die Temperatur aufweisen, die das rückgeführte Wärmeträgermedium hat. Ein wesentlicher Nachteil solcher Schichtladesysteme besteht darin dass eine Abhängigkeit der Schichtfunktion von Massenstrom bzw. von der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums besteht. Ist diese Strömungsgeschwindigkeit zu hoch, dann werden die Temperaturzonen durchmischt und damit die Schichtung gestört bzw. zerstört.In order to disturb this temperature stratification as little as possible so-called stratified charge systems have been developed in which the return to the buffer by flow internals, such as layer tubes or the like is solved so that the recycled heat transfer medium is primarily conducted in the areas of the buffer memory, the have about the temperature that has the recycled heat transfer medium. A major disadvantage of such layer loading systems is that there is a dependence of the layer function of mass flow or of the flow velocity of the heat transfer medium. If this flow rate is too high, then the temperature zones are mixed and thus disturbed or destroyed the stratification.
[0005] Eine weitere Randbedingung von Heizungsanlagen mit Pufferspeicher besteht darin, dass es in der Regel erforderlich ist, Maßnahmen zum Korrosionsschutz im Heizkessel zu treffen. Bei Verwendung von nicht kondensierenden Heizkesseln kann es aufgrund des großen Volumens an Wärmeträgermedium dazu kommen, dass in bestimmten Betriebszuständen eine zu tiefe Abgastemperatur erreicht wird, so dass an den Wärmetauscherflächen Kondensatsbildung auftritt, was zur Korrosion führt. Dies reduzierte Lebensdauer von Heizkesseln erheblich. Moderne Heizungsanlagen werden daher häufig mit speziellen Regeleinrichtungen ausgestattet, die die Aufgabe haben, die Temperatur des rückgeführten Wärmeträgermediums nicht zu stark absinken zu lassen, um Kondensation im Heizkessel zu vermeiden. Dies verursacht aufgrund der erforderlichen Mischer und Regeleinrichtungen einen erhöhten baulichen Aufwand und damit gesteigerte Kosten.Another constraint of heating systems with buffer memory is that it is usually necessary to take measures for corrosion protection in the boiler. When using non-condensing boilers, it may happen due to the large volume of heat transfer medium that in certain operating conditions too low exhaust gas temperature is reached, so that on the heat exchanger surfaces condensate occurs, resulting in corrosion. This considerably reduces the service life of boilers. Modern heating systems are therefore often equipped with special control devices, which have the task of not lowering the temperature of the recirculated heat transfer medium to avoid condensation in the boiler. This causes due to the required mixers and control devices increased structural complexity and thus increased costs.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, das einen geringen baulichen Aufwand der Heizungsanlage erfordert, den Pufferspeicher optimal nutzt, wobei insbesondere eine möglichst geringe Störung der Temperaturschichtung erfolgt, und bei dem gesonderte Maßnahmen zur Vermeidung von Kondensation im Heizkessel nicht erforderlich sind.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a method which requires a low structural complexity of the heating system, the buffer memory optimally uses, in particular the lowest possible disruption of temperature stratification, and in the separate measures to avoid of condensation in the boiler are not required.
[0007] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rücklauf des Verbrauchers zu einem Verzweigungspunkt geführt wird, der einerseits mit einem Heizkessel-Rücklauf und andererseits mit einem Mehrwegeventil verbunden ist, das zwischen mehreren Rückführanschlüssen des Pufferspeichers umschaltbar ist, die am Pufferspeicher in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind.According to the invention it is provided that the return of the consumer is guided to a branch point, which is connected on the one hand with a boiler return and on the other hand with a multi-way valve which is switchable between a plurality of return ports of the buffer memory, which are arranged on the buffer memory at different heights ,
[0008] Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass durch das Mehrwegeventil sowohl die Rückführung des Verbraucherrücklaufs als auch die Entnahme von Wärmeträgermedium aus den Pufferspeicher für den Heizungsrücklauf aktiv gesteuert erfolgen kann, um einerseits die Temperaturschichtung bestmöglich aufrechtzuerhalten und andererseits die Kondensation im Heizkessel sicher vermeiden zu können. Dies stellt einen Vorteil gegenüber bekannten 1 15 österreichisches Patentamt AT 513 841 B1 2014-08-15 Lösungen mit Leitblechen oder dergleichen dar.Essential to the present invention that both the return of the consumer return and the removal of heat transfer medium from the buffer storage for the heating return can be actively controlled by the multi-way valve, on the one hand to maintain the best possible temperature stratification and on the other hand to avoid condensation in the boiler safely to be able to. This represents an advantage over known solutions with baffles or the like.
[0009] Es ist besonders günstig, wenn die Umschaltung des Mehrwegeventils temperaturgesteuert erfolgt. Durch die Erfassung der Temperatur in unterschiedlichen Höhen des Pufferspeichers kann eine optimale Betriebsweise sichergestellt werden.It is particularly advantageous if the switching of the multi-way valve is temperature-controlled. By detecting the temperature at different heights of the buffer memory, optimal operation can be ensured.
[0010] Eine besonders effiziente Aufrechterhaltung der Temperaturschichtung kann dadurch erfolgen, dass die Rückführung des Wärmeträgermediums aus dem Verbraucherrücklauf jeweils an eine Stelle des Pufferspeichers erfolgt, deren Temperatur etwa der des rückgeführten Wärmeträgermediums entspricht.A particularly efficient maintenance of the temperature stratification can be carried out in that the return of the heat transfer medium from the consumer return is in each case to a location of the buffer memory whose temperature corresponds approximately to the recirculated heat transfer medium.
[0011] Vorliegende Erfindung betrifft auch eine Heizungsanlage zur Beheizung von Gebäuden, mit einem Heizkessel, einem Pufferspeicher und mindestens einem Verbraucher, mit einem Heizkessel-Vorlauf, der vom Heizkessel zu einem Vorlaufanschluss im oberen Bereich des Pufferspeichers führt, Vorlauf des Verbrauchers, der vom oberen Bereich des Pufferspeichers zum Verbraucher führt, und mit einem Heizkessel-Rücklauf.The present invention also relates to a heating system for heating buildings, with a boiler, a buffer tank and at least one consumer, with a boiler flow, which leads from the boiler to a flow connection in the upper part of the buffer tank, flow of the consumer, the from leading to the consumer, and with a boiler return.
[0012] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Heizkessel-Rücklauf mit einem Verzweigungspunkt verbunden ist, von dem eine Rückspeiseleitung abzweigt, die mit einem Mehrwegeventil verbunden ist, das mehrere Anschlüsse aufweist, die jeweils mit einem Rückführanschluss im Pufferspeicher verbunden sind, und dass die Rückführanschlüsse in unterschiedlicher Höhe im Pufferspeicher angeordnet sind. Eine solche Vorrichtung ist bestmöglich geeignet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.According to the invention it is provided that the boiler return is connected to a branch point from which branches off a return line which is connected to a multi-way valve having a plurality of terminals which are each connected to a return port in the buffer memory, and that the return ports are arranged at different heights in the buffer memory. Such a device is best suited to carry out the method described above.
[0013] Vorzugsweise ist ein unterer Rückführanschluss am tiefsten Punkt des Pufferspeichers vorgesehen und ein oberer Rückführanschluss ist in der Höhe des Vorlaufanschlusses des Pufferspeichers vorgesehen. Auf diese Weise kann der gesamte Inhalt des Pufferspeichers je nach Bedarf genutzt werden.Preferably, a lower return port is provided at the lowest point of the buffer memory and an upper return port is provided at the level of the flow port of the buffer memory. In this way, the entire contents of the buffer memory can be used as needed.
[0014] Gegebenenfalls können auch mehrere Pufferspeicher vorgesehen sein und dass in jedem Pufferspeicher mehrere Rückführanschlüsse vorgesehen sind, die mit dem Mehrwegeventil verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Pufferkapazität zu erhöhen und gleichzeitig die zur Verfügung stehenden Temperaturniveaus optimal zu nutzen.Optionally, a plurality of buffer memory may be provided and that a plurality of return ports are provided in each buffer memory, which are connected to the multi-way valve. In this way it is possible to increase the buffer capacity while optimally utilizing the available temperature levels.
[0015] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in der Fig. dargestellten Ausführungsvariante näher erläutert.As a result, the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIG.
[0016] Ein Heizkessel 1 versorgt über eine Heizkessel-Vorlaufleitung 2, in der eine Heizkessel-Pumpe 3 angeordnet ist, einen Pufferspeicher 4. Die Heizkessel-Vorlaufleitung 2 mündet dabei in den Pufferspeicher 4 in einem Vorlaufanschluss 5, der im oberen Bereich des Pufferspeichers 4 liegt.A boiler 1 powered by a boiler feed line 2, in which a boiler pump 3 is arranged, a buffer 4. The boiler feed line 2 opens into the buffer memory 4 in a flow connection 5, in the upper part of the buffer memory 4 lies.
[0017] Von einem Verzweigungspunkt 6 führt eine Heizkessel-Rücklaufleitung 7 zurück zum Heizkessel 1.From a branch point 6, a boiler return line 7 leads back to the boiler. 1
[0018] Ebenfalls im oberen Bereich des Pufferspeichers 4 ist ein Verbraucher- Vorlaufanschluss 8 vorgesehen, von dem aus ein Verbraucher 9 über einen Vorlauf 12 des Verbrauchers 9 und über einen Mischventil 11 sowie eine Verbraucher-Pumpe 10 mit heißem Wärmeträgermedium versorgt wird. Über einen Rücklauf 13 des Verbrauchers 9 wird das Wärmeträgermedium zum Verzweigungspunkt 6 zurückgeführt.Also in the upper part of the buffer 4, a consumer flow connection 8 is provided, from which a consumer 9 is supplied via a flow 12 of the consumer 9 and a mixing valve 11 and a consumer pump 10 with hot heat transfer medium. Via a return line 13 of the consumer 9, the heat transfer medium is returned to the branching point 6.
[0019] Vom Verzweigungspunkt 6 wird weiters eine Rückspeiseleitung 16 zu einem Mehrwegeventil 14, von dem aus mehrere Rückführanschlüsse 15a, 15b, 15c, 15d versorgt werden, die in unterschiedlichen Höhen im Pufferspeicher 4 angeordnet sind.From the branch point 6 is further a return line 16 to a multi-way valve 14, from which a plurality of return ports 15a, 15b, 15c, 15d are supplied, which are arranged at different heights in the buffer memory 4.
[0020] In der Folge wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert: [0021] Grundsätzlich wird die Temperatur des Wärmeträgermediums im Pufferspeicher 4 in unterschiedlichen Höhen durch nicht dargestellte Temperatursensoren laufend überwacht.In the following, the operation of the device according to the invention is explained in more detail: Basically, the temperature of the heat transfer medium in the buffer memory 4 is continuously monitored at different heights by temperature sensors, not shown.
[0022] Wird der Pufferspeicher durch den Heizkessel aufgeladen, ohne keinen nennenswerten Wärmebedarf beim Verbraucher, dann wird das Mehrwegeventil 14 so gesteuert, dass über den 2/5 österreichisches Patentamt AT 513 841 B1 2014-08-15If the buffer is charged by the boiler, without any significant heat demand at the consumer, then the multi-way valve 14 is controlled so that over the 2/5 Austrian Patent Office AT 513 841 B1 2014-08-15
Heizkessel-Rücklauf 7 Wärmeträgermedium von einem Rückführanschluss an gesaugt wird, das ausreichend kühl ist, um einen sinnvollen Betrieb des Heizkessels 1 zu gewährleisten, das aber andererseits ausreichend warm ist, um eine Bildung von Kondensat im Heizkessel 1 zu verhindern. Gegebenenfalls kann das Mehrwegeventil 14 in eine Zwischenstellung gebracht werden, um Wärmeträgermedium von zwei benachbarten Rückführanschlüssen anzusaugen, so das auch Rücklauftemperaturen darstellbar sind, die zwischen den jeweiligen Temperaturen an den Rückführanschlüssen liegen. In diesem Betriebszustand strömt das Wärmeträgermedium von dem Mehrwegeventil 14 in der Rückspeiseleitung 16 zum Verzweigungspunkt.Boiler return 7 Heat transfer medium is sucked from a return port, which is sufficiently cool to ensure proper operation of the boiler 1, but on the other hand is sufficiently warm to prevent formation of condensate in the boiler 1. Optionally, the multi-way valve 14 can be brought into an intermediate position to suck heat transfer medium from two adjacent return ports, so that return temperatures can be displayed, which lie between the respective temperatures at the return ports. In this operating state, the heat transfer medium flows from the multi-way valve 14 in the return line 16 to the branch point.
[0023] Wenn der Verbraucher 9 mit Wärme aus dem Pufferspeicher 4 versorgt wird und der Heizkessel 1 nicht in Betrieb ist, wird das Wärmeträgermedium vom Vorlaufanschluss 8 entnommen, in Mischventil 11 mit dem Rücklauf auf eine passende Temperatur gebracht und letztlich über den Rücklauf 13 des Verbrauchers 9 zum Verzweigungspunkt 6 geführt. Das Mehrwegeventil 14 wird so angesteuert, dass das Wärmeträgermedium passend in den Pufferspeicher 4 rückgeführt wird, d.h. möglichst an der Stelle, an der die Temperatur der des rückgeführten Wärmeträgermediums entspricht.When the consumer 9 is supplied with heat from the buffer memory 4 and the boiler 1 is not in operation, the heat transfer medium is removed from the flow connection 8, placed in the mixing valve 11 with the return to a suitable temperature and ultimately through the return 13 of the Consumer 9 led to the branching point 6. The multi-way valve 14 is controlled so that the heat transfer medium is appropriately returned to the buffer memory 4, i. if possible at the point where the temperature corresponds to that of the returned heat transfer medium.
[0024] Auf diese Weise kann ein optimaler Betrieb sichergestellt werden. 3/5In this way, an optimal operation can be ensured. 3.5
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