DE19859364C2

DE19859364C2 - Wärmeversorgungsanlage mit Spitzenlastbegrenzung

Info

Publication number: DE19859364C2
Application number: DE19859364A
Authority: DE
Inventors: Uwe Baelz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: DE19859364A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeversorgungsanlage, insbesondere zur Wärmeversorgung von Gebäuden, die an ein Wärmeversorgungsnetz angeschlossen sind und deren Wärme verbraucher zeitlich schwankenden Wärmebedarf aufweisen, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Wärmeversorgungs anlage mit solchen Wärmeverbrauchern.

Wohngebäude und andere Gebäude weisen häufig eine Wärmeversorgungsanlage auf, die mehrere Wärmeverbraucher enthält. Die Wärmeverbraucher können beispielsweise Raum heizungen, Klimaanlagen, Warmluftgebläse, Fußbodenheizun gen, Warmwasserbereiter u. a. sein. Infolge der Nutzung des Gebäudes und beispielsweise der Lebensgewohnheiten seiner Bewohner tritt z. B. zu bestimmten Tageszeiten relativ re gelmäßig wiederkehrend starker Wärmebedarf auf. Dies kann zu ausgeprägten Spitzenlasten führen, die den Anschluss wert der Wärmeversorgungsanlage bestimmen. Beispielsweise tritt morgens regelmäßig ein starker Warmwasserbedarf auf. Zugleich tritt Heizungsbedarf für das Aufheizen der Woh nung nach der Nachtabsenkung auf. In der Summe ergeben sich relativ hohe Gesamtverbräuche, die jedoch insgesamt nur kurzzeitig auftreten.

Die auftretenden Bedarfsspitzen führen zu einer hohen Kostenbelastung auf Seiten des Wärmekunden. Es wird ange strebt, diese zu senken.

Aus der DE 196 21 247 A1 ist es dazu bekannt, in einer Fernwärme-Übergabestation eine Wärmemengenbegrenzung vor zunehmen. Diese beruht darauf, dass mittels eines Durch flussmessers die über den Fernwärmevorlauf zur Verfügung gestellte Heizwassermenge registriert und von einer zen tralen Regeleinrichtung in Begrenzungssignale für Stell ventile der Trinkwassererwärmung und Raumheizung umgewan delt wird. Bei Überschreitung der zulässigen Heizwasser menge wird schrittweise zuerst das die Heizung steuernde Ventil und bei anhaltender Grenzwertüberschreitung das Ventil für die Trinkwassererwärmung geschlossen. Außerdem wird in der zentralen Regeleinrichtung der kumulative Wär meverbrauchswert sowie der Maximalwert des Wärmeverbrauchs registriert und gespeichert.

Die Fernwärme-Übergabestation reagiert erst auf Über schreitung eines Wärmemengengrenzwerts und registriert lediglich Spitzenabnahmen.

Aus der DE 195 17 053 A1 ist darüber hinaus ein Verfah ren zum Betrieb eines Wärmenetzes bekannt. Das Wärmenetz enthält Warmwasserspeicher und Heizungen. Es wird so ge steuert, dass die Warmwasserspeicher nur dann beheizt wer den, wenn kein Heizwärmeverbrauch vorliegt. Außerdem wer den die einzelnen Heizungen in Zeitgruppen zeitlich ge staffelt erwärmt.

Schließlich ist aus der DE 35 39 328 C2 ein Verfahren zum Aufheizen wenigstens eines Raumheizkreises und eines Brauchwasserspeichers bekannt. Dazu dient eine Wärmequel le, die die verschiedenen Verbraucher möglichst nachein ander und zeitlich aneinander anschließend beheizt. Die Steuerung wird entsprechend vorgenommen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeversorgungsanlage so zu gestalten, dass die Kostenbe lastung auf Seiten des Wärmekunden gesenkt wird.

Dieses Ziel wird mit der Wärmeversorgungsanlage er reicht, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Außerdem wird dieses Ziel mit einem Verfahren zur Steue rung einer Wärmeversorgungsanlage erreicht, das die Merk male des Anspruchs 15 verwirklicht.

Bei der erfindungsgemäßen Versorgungsanlage ist we nigstens ein Wärmeverbraucher vorhanden, der Wärme von einem Wärmeträger, beispielsweise Warmwasser, Heißwasser oder Dampf, erhält und dessen Wärme weitergibt. Der Wärme verbraucher weist einen schwankenden Wärmebedarf auf, wo bei gelegentlich Bedarfsspitzen auftreten können. Es ist auch möglich, dass die Wärmeversorgungsanlage mehrere Wärmeverbraucher aufweist, die sich ähnlich verhalten, d. h. zu mehr oder weniger übereinstimmenden Zeiten Wärme bedarf aufweisen. Somit weist die Wärmeversorgungsanlage insgesamt einen schwankenden Wärmebedarf mit einzelnen Bedarfsspitzen auf. Dem Wärmeverbraucher oder Wärmever brauchergruppen sind nun ein oder mehrere Strahlpumpen vorgeschaltet, mit denen der Zustrom des Wärmeträgers zu den Wärmeverbrauchern präzise und von Netzdruck weitgehend unabhängig beeinflussbar, beispielsweise drosselbar, ist. Die Strahlpumpe dient dabei, wenn keine Bedarfsspitze vor liegt, vorzugsweise als Regler, um zweckmäßige Vorlauf temperaturen einzustellen oder andere Regelaufgaben zu erfüllen. Tritt jedoch eine Bedarfsspitze auf, die sich dadurch auszeichnet, dass der Gesamtwärmebedarf der Wärme versorgungsanlage einen festgelegten oder festlegbaren Maximalwert überschreitet, begrenzt die Steuereinrichtung die zu den Wärmeverbrauchern geleitete Wärmemenge auf ei nen Maximalwert. Dabei kann die Steuereinrichtung eine ungleiche Wärmeverteilung festlegen. Beispielsweise ist es möglich, unter konkurrierenden Wärmeverbrauchern den Wär meverbraucher bevorzugt mit Wärme zu beliefern, dessen Ausfall oder Einschränkung vom Nutzer am wenigsten hin genommen würde. Beispielsweise kann dies der Warmwasser bereiter sein. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung beispielsweise dem Warmwasserbereiter die vorhandene Maxi malleistung zur Brauchwasserbereitung auf Kosten der Raum heizungen zur Verfügung stellt. Ist die Bedarfsspitze kurzzeitig, wird die zurückgehende Raumbeheizung vom Be wohner kaum wahrgenommen, wohingegen die mit voller Lei stung arbeitende Warmwasserbereitung Warmwasser auch dann bereitstellt, wenn in allen Wohnungen gleichzeitig Warm wasser benötigt wird. Im Extremfall kann die gesamte An schlussleistung für die Warmwasserbereitung bereitgestellt werden.

Die so erreichte Konzentrierung der begrenzt zur Ver fügung stehenden Wärmeleistung in Spitzenlastzeiten auf Wärmeverbraucher mit höchster Priorität und die Überwa chung, dass auch hier der maximale Wärmeleistungswert nicht überschritten wird, macht es möglich, mit relativ geringen Anschlusswerten auszukommen. Die an anderen be nachteiligten Wärmeverbrauchern ausgefallene Wärmeleistung wird nachgeliefert, wenn die Spitzenlastzeit an dem höher priorisierten Wärmeverbraucher vorüber ist. Die Wärmeträg heit der Wärmeverbraucher, beispielsweise von Raumheizun gen, Fußbodenheizungen od. dgl., glättet oder integriert den Temperaturverlauf dabei. Dies führt letztendlich zu einer etwas höheren Wärmeleistung nach Ende der Spitzen lastzeit, so dass in der Summe eine Wärmemenge abgenommen wird, die sich von der sonst abgenommenen Wärmemenge ohne Spitzenlastbegrenzung kaum unterscheidet. Jedoch ist die Leistungsabnahme vergleichmäßigt, wobei ausgesprochene Belastungsspitzen auf die eingestellte Maximalwärmelei stung gekappt werden. Die Wärmeversorgungsanlage kann so mit ohne oder ohne wesentliche Vergrößerung ihrer Spei cherkapazitäten bei deutlicher Einsparung von Kosten für die Bereitstellung von Wärmeenergie mit Komfortgewinn für die Wärme-Endabnehmer, beispielsweise Bewohner von fernge heizten Wohnungen, betrieben werden.

Zur Überwachung des Wärmebedarfs der Wärmeversor gungsanlage weist die dazu vorgesehene Erfassungseinrich tung einen Sensor auf, der wenigstens den Durchfluss in der Vorlaufleitung oder der Rücklaufleitung der Wärmever sorgungsanlage erfasst. Zusätzlich kann die Erfassungsein richtung mit ein oder mehreren Temperaturfühlern versehen sein, die die Vorlauf- oder die Rücklauftemperatur über wachen. Dadurch kann aus dem erfassten Wärmeträgerstrom die aktuelle Wärmeleistung berechnet werden. Bei Dampf systemen kann zusätzlich ein Druckfühler vorgesehen sein, um aus Dampfdruck, Dampftemperatur und Strömungsgeschwin digkeit die aktuelle Wärmeleistung zu berechnen.

Die Wärmeversorgungsanlage kann außer Wärmeverbrau chern der ihnen eigenen Wärmeträgheit auch Wärmeverbrau cher enthalten, die einen echten Puffer darstellen. Dies sind beispielsweise Warmwasserspeicher oder das Zirkulationsnetz einer Anlage. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- oder Regeleinrichtung vor Auftreten einer Spitzenlast die vollständige Aufheizung und durchgehende Erwärmung des Puffervolumens herbeiführt. Dazu kann die Steuerungseinrichtung einen Datenspeicher aufweisen, in dem Kennwerte für den empirisch ermittelten Wärmebedarf abgespeichert werden. Beispielsweise kann der auftretende Wärmebedarf mehrere Tage oder Wochen gemittelt oder auch wochentagweise zu festgelegten Abtastzeiten abgespeichert werden. Alternativ können auch abstraktere Kennwerte, beispielsweise typische Anfangs- und Endzeiten von Spitzenlastzeitspannen abgespeichert werden. In einem aus reichenden Zeitabstand vor Eintreten der Spitzenlast kann die Steuereinrichtung dadurch bewirken, dass vorhandene Puffer optimal gefüllt werden. Beispielsweise kann an ei nem Boiler eine Zirkulationspumpe vor Auftreten der Spitzenlast eingeschaltet werden, um zu bewirken, dass er vorhandene Temperaturschichtungen beseitigt und der Boiler vollständig mit maximal erwärmtem Brauchwasser gefüllt ist, rechtzeitig bevor die Spitzenlast auftritt ist. Dies vermindert den Wärmebedarf während der Spitzenlastzeit für das Nachheizen des Boilers. Die Einschaltzeiten für die Zirkulationspumpe können fest eingestellt, variabel ein stellbar als auch von der Steuerungseinrichtung selbst festlegbar sein, wenn diese mit einem Programm zur Analyse der Historie (Lernfunktion) versehen ist.

Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung die Rück lauftemperatur und insbesondere die Temperatur des ausge kühlten, an das Fernwärmenetz zurückgegebenen Heizmediums überwachen. Dadurch lässt sich beispielsweise vermeiden, zu warmes Heizmedium, dass d. h. nicht ausreichend ausge kühltes Heizmedium, in das Fernwärmenetz zurückgegeben wird. Dies stellt insbesondere bei Volllastbetrieb einzel ner Wärmeverbraucher oder der gesamten Wärmeversorgungs anlage ein Problem dar. Erhalten einzelne Wärmeverbraucher infolge maximalen Wärmebedarfs ungedrosselten Zustrom von Wärmeträgermedium, durchströmt dieses den Wärmeverbraucher unter lediglich unvollständiger Abgabe seiner Wärmeener gie. Die Regelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Wärmeversorgungsanlage kann hier optimal die Funktion auf weisen, dass bei Vollastbedarf die Temperaturdifferenz (Vorlauftemperatur/geplante Rücklauftemperatur) eingehal ten wird. Gerade beim Einsatz von Strahlpumpen ist diese Differenz über den Hub (und damit über den gesamten Last bereich) im weitesten Sinne konstant. Die automatische Überwachung der richtigen Temperaturdifferenz führt zu einer Erhöhung der Effizienz. Indem damit zugleich die Rücklauftemperatur vermindert wird.

Es ist sowohl möglich, den aktuellen Wärmebedarf kontinuierlich zu bestimmen und die Anlage fortwährend nachzuführen. Jedoch ist dies auch zeitdiskret zu vorgege benen Abtastzeitpunkten möglich.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, einzelne Wärmeverbraucher gewissermaßen auf Vorrat vor Auftreten einer Spitzenlast mit Wärme zu versorgen. In gewissem Sinne wird dies mit einem Warmwasserspeicher durchgeführt, der vor Auftreten der Spitzenlast durch Ein schalten der Zirkulation schneller als bei normaler Behei zung üblich vollständig auf Solltemperatur gebracht wird. Auch bei anderen, eher trägen Wärmeverbrauchern, bei spielsweise Fußbodenheizungen, ist es möglich, den Ver braucher während der Spitzenlast abzuschalten und dafür vor und nach der Spitzenlastzeit etwas mehr zu beheizen.

Die Prioritäten einzelner Verbraucher, die festlegen, welcher der Verbraucher während der Spitzenlastzeit mit Wärme versorgt wird und welcher nur gedrosselt oder gar nicht mit Wärme versorgt wird, können fest vergeben sein oder tageszeitabhänging geändert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Warmwasserbereitung morgens mit höchster Priorität zu betreiben, während abends beispielsweise die Raumheizung höchste Priorität haben kann. Dies kann zeit gesteuert umgeschaltet werden.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, ergeben sich aus der Zeichnung und/oder der Beschreibung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Wärmeversorgungsanlage in stark schema tisierter und vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 den Wärmebedarf der Wärmeversorgungsanlage nach Fig. 1 und deren Wärmeversorgung,

Fig. 3 den Wärmebedarf und die Wärmeversorgung an einem Wärmeverbraucher der Wärmeversorgungsanlage nach Fig. 1, und

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung des er findungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Wärmever sorgungsanlage als ausschnittsweises Flussbild.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Wärmeversorgungsanlage 1 veran schaulicht, die an ein Wärmeversorgungsnetz 2 angeschlos sen ist. Im vorliegenden Beispiel dient Heißwasser als Heizmedium, jedoch können auch andere Heizmedien, wie beispielsweise Dampf, als Wärmeträger Anwendung finden. Die Wärmeversorgungsanlage 1 leitet von einer Fernleitung 3 über eine Vorlaufleitung 01 Wärmeträger ab. Die Vorlauf leitung 01 verzweigt ein- oder mehrfach bei entsprechenden Verzweigungsstellen 4 und führt dann zu einer oder mehre ren Strahlpumpen 5, 6. Diese dienen jeweils der Versorgung eines Heizkreises 7, 8, in dem jeweils einer oder mehrere Wärmeverbraucher 11, 12 angeordnet sein können. Als Wärme verbraucher 11 ist in dem Heizkreis 7 eine Heizung oder eine Heizungsanlage vorgesehen. In dem Heizkreis 8 ist als Wärmeverbraucher 12 beispielsweise ein Warmwasserspeicher angeordnet. Vorzugsweise sind in jedem Heizkreis 7, 8 nur Wärmeverbraucher 11, 12 mit jeweils gleicher Priorität i angeordnet. Die Priorität i ist dabei eine Kennziffer für die Wichtigkeit und bestimmt die Rangfolge, nach der die Wärmeverbraucher 11, 12 gedrosselt werden, wenn die für die Wärmeversorgungsanlage 1 insgesamt zur Verfügung ste hende Wärmeleistung nicht für alle Wärmeverbraucher 11, 12 ausreicht. Je niedriger die Priorität i desto eher wird ein entsprechender Wärmeverbraucher gedrosselt. Im vorlie genden Beispiel weist der Warmwasserspeicher 12 eine höhere Priorität auf als die Heizung 11.

Die Strahlpumpen 5, 6 dienen als Regelorgan zur Regu lierung der in dem jeweiligen Heizkreis 7, 8 umgesetzten Wärmeenergie. Mit ihrem Treibmittelanschluss 14, 15 stehen die Strahlpumpen 5, 6 mit der Vorlaufleitung 01 in Verbin dung. Mit ihrem Sauganschluss 16, 17 liegen die Strahlpum pen 5, 6 an einem Abzweig 03 von einer Rücklaufleitung 02, über die die Wärmeverbraucher 11, 12 mit einem Rücklauf 18 des Wärmeversorgungsnetzes 2 verbunden sind. Beide Strahl pumpen 5, 6 geben an ihrem jeweiligen Ausgang 21, 22 ein Gemisch aus Heißwasser und Rücklaufwasser ab, wobei das Mischverhältnis die Temperatur bestimmt. Das Mischverhält nis ist an der jeweiligen Strahlpumpe 5, 6 einstellbar. Dazu dient beispielsweise eine Regulierspindel, die von einem Elektromotor 23, 24 verstell- oder betätigbar ist. Die Elektromotoren 23, 24 sind über entsprechende Steuer leitungen 25, 26 mit einer Steuereinrichtung 27 verbunden, die die Wärmeversorgungsanlage 1 führt. Dazu erhält die Steuereinrichtung 27 Daten von einer Erfassungseinrichtung 28, die wenigstens dazu eingerichtet ist, den in der Rück laufleitung 02 oder alternativ den in der Vorlaufleitung 01 vorhandenen Durchfluss (Wärmeträgerstrom) zu erfassen. Bedarfsweise kann der Erfassungseinrichtung 28 ein Durch flussbegrenzer 29 vor- oder nachgeschaltet sein. Das Ziel der Regelstrategie der Steuereinrichtung 27 besteht jedoch darin, den Durchflussbegrenzer 29 nicht in seinen Begren zungsbereich kommen zu lassen, d. h. den Wärmeträgerstrom geringer als den von dem Durchflussbegrenzer 29 festgeleg ten Maximalstrom Q_grenz zu halten.

Die Erfassungseinrichtung 28 enthält einen Durch flussmesser 31, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Zusätzlich können einer oder mehrere Temperatursenso ren, beispielsweise ein Temperaturfühler 32, für die Rücklaufleitung 02 und ein Temperaturfühler 33 für die Vorlaufleitung 01 vorgesehen sein. Zusätzlich können in der von der Strahlpumpe 5 zu dem Wärmeverbraucher 11 führenden Vorlaufleitung 04 und in der von der Strahlpumpe 6 zu dem Wärmeverbraucher 12 führenden Vorlaufleitung 04 Temperaturfühler 34, 35 angeordnet sein. Diese sind mit der Steuerungseinrichtung 27 verbunden, während die Tempe raturfühler 33, 32 mit der Erfassungseinrichtung 28 oder alternativ mit der Steuereinrichtung 27 verbunden sind. Sind die Temperaturfühler 32, 33 mit der Erfassungsein richtung 28 verbunden, bestimmt diese aus dem Wärmeträger strom Q und der Differenz der von den Temperaturfühlern 32, 33 gemeldeten Temperaturen die aktuelle Wärmeleistung und gegebenenfalls durch Aufsummieren die abgenommene Wärmemenge. Beides kann über eine entsprechende Signallei tung 37 an die Steuerungseinrichtung 27 gemeldet werden.

Ist der Temperaturfühler 32 zusätzlich mit der Steue rungseinrichtung 27 verbunden, erhält diese Information über die Rücklauftemperatur und kann somit die Wärmever sorgungsanlage 1 so steuern, dass eine Maximaltemperatur nicht überschritten wird.

Der als Boiler ausgebildete Wärmeverbraucher 12 speist eine Brauchwasserleitung 38, die mit einer Zirkula tionsleitung 39 verbunden sein kann. Eine hier angeordnete Zirkulationspumpe 41 bewirkt einen Kreislauf, der durch den Warmwasserspeicher 12 führt und somit die Ausbildung einer Temperaturschichtung verhindern kann. Die Zirkula tionspumpe 41 untersteht der Steuerungseinrichtung 27 oder einer eigenen Zeitsteuerung.

Die Brauchwasserleitung 38 kann zusätzlich mit einem Temperaturfühler 42 versehen sein, der mit der Steuerungs einrichtung 27 verbunden ist. Diese kann außerdem über eine entsprechende Verbindung 43 mit einem nicht weiter dargestellten Computer (PC) in Verbindung stehen. Die Steuerungseinrichtung 27 weist eigene Bedienelemente auf, die beispielsweise durch eine Anzeigeeinrichtung 44 und ein Tastenfeld 45 gebildet sind.

Die insoweit veranschaulichte Wärmeversorgungsanlage 1 arbeitet wie folgt:

Im Betrieb erhält die Wärmeversorgungsanlage 1 über ihre Vorlaufleitung 01 Heißwasser als Wärmeträgermedium. Dieses wird von den Strahlpumpen 5, 6 mit mehr oder weni ger ausgekühltem Rückwasser gemischt, um an dem jeweiligen Vorlauf 04 Vorlaufwasser mit der gewünschten Temperatur und in der gewünschten Menge bereitzustellen. Dies steuert die Steuerungseinrichtung 27 anhand der von den Tempera turfühlern 34, 35 abgegebenen Signale. Die Vorlauftempera turen können zeitabhängig anhand anderer Kriterien, bei spielsweise anhand der Außentemperatur, eingestellt wer den. Die Arbeit der Steuerungseinrichtung 27 ist in diesem Zustand in Fig. 1 in einer Zeitspanne 0 bis t₁ veranschau licht. Die aus dem Wärmeversorgungsnetz 2 entnommene Wär memenge Q schwankt statistisch, wobei jedoch zunächst ein Maximalwert Q_max nicht erreicht oder überschritten wird.

Beginnt nun beispielsweise zu einem Zeitpunkt t₁ eine Spitzenlast, steigt der Wärmebedarf der Wärmeversorgungs anlage 1 stark an. Der Wärmebedarf ergibt sich dabei aus der Summe der an allen Wärmeverbrauchern 11, 12 erforder lichen Wärmeleistungen Q_i. Wurde die Heizung 11 nachts mit abgesenkter Temperatur betrieben, benötigt sie morgens wieder ihre normale höhere Vorlauftemperatur. Wird nun in allen Wohnungen Warmwasser gezapft, benötigt der Warmwas serspeicher 12 ebenfalls Wärmeenergie. Dies kann zu einem sehr hohen Wärmebedarf insgesamt führen, der einen Maxi malwert Q_max übersteigt. Der Maximalwert Q_max ist etwas kleiner als der Grenzwert Q_grenz. Diese Bedarfsspitze ist in Fig. 2 zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ veranschaulicht. Eine solche Bedarfsspitze würde einen Wärmeträgerstrom erfordern, der größer ist als er von dem Durchflussbegren zer 29 zugelassen wird. Dies hätte mangelnde Leistung an den Verbrauchern 11, 12 zur Folge. Um dies zu vermeiden, wird der Maximalwert Q_max etwas niedriger festgelegt als der von dem Durchflussbegrenzer 29 maximal durchgelassene Wärmeträgergrenzstrom Q_grenz.Die Erfassungseinrichtung 28 stellt nun zum Zeitpunkt t₁ zu Beginn der Spitzenlast fest, dass die Maximalleistung Q_max erreicht ist. Dies ist in Fig. 4 in einem Entscheidungsblock 50 veranschaulicht. Solange die Maximalleistung nicht erreicht ist, wird nur, wie in einem Block 52 veranschaulicht, die Wärmeleistung überwacht. Ist die Maximalleistung Q_max jedoch überschrit ten, beginnt die Steuereinrichtung 27, wie in einem Block 53 veranschaulicht, Wärmeverbraucher einer ersten Gruppe i zu drosseln. Dabei werden zunächst die Verbraucher mit niedrigster Priorität i = 1 gedrosselt. Dies ist bei der Wärmeversorgungsanlage 1 nach Fig. 1 die Heizung 11. In einem darauffolgenden Block 54 wird geprüft, ob die Lei stung des Wärmeverbrauchers 11 schon auf null gedrosselt ist. Dies kann beispielsweise durch Überwachung der Regu lierspindelposition der Strahlpumpe 5 oder durch Auswer tung der über die Steuerleitung 25 an den Elektromotor 23 geschickten Signale erfolgen. Ist die Leistung noch nicht Null, d. h. ist die Heizung 11 weiter drosselbar, wird erneut zu Block 52 verzweigt. Kann die Heizung nicht weiter gedrosselt werden, werden die Wärmeverbraucher mit nächst höherer Priorität ins Visier genommen, indem die Prioritätenvariable i um Eins erhöht wird. Dies ist jedoch nur möglich, solange die im System vorhandene höchste Priorität N noch nicht überschritten ist. Ansonsten muss ein Fehler vorliegen. Nach dem Inkrementieren der Priori tätenvariablen wird zu Block 52 verzweigt, indem die Lei stung der Wärmeversorgungsanlage erneut geprüft wird.

Auf diese Weise wird dem Wärmeverbraucher 12 maximal die Leistung Q_max zugestanden und alle anderen Wärmever braucher 11 werden schrittweise und bedarfsweise bis auf Null gedrosselt, so dass der Wärmeverbraucher 12 mit vol ler Leistung weiter arbeiten kann. Die Spitzenlast wird dadurch, wie Fig. 2 veranschaulicht, auf Q_max begrenzt.

Nach dem Zeitpunkt t₂, bei dem die Spitzenlast ohne Eingriff der Steuerungseinrichtung 27 bei entsprechend größerer Anschlussleistung enden würde, muss die Steue rungseinrichtung 27 nun die bislang vernachlässigte Hei zung 11 verstärkt bedienen. Es ergibt sich dadurch eine etwas längere Belastung mit Q_max, bis die Heizkörper 11, die während der Spitzenlast vermindert betrieben worden sind, die gewünschte Wärmemenge zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur abgegeben haben.

Eine weitere mögliche Eigenschaft der Steuerungsein richtung 27 geht aus Fig. 3 hervor, die schematisiert die Wärmeversorgung des Brauchwasserbereiters 12 veranschau licht und eine weitere Reduzierung der Anschlussleistung ermöglicht. Wird beispielsweise zur Abdeckung des Wärmebe darfs während der Spitzenlast zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ die durch die Kurve 61, 62, 63, 64 symbolisierte Leistung benötigt, tritt ein Leistungsbedarf Q_max1 auf. Dieser ist auf einen geringeren Wert Q_max2 verminderbar. Die Steuerungseinrichtung 27 erreicht dies, indem sie in Kenntnis des regelmäßigen Beginnzeitpunkts t₁ der Spitzen last zu einem davor gelegenen Zeitpunkt t₀ die Zirkula tionspumpe 41 einschaltet und die Heizleistung für den Warmwasserspeicher 12 etwas erhöht. Dies ist durch die Kurve 71, 72, 73, 74, 75 veranschaulicht. Die Zirkula tionspumpe 41 beseitigt die sich ohne Zirkulation in dem Warmwasserspeicher einstellende Warmwasserschichtung, so dass das Speichervolumen des Warmwasserbereiters 12 voll ständig mit Brauchwasser angefüllt ist, das Solltemperatur aufweist. Damit steht das Puffervolumen vollständig wäh rend der Entnahmephase zur Verfügung und die entsprechend erforderliche Nachheizleistung kann von Q_max1 auf Q_max2 etwas reduziert werden.

Eine weitere bei der Wärmeversorgungsanlage 1 mögli che Maßnahme ist die Begrenzung der Vorlauftemperatur der einzelnen Wärmeverbraucher 11, 12 bei Starklastbetrieb. Dazu kann der Temperaturfühler 34 dienen. Liegt beispiels weise Spitzenlast vor, kann die Vorlauftemperatur in dem Heizkreis 7 abgesenkt werden. Außerdem kann in Zeiten starker Brauchwasserentnahme die Temperatur der Vorlauf leitung 04 des Brauchwasserbereiters 12 etwas abgesenkt werden, um eine zu hohe Rücklauftemperatur zu vermeiden. Dies wird beispielsweise durch relativ starke Rücklaufbei mischung erreicht, was hohe Strömungsgeschwindigkeiten an dem Ausgang 22 der Strahlpumpe 6 und somit auch hohe Strö mungsgeschwindigkeiten in der entsprechenden Heizschlange des Warmwasserbereiters 12 ergibt. Dies wiederum führt bei guter Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Heizfläche zu einem guten Wärmeübergang und zu einer schnellen Erwärmung des Brauchwassers zur Abdeckung des Spitzenbedarfs ohne unzulässige Erhöhung der Rücklauftemperatur.

Eine Wärmeversorgungsanlage 1 weist einen oder mehre re Wärmeverbraucher 11, 12 auf, denen Regelorgane 5, 6 vorgeschaltet sind. Diese unterstehen der Steuerung einer Steuerungseinrichtung 27, die mit einer Erfassungseinrich tung 28 für die umgesetzte Wärmeleistung in Verbindung steht. Übersteigt die von den Wärmeverbrauchern 11, 12 umgesetzte Leistung einen Maximalwert Q_max, werden die Drosselorgange 5, 6 etwas gedrosselt. Die Wärmeverbraucher 11, 12 werden dazu vorzugsweise nach Wichtigkeit bedient.

Claims

1. Wärmeversorgungsanlage (1), insbesondere zur Wär meversorgung von Gebäuden, die an ein Wärmeversorgungsnetz (2) angeschlossen ist,
mit wenigstens einem Wärmeverbraucher (11, 12), der mit einem Wärmeträger gespeist ist, der den Wärmeverbrau cher (11, 12) nach Abgabe von Wärmeenergie verlässt,
mit wenigstens einer, dem Wärmeverbraucher (11, 12) vorgeschalteten Strahlpumpe (5, 6), über die der dem Wärmeverbraucher (11, 12) zugeführte Wärmestrom oder der Wärmeträgerstrom beeinflussbar ist,
mit einer Erfassungseinrichtung (28), die mit wenig stens einem Sensor (31) verbunden ist, der dazu eingerich tet ist, einen Kennwert zu erfassen, der in Zusammenhang mit der aus dem Wärmeversorgungsnetz (2) entnommenen Wär memenge steht, und
mit einer Steuereinrichtung (27), die an die die Erfassungseinrichtung (28) und an das Regelorgan (5, 6) angeschlossen ist, um mit diesem den aus dem Wärmeversor gungsnetz (2) entnommenen Wärmestrom oder Wärmeträgerstrom in allen Betriebszuständen auf einen Maximalwert (Q_max)zu begrenzen, und eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten aufweist, die Spitzenbedarfszeiten (t₁, t₂) kenn zeichnen.

2. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeversorgungsnetz (2) ein Heißwassernetz ist.

3. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeversorgungsnetz (2) ein Dampfnetz ist.

4. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Wärmeverbraucher (11) enthält, denen das Regelorgan (5) gemeinsam vorgeschaltet ist.

5. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Wärmeverbraucher (11, 12) und mehrere Regelorgane (5, 6) enthält, die von der Steu ereinrichtung (27) geführt sind.

6. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (31) ein Durchflussmesser ist, der in einer das Wärmeversorgungsnetz (2) mit der Wärmeversorgungsanlage (1) verbindenden Leitung (02) an geordnet ist.

7. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Erfassungseinrichtung (28) wenigstens ein Temperaturfühler (33) gehört, der in einer zu der Wärmeversorgungsanlage (1) führenden Leitung (02) angeordnet ist.

8. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (27) zusätzlich mit wenigstens einem Temperaturfühler (34) verbunden ist, der in einer zu dem Wärmeverbraucher (11) führenden Vor laufleitung (04) angeordnet ist.

9. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (27) und/oder die Erfassungseinrichtung (28) zusätzlich mit wenigstens einem Temperaturfühler (32) verbunden ist, der in einer von dem Wärmeverbraucher (11, 12) kommenden Rücklauflei tung (02) angeordnet ist.

10. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Wärmeverbraucher (12) aufweist, der einen Wärmepuffer enthält.

11. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeverbraucher (12) ein Warm wasserspeicher insbesondere zur Speisung sanitärer Ein richtungen ist, wobei der Warmwasserspeicher (12) vorzugs weise mit einer Zirkulationspumpe (41) verbunden ist.

12. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (27), wenn die Summe der an den Wärmeverbrauchern (11, 12) benötigten Wärmeträgerströme den Maximalwert übersteigt, einzelne Wärmeverbraucher (11) nach festgelegten oder festlegbaren Prioritäten drosselt.

13. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (27) wenig stens einen Wärmeverbraucher (11, 12) vor Auftreten der Spitzenlast mit erhöhter Leistung betreibt.

14. Wärmeversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (27) bei Auftreten einer Maximalleistungsanforderung die Vorlauf temperatur in der zu dem Wärmeverbraucher führenden Leitung (04) absenkt.

15. Verfahren zum Steuern einer Wärmeversorgungsanla ge mit Wärmverbrauchern, die schwankenden Wärmebedarf auf weisen,
bei dem einzelnen Wärmeverbrauchern oder Wärmever brauchergruppen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet werden,
bei dem ein Maximalwert für die Wärmeleistung oder den Wärmeträgerstrom festgelegt wird, der nicht über schritten werden soll,
bei dem die Summe der von der Wärmeversorgungsanlage aufgenommenen Wärmeleistung oder des von der Wärmeversor gungsanlage aufgenommenen Wärmeträgerstroms bestimmt wird, bei dem die Summe mit dem festgelegten Maximalwert verglichen wird,
bei dem die Wärmeträgerzuführung beginnend für Wär meverbraucher niedrigster Priorität und schrittweise Wär meverbraucher höherer Priorität einbeziehend reduziert wird, bis die Summe den Maximalwert nicht mehr überschrei tet, und
bei dem die Wärmeversorgung einzelner Wärmeverbrau chern vor Auftreten einer Spitzenlast über den aktuellen Bedarf hinaus erhöht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass die Summe kontinuierlich bestimmt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass der Maximalwert zeitlich konstant festgelegt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass bei Auftreten einer Spitzenlast an einzelnen Wärmeverbrauchern deren Vorlauftemperatur abgesenkt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass die Prioritäten einzelner Wärmeverbraucher va riabel festgelegt werden.