DE2225770C2 - Vorrichtung zum Regeln der Temperatur des Brauchwassers eines Durchlauferhitzers - Google Patents

Vorrichtung zum Regeln der Temperatur des Brauchwassers eines Durchlauferhitzers

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Description

te lektronischen
Die Erfindung betrifft eine Vorrk" tung zum 'Regeln der Temperatur des Brauchwassers eines Durchlauferhitzers bei unterschiedlichen Brauchwassermengen, bei dem zum Steuern der Heizleistung Rechtecksignale erzeugt werden, deren Breite von einer Temperatur abhängt
Aus der DE-OS 14 54 444 ist eine derartige Regelvorrichtung bekannt bei der ein elektrisches Signal in Form von Rechteckimpulsen erzeugt wird und wobei die Breite bzw. die Frequenzdauer dieser Impulse durch einen Temperaturfühler gesteuert wird. Da die Leistung von Heizanlagen geregelt wird, ist die Breite der elektrischen Signale verknüpft mit einem von einem Raum- oder Außentemperaturfühler gelieferten Temperaturwert:
Es ist einleuchtend, daß eine Regelung abhängig von so einem einzigen Parameter bei der Brauchwasserbereitung nicht die gewünschten Ergebnisse bringen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konstanthalten der Brauchwassertemperatur bei unterschiedlicher Zapfmenge herbeizuführen.
Dieses Problem stellt sich insbesondere bei gasbetriebenen Geräten bei denen mehr oder minder große Temperaturabweichungen bei variabler Entnahmeinenge auftreten können, zumindest während der Übergangspariode bei einer raschen Änderung der Entnah- eo ffiemenge. Dies liegt an der thermischen Trägheit, in die die Wärmeaustauscherkörper einbezogen sind sowie an der Ansprechzeit der Temperaturfühler und Meßvorrichtungen. Diese beiden Faktoren, nämlich die thermische Trägheit und die Ansprechzeit führen zu einer Verzögerung oder einer erheblichen Verschiebung zwischen Wirkung und Ursache bzw. zwischen dem Befehl, der durch die Regelung im Hinblick auf den
!i le I e k t r ο η i a c he η
Gasdurchsatz des Brenners gegeben wird und dem Ergebnis, das hinsichtlich der Temperatur erzielt wird.
Um diesen Problemen gerecht zu werden und zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe, die in einem Konstanthalten der Brauchwassertemperatur bei unterschiedlicher Zapfmenge besteht ist die Erfindung darin zu sehen, daß zusätzlich zur Veränderung der Signalbreite, abhängig von der Brauchwasscrtemperatur, die Frequenz der Signale proportion; I der Brauchwassermenge verändert wird und die Signale einem Integrator zugeführt werden, mit dem die Heizleistung gesteuert wird.
Da die Frequenz proportional zur Entnahmemenge ist kann zum Messen der Brauchwassermenge ein "Mengenmesser am Eingang der Kaltwasserleitung angeordnet werden, der aus einem Rügelrad mit im Inneren angeordneten kleinen Magneten besteht die mit Hilfe eines magnetischen Steuerkontaktes eine Frequenz erzeugen, die proportional der Drehzahl des Rügebades ist Als Steuerkontakt kann ein Reed-Relais verwendet werden.
Die Temperatur des Brauchwassers kann durch einen am Brauchwasserausgang angeordneten Thermistors ermittelt werden, der ebenso wie ein von Hand einstellbares als Sollwertgeber ausgebildetes Potentiometer an ein Vergleicher angeschlossen ist
Die Steuersignale treten also ab Folge von Rechteckimpulsen auf, deren Frequenz proportional zur Wasserentnahmemenge ist und deren relative Breite, d. h. die Dauer jedes Rechteckimpulses proportional zu dem Produkt q ■ AG ist wobei q die Wasserdurchlaufmenge und ΔΘ die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Warmwassers und des Kahwassers ist
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Durchlauferhitzers,
Fig.2 verschiedene grafische Darstellungen der Form der von den Meß- bzw. Vuolvorrichtungen gelieferten Signale
Von dem als Beispiel in F1 g. 1 abgebildeten gasbetriebenen Durchlauferhitzer bei Heiz- und Brauchwasser sind ein Heizkörper 1, ein Brenner 2 und zwei Kreise dargestellt nämlich ein Kreis A, der den Heizkreis bildet und ein Kreis B, der den Entnahmekreis für zum Verbrauch bestimmtes Warmwasser bildet
Ein Mengenmesser 3 wird durch ein Flügelrad gebildet das in dem Kreis B auf der Seite der Kaltwasserzufuhr angebracht ist und das im Umlauf versetzt wird durch den Durchgang von Wasser, sobald eine Wasserentnahme stattfindet und dessen Ausbildung derart getroffen ist daß es Impulse erzeugt deren Frequenz proportional zu der Entnahmemenge ist. Kleine Magnete, die an dem Flügelrad angebracht sind, erzeugen über ein Reed-Relais eine zur Drehgeschwindigkeit des Rades proportionale Frequenz.
Der Temperaturfühler 4, ein Thermistor, ist an der Leitung des Warmwasserausganges des Kreises A an passender Stelle angebracht, wo die Temperatur des austretenden Warmwassers gemessen wird.
Die Meßvorrichtungen 3 und 4 sind elektrisch an einen Multiplikator 5 angeschlossen, auf den wiederum ein Integrator 6 folgt
Es sei darauf hingewiesen, daß einer Anzeige der Durchflußmenge die Frequenz eines Signals von rechteckiger Form entspricht und daß der Temperatur-
abwcichung die Breite des Rechtecksignals entspricht Wenn mit T0 die Temperatur des kalten Wassers bezeichnet ist. das in den Durchlauferhitzer eintritt, mit T, die Ausgangstemperatur des Warmwassers und mit 7^- eine Solltemperatur bezeichnet wird, beträgt die Temperaturerhöhung des Wassers ΔΘ ·= T1-T0.
Die Differenz Tc-Ts stellt die Abweichung E zwischen der Solltemperatur und der Ausgangstemperatur dar.
Für die im Durchlauferhitzer zugeführte Leistung P zum Anheben der Wassertemperatur Ti auf den Wert Ti läßt sich die Formel angeben:
P=(T,-To)q.
und bei Berücksichtigung der Abweichung erhält man: is Ρ = {ΔΘ+/Ε/)ρ.
Wem der Wert von E gegen Null geht, ist die Regulierung erreicht, und es ist 7J= T0. Die Leistung des Brenners entspricht dann gerade der Leistung, die notwendig ist. um die Wassertemperatur auf die Solltemperatur anzuheben.
Ein Vergleicher 7. der an den Multiplikator angeschlossen ist, wie man F i g. 1 entnehmen kann, liefert die Summe Ε+ΔΘ. Der Mengenmesser 3 liefert die Wasserdurchgangsmenge g; der Temperaturfühler 4 liefert die Temperaturabweichung: Ε+ΔΘ;άβτ Multiplikator 5 liefen den Wert des Produktes
und der Integrator 6 errechnet und liefert ein zu dem Produkt proportionales Signal.
Fig.2 veranschaulicht die allgemeine Form der Signale.
Das Schaubild a zeigt die Anzeige des Mengenmessers 3, das heißt regelmäßige Impulse über der Zeit t aufgetragen, die von dem Flügelrad für eine bestimmte
js Wasserdurchsatzmenge geliefert wird. Das Schaubild b zeigt die Form von Rechtecksignalen, die von dem Multiplikator abgegeben werden, für die bei a gezeigte Durchsatzmenge, bei TC=T„ In diesem Falle stellt ΔΘ eine Halblänge der Periode Tdar.
Wenn der Unterschied bzw. die Abweichung zwischen der Temperatur Tt und Tc zunimmt, ergeben sich zwei Fälle:
Tc < Tsi Das Rechtecksignal verengt sich
Tc > T1: Das Rechtecksignal verbreitert sich
Die F i g. c zeigt Impulse bei konstanter Wasserdurchsatzmenge, und bei einer Ausgangstemperalur Ti. die kleiner als die Solltemperatur ist.
Das Schaubild d zeigt die Impulse des Mengenmessers 3, wenn der Wasserdurchsatz verdoppelt ist im Vergleich zu den Fällen der vorhergehenden Figuren (Periode 772).
Das Schaubild e zeigt nun die Form eines Rechteckimpulses entsprechend winem Wert ΔΘ. der identisch ist mit asm Wert ΔΘ des Schaubildes b. Es besteht Proportionalität zwischen der Breite dieses Rechtecksignals und der Periode 772, wie im Falle der Schaubilder a und b.
Dio elektrischen Signale werden bei Gasdurchlauferhitzern direkt dazu verwendet, die dem Brenner zugeführte Gasmenge zu regeln. Bei elektrischen Geräten wird mit diesen Signalen die Stromversorgung des Heizelementes moduliert, beispielsweise durch Triac-, Thyristor- oder Transistorsteuerung.
Außerdem kann man mit dieser Regeleinrichtung, wenn die Durchsatzmenge und die Temperaturänderung im Wärmetauscher ermittelt werden, auch die Temperatur des Heizwasserkreises äußerst konstant halten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
fVi Sf:

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum I Regeln der Temperatur des Brauchwassers eines Durchlauferhitzers bei unterschiedlichen Brauchwassermengen, bei dem zum s Steuern der Heizleistung Rechtecksignale erzeugt werdenderen Breite von einer Temperatur abhängt dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Veränderung der Signalbreite, abhängig von der Brauchwassertemperatur, die Frequenz der Signale to proportional der Brauchwassennenge verändert wird und die Signale einem Integrator (6) zugeführt werden, mit dem die Heizleistung gesteuert wird.
Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Brauchwassermenge ein Mengenmesser (3) am Eingang (B) der Kaltwasserleitung angeordnet ist, der aus einem Rügelrad mit im Inneren angeordneten Magneten besteht, die mit Hilfe eines magnetischen Steuerkontaktes eine Frequenz erzeugen, die proportional der Drehzahl des Hügelrades ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Temperatur ein Temperaturfühler (4) als Thermistor am Brauchwasserausgang des Durchlauferhitzers angeordnet ist, der ebenso wie ein als Sollwertgeber ausgebildetes Potentiometer an einen Vergleicher (7) angeschlossen ist
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