DE2321548A1

DE2321548A1 - Verfahren zur regelung und ueberwachung einer heizanlage fuer raumheizung und brauchwarmwasser-bereitung mit einem gasbrenner

Info

Publication number: DE2321548A1
Application number: DE2321548A
Authority: DE
Inventors: Walter Berner; Moritz Keller
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1973-04-25
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2321548C3; DE2321548B2; GB1425790A; FR2222690B1; FR2222690A1; NL7403864A; CH556513A; NL157415B

Description

(LflKDlS&GYHj LANDlS & GYR AG CH-6301 Zug, Schweiz

Verfahren zur Regelung und Ueberwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung mit einem" Gasbrenner

Einleitung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Ueberwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung, mit einem Gasbrenner, einem Heizkessel, einem Kesseltemperaturregler, einem Boilertemperaturregler, einem Raumtemperaturregler, einem Feuerungsautomaten samt Zündeinrichtung und Gasventil und'mit"einem Stellglied.

Die drei Temperaturregler werden im folgenden Kessel-, Boiler- und Raumregler genannt.

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Stand der Iechnik .

In Heizungsanlagen, die sowohl der Raumheizung als auch der Brauch-Warmwasser-Aufbereitung dienen, "besteht neben dem Wasserkreislauf für die Raumheizung ein solcher für die Auf-' heizung eines Warmwasserspeichers, im folgenden kurz "Boiler" genannt. Um meist kurzfristig auftretenden Warmwasserbedarfsspitzen zu begegnen, ist vielfach beim Einschalten des Boilerreglers, also bei zu tiefer Boilertemperatur, diesem Regler eine Vorrangschaltung so zugeordnet, dass die ganze Wärmeproduktion des Brenners von der Raumheizung getrennt und nur noch dem Boiler zugeführt wird. Solange der Boilerregler Wärme verlangt, liefert daher der Brenner keine Wärme für die Raumheizung. Weil mit zunehmender Boilertemperatur die Temperaturdifferenz zwischen der Kesselwassertemperatur und der Boilertemperatur kleiner wird, wird auch die pro Zeiteinheit an den Boiler übertragene Wärmemenge kleiner. Da ausserdem ein Verkalken des Boilers im Laufe der Zeit einen grösseren Wärmeübergangswiderstand ergibt, können in solchen Vorrangschaltungen unzulässig lange Sßerrzeiten für die Raumheizung eintreten, und obgleich die Raumheizung Wärme verlangt, wird de.r Brenner zeitweilig sogar ausgeschaltet, weil der Wärmeübergang zum Boiler nicht mehr die volle Brennerleistung aufnehmen kann und daher der Kesselregler den Brenner zeitweilig ausschaltet. In der Praxis hat man dann meistens die Vorrangschaltung des Boilerreglers aufgehoben und auf die Möglichkeit der beschleunigten Warmwasserbereitung verzichtet.

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Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde* eine Anordnung anzugeben, bei der während der Boilerauflieizung auch der Raumheizung Wärme zur Verfugung gestellt werden kann, sobald die vom Brenner gelieferte Wärmeenergie- vom Boiler nicht mehr voll aufgenommen wird, und bei der die Leistung des Brenners erst dann reduziert wird,wenn der gemeinsame Wärmebedarf von Raum und Boiler kleiner ist als die momentane Brennerleistung.

Kennzeichen der Erfindung

Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Stellglied zur Aufteilung der Anteile des Kesselwasserkreislaufes für den Boiler und für die Raumheizung vom Boilerregier und vom Raumregler beeinflusst wird, wobei die leistung des Brenners dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers und der Raumheizung angepasst wird, dass ferner der Befehl des Boilerreglers gegenüber dem Befehl des Raumreglers Vorrang hat, wobei die mit zunehmender Aufheizung des Boilers von diesem nicht mehr voll benötigte Brennerleistung durch Umsteuerung des Stellgliedes für die Raumheizung freigegeben und die Brennerleistung erst dann reduziert wird, wenn für die Boileraufheizung und die Raumheizung zusammen nicht mehr die volle Brennerleistung benötigt wird.

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Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es bedeuten: Fig. 1 eine schematische Darstellung der

Gaszuführung und des Wasserkreislaufes einer Heizanlage,

Fig. 2 das Prinzipschema einer elektronischen Schaltung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 3 einige Beispiele für die Zuordnung

der Kennwerte *V > ¹^g » ^k » ^K ^^es Kesselreglers.

In der Figur 1 bedeutet 1 einen Heizkessel mit einem Gasbrenner 2, einem mit diesem über eine Zuleitung 3 verbundenen servogesteuerten Gasregler 4 und einem diesem vorgeschalteten Solenoidventil 5. Der Gasregler 4 besteht im wesentlichen aus einer das Regelventil bildenden Membrane 6, einem Druckregler 7, einem Servoventil 8, einem Antrieb 9 und einem vom Antrieb 9 betätigten Arbeitskontakt 10. Im vorliegenden Beispiel besteht der Antrieb 9 aus einem heizbaren Bimetall 11.

Im Heizkessel 1 befindet sich der Kesselregler K, dessen Fühler dem von einer Umwälzpumpe 12 durch den Kessel 1 und

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ein Rohrsystem 13 geförderten Wasser ausgesetzt ist. Ein Stellglied 14 mit einem thermisch oder magnetisch betätigten Antrieb 15 dient der Umlenkung des Wassers entweder über eine leitung 16 zur Raumheizung 17 und/oder über eine Leitung 18 zum Wärmeaustauscher eines Boilers 19« Ein gemeinsamer Rücklauf 20 führt das Wasser vom Boiler 19 und der Raumheizung 17 wieder zum Kessel 1 zurück. Eine zusätzliche, gestrichelt eingezeichnete Beimischleitung 21 sowie eine zugehörige Umwälzpumpe 22 sind nur für grössere Anlagen nötig und kennen auch weggelassen werden. Ein Boilerregler B erfasst die Brauchwassertemperatur im Boiler 19 und ein Raumregler R die Raumtemperatur.

In der Pig. 2 sind für gleiche Teile die gleichen Zeichen wie in der Pig. 1 verwendet. Die gezeichnete Stellung der Kontakte entspricht dem stromlosen Zustand. Ein Transformator 23 ist primärseitig an die Phase Ph und den Nulleiter IT eines Wechselstromnetzes angeschlossen. Eine Gleichrichter schaltung 24 liegt an einer Sekundärwicklung 25 des Transformators 23· Ein positiver Leiter 26 und ein negativer Leiter 27 bilden die Ausgänge der als Spannungsquelle dienenden Gleichrichterschaltung 24, an die der Raumregler R, der Boilerregler B, der Kesselregler K und ein Flammenwächter IW über Speiseleitungen 28 und 29 sowie vier Transistoren T₁, Τ«, T, und T. angeschlossen sind. Ss handelt " sich bei den drei Reglern R, B und K und beim Flammenwächter FW um elektronische, hier weiter nicht beschriebene

Schaltungen.

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Der Antrieb 15 des Stellgliedes 14 weist zwei Strompfade und 31 auf, die mit je einem Anschluss miteinander und über eine Leitung 32 mit dem Kollektor des an-seiner Basis über eine Leitung 33 mit einem Ausgang 34 des Boilerreglers B verbundenen Transistors T.. verbunden sind. Dessen Emitter ist über eine Verbindung 35 am positiven Leiter 26 angeschlossen. Das zweite Ende 36 des einen Strompfades 30 des Antriebes 15 liegt am negativen Leiter 27, das zweite Ende 37 des anderen Strompfades 31 ist über eine Diode D, und einen Widerstand R.. an den negativen Leiter 27 angeschlossen. Von der Verbindung zwischen der Diode Dj und dem Widerstand R- führt eine Leitung 38 zum Kollektor des an seiner Basis über eine Leitung 39 mit einem ersten Ausgang 40 des Kesselreglers K verbundenen Transistors T«. Von dessen Emitter führt eine Verbindung 41 zum Kollektor des an seiner Basis über eine Leitung 42 mit einem Ausgang 43 des Raumreglers R verbundenen Transistors T,, dessen Emitter am positiven Leiter 26 liegt.

Vom Kollektor des Transistors T^ führt eine weitere Verbin~ dung 44 über eine Diode D₂ zum Emitter des an seiner Basis über eine Leitung 45 mit einem zweiten Ausgang 46 des Kesselreglers K verbundenen Transistors T.. Ausgehend von der Verbindung 41 zwischen dem Emitter des Transistors T₂ und dem Kollektor des Transistors T^ besteht eine weitere Leitung über eine Diode D₃ ebenfalls zum Emitter des Transistors T-. Der Kollektor des Transistors T. ist über eine 4 4

Leitung 47 mit einem Anschluss 48 des Antriebes 9 im Gas-PA ₁₇₃₄ 409840/0251

regler 4 verbunden, dessen zweiter Anschluss 49 am negativen Leiter 27 liegt.

Der Antrieb 9» der als heizbares Bimetall 11 beschrieben ist, der aber auch ein heizbares Verdampfungssystem, ein Elektromotor oder ein elektromagnetisches System sein kann, betätigt einen Arbeitskontakt 10, der einerseits mit dem negativen leiter 27 verbunden ist und andererseits über eine Leitung 50 mit dem einen Anschluss eines Arbeitsrelais AR in Verbindung steht, dessen zweiter Anschluss über Programm- und Zeitglieder zu einem positiven Spannungspotential führt. Im vorliegenden Beispiel liegt der zweite Anschluss an einem Mittelkontakt 51 eines zum Flammenwächter I¹W gehörenden Umschalters f... Ein Umschaltkontakt 52 des Umschalters f.. ist mit einer Mittelanzapfung 53 der Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 verbunden, und voii einem zweiten Umschaltkontakt 54 führt eine Leitung über einen Widerstand PTC mit positivem Temperaturkoeffizienten zum positiven Leiter 26.

Von der Verbindung 44 zwischen dem Kollektor des Transistors Tj und der Diode D₂ besteht über eine Leitung 55 eine Rückkopplung zum Boilerregler B.

Primärseitig des Transformators 23 besteht von der Phase Ph eine Leitung über einen Kontakt ar des Arbeitsrelais AR einerseits zur Umwälzpumpe 12 sowie zum Solenoidventil 5 und andererseits zu einem zum Flammenwächter H¹W gehörenden

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Schalter f2 und über diesen zu einer Zündeinrichtung Z. Die Umwälzpumpe 12, das Solenoidventil 5 und die Zündeinrichtung Z sind ausserdem mit dem Nulleiter IT verbunden.

In den die einzelnen Regler R, B und K darstellenden Kästchen der Figur 2 sind die Regelkennlinien der einzelnen Regler angedeutet. In der Ordinatenachse ist jeweils die Grosse der Ansteuerung des entsprechenden Transistors T₁, T₂, T, oder T. (1= Transistor gesättigt; 0* Transistor gesperrt) und in der Abszissenachse die Bezugstemperatur aufgetragen.

Beim Kesselregler K ist oben die Kennlinie des Ausgangssignals zum Transistor T„ und unten diejenige zum Transistor T., und zwar in der Figur 2 als allgemeiner Fall, dargestellt,

Dabei sind &„ , &_v , ^₁₇. und d_v Kennwerte, welche folgende K₁ K₂ K₃ K₄

Bedeutung haben:

Das Signal am Ausgang 40 ist 0, wenn die Kesselwassertemperatur kleiner als der erste Kennwert &?■ ist; es ist 1,

^K1

wenn die Kesselwassertemperatur grosser als der zweite Kennwert tfy ist und es besitzt irgend einen bestimmten Wert zwischen 0 und 1, wenn die Kesselwassertemperatur zwischen den beiden Kennwerten &_v und ϋ_ν liegt. Entsprechendes

K₁ K₂

gilt für das Signal am Ausgang 46 und die Kennwerte '#_v und

K₃

. Zwischen den Kennwerten bestehen allgemein die Bedin-

gungen &„ < $„ , $_v < &_v , Φ_ν < #_Γ . Es besteht jedoch *Ί H H " ^K2 ^3 " H

allgemein keine Bedingung zwischen &_v und t?^ .

Ji₂ J^₅

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Die Figur 3 zeigt einige spezielle Zuordnungen der beiden Kennlinien, wenn zwischen den Kennwerten zusätzliche Bedingungen aufgestellt werden. Die Wahl der Zuordnung hängt von der Heizanlage und der schaltungstechnischen Realisierung al).

Die zusätzlichen Bedingungen der dargestellten Spezialfälle lauten:

bei	Fig.	3a	: K₂	■ %>
bei	Fig.	3b	1	⁼ V
bei	Fig.	3c	2
bei	Fig.	3d

und &_v = «V » wobei zusätz-₁ ^₃ K₂ K₄

lieh die Bedingung gilt: Die Summe des Signales am Ausgang 40 und des Signales am Ausgang 46 ist immer gleich Eins, somit nicht von der Kesselwassertemperatur abhängig. Und schliesslich
bei Fig. 3e #_K ~ ^K *

Gemäss der Fig. 3e kann das Signal am Ausgang 40 auch eine Sprungfunktion sein. Eine solche Lösung könnte gewählt werden, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Kennwert &„

4 und dem Boilersollwert #_B klein ist. (Eine geeignete Lösung

in diesem Fall wäre auch eine solche nach Fig. 3d).

Beim Boilerregler B (Fig. 2) sind als Geraden parallel zur Ordinatenachse der Sollwert #_B und als Vergleich die beiden * Kennwerte j?_k und ■&„ des Kesselreglers K eingetragen. Durch die Rückkopplungsschaltung über die Leitung 55 ergibt sich

•A

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beim Boilerregler B eine Sprungfunktion mit der Schaltdifferenz Δ#.

Beim Raumregler R ist als Gerade parallel zur Ordinatenaehse der Sollwert #_ß (z.B. 20 ° C) eingetragen.

Wirkungsweise

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Sobald die Anlage an Spannung gelegt wird, spricht der Flammenwächter FW (Fig. 2) an, schliesst den Kontakt f_g und bringt den Umschalter f.. in die Stellung 51 - 54. Bei nicht erregtem Antrieb 9 des Servoventils 8 ist das Servoventil 8 geschlossen und der Arbeitskontakt 10 geöffnet.

Solange die Kesselwassertemperatur unterhalb des ersten Kennwertes . #_ liegt wird das Stellglied 14 nur vom Boiler-

^K1 .
regler B beeinflusst, oberhalb des zweiten Kennwertes &_v

^K2 dagegen vom Boilerregler B und vom Raumregler R, und zwar entsprechend dem WärmebedarfsVerhältnis zwischen Boiler und Raum. Bei einer Kesselwassertemperatur zwischen dem ersten und dem zv/eiten Kennwert ΰ_ν bzw. 9_V beeinflusst

K₁ K₂

zusätzlich noch der Kesselregler K das Stellglied 14. Ferner wird bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb des dritten Kennwertes &_v die Leistung des Brenners 2 dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers 19 und der Raumheizung 17 angepasst. Uebersteigt die Kesselwassertemperatur den drit-

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ten Kennwert #_K dann wird die Brennerleistung zusätzlich noch vom Kesselregler K beeinflusst.

Im weiteren sei vorerst die Wirkungsweise der Boileraufheizung beschrieben: Das Ausgangssignal des Boilerreglers B weist zwei definierte Zustände mit einer dazwischen liegenden Schaltdifferenz Δ^ auf. Bei offenem Boilerregler B, also bei Signal UuIl, leitet das Stellglied 14 den Wasserkreislauf ganz zur Raumheizung 17 (Fig. 1). Beim Einschalten des Boilerreglers B, also bei sinkender Temperatur des Boilerwassers, schaltet das Stellglied den Wasserkreislaufunter der Annahme, dass die Kesselwassertemperatur unter dem ersten Kennwert #_K liegt, ganz zur Boilerauf heizung um. In der Folge steigt die Kesselwassertemperatur bei voller Heizleistung des Brenners an, und nach Ueberschreiten des ersten Kennwertes #_K und gleichzeitig noch bestehendem Wärmebedarf für die Raumheizung 17 wird das Stellglied 14 stetig in eine vom Wärmebedarfsverhältnis zwischen Raumheizung 17 und Boiler 19 abhängige Zwischenstellung zurückgestellt und dadurch wieder Warmwasser zur Raumheizung 17 freigegeben. ' Steigt die Kesselwassertemperatur weiter an und überschreitet den dritten Kennwert #_K ,dann wird die Brennerleistung vom Kesselregler her stetig reduziert. Durch die Zuschaltung der Raumheizung und die Reduktion der Brennerleistung stabilisiert sich die Kesselwassertemperatur auf einem bestimmten, lastabhängigen Wert, und der Boilerregler B schaltet, nachdem die Boilerwassertemperatur um seine Schaltdifferenz L# angestiegen ist, wieder ab,

409840/0251 *^/#

- : - 12 - .■-. ■■■■■.

und das Stellglied 14 gibt die Heizleistung wieder ganz für die Raumheizung frei. Dieser Ablauf ergibt sich aus den nachfolgend beschriebenen Stromkreisen: Mt zunehmendem Signal des Boilerreglers B wird der Transistor T^ über die Leitung 33 an seiner Basis beeinflusst. Das Potential an der Verbindung 44 steigt gegen das Potential des positiven Leiters 26 an, Diese Spannungsänderung wird über die Leitung 55 als rückkopplung in die Boilerreglerschaltung zurückgegeben. Daher entsteht ein sprungartiges Einschalten des Transistors Tj. Unter der Voraussetzung, dass vorerst auch die Kesselwassertemperatur unter dem dritten Kennwert £g liegt, ist der Transistor T- über die Leitung 45 vom Kesselregler K her an seiner Basis ausgesteuert. Die Heizwicklung des .Bimetalles 11 wird jetzt über den folgenden Stromkreis aufgeheizt: 26 - 35 - T₁ - 44 - D₂ - T^■-. 47 48 - 49 - 27. Sobald das Bimetall 11 etwa ein Viertel seines Weges im öffnenden Sinne des Servoventiles 8 zurückgelegt hat, schliesst der Arbeitskontakt 10. Das Arbeitsrelais AE wird durch den Stromkreis 26 - PTC - 54 - 51 - AE 50 _ 10-27 erregt. Der Kontakt ar schliesst und gibt der Umwälzpumpe 12 Spannung, ebenso dem Solenoidventil 5 und über den geschlossenen Schalter ^:f« auch der Zündung 'Z-, Das Brenngas tritt jetzt am Brenner 2 aus und wird entzündet« Der Flammenwächter FW meldet das Entstehen einer Flamme durch Umschalten seiner Schalter f.. und fp« Die Umschaltung des Mittelkontaktes 51 zum Umschaltkontakt 52 trennt den Widerstand PTC vom Stromkreis und legt das Arbeitsrelais an eine reduzierte Haltespannung. Wenn keine Flamme ent-

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steht oder diese aus der Betriebsstellung erlischt, erwärmt der wegen der dann geschlossenen Kontakte 51-54 (f*) im Widerstand PTC fliessende Strom diesen soweit, Ms er dank seiner Temperatur-Widerstands-Charakteristik so hochohmig wird, dass der Haltestrom für das Helais AR unterschritten wird und dieses abfällt. Damit öffnet sich der Kontakt ar und das Solenoidventil 5 stoppt die Gaszufuhr.

Gleichzeitig mit dem Aufheizen des Bimetalles 11 wird das vom geschlossenen Boilerregler B ausgelöste Signal in Form eines Stromes durch den Transistor T₁ auch über die Leitung 32 zu den zwei Strompfaden 30, 31 des zum Stellglied 14 gehörenden Antriebes 15 geleitet. Dies bewirkt bei vollem Stromfluss durch beide Strompfade 30 und 31» dass das Stellglied 14 voll umgeschaltet wird und dass jetzt sämtliches Kesselwasser von der Umwälzpumpe 12 (Fig. i) durch die Leitung 18 zum Boiler 19 fliesst. Die Zirkulation in der Leitung 16 zur Raumheizung 17 ist unterbunden.

Bei mit zunehmender Aufheizung des Boilers steigender Temperatur des Kesselwassers eriölgen je nach der zugrunde gelegten Zuordnung der Regelkennlinien, bzw. der Temperaturkennwerte &_v , &_v , ο?- t &ΤΓ , die Aenderungen der Ausgangs-K₁ K₂ K₃ £4

signale 40 und 46 zu verschiedenen Zeiten.

Nachdem die Kesseltemperatur den ersten Kennwert \ überschritten hat, wird durch das zunehmende Signal am Ausgang 40 der Transistor T« leitend. Vorausgesetzt, dass gleich-

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zeitig der Raumregler Wärme verlangt, das hexest., dass ein Signal an seinem Ausgang 43 zum Transistor T, diesen leitend macht, erfolgt das stetige Zurückschalten des Stellgliedes 14 durch Reduktion des Stromflusses im einen Strompfad 31 des Antriebes 15. Das Potential an der Leitung 38 wandert gegen den Wert am positiven Leiter 26, die Spannung über dem Strompfad 31 des Antriebes 15 wird kleiner und das Stellglied 14 wird stetig zurückgestellt. Steigt die Kesselwassertemperatur trotz der Belastung durch den Boiler 19 und die Raumheizung 17 und trotz der stetigen Reduktion der Br enner leistung nach dem Ueberschreiten des dritten Kennwertes &_v weiter an, dann wird bei etwa einem Viertel der Brennerleistung der Brenner 2 ausgeschaltet, bzw. er arbeitet dann im Ein/Aus-Betrieb, bevor die Kesselwassertemperatur den vierten Kennwert &_v erreicht. Die Reduktion der

Kesselwassertemperatur erfolgt dadurch, dass der Kesselregler K sein Signal an seinem zweiten Ausgang 46 verkleinert und daher der Transistor T. über die Leitung 45 an seiner Basis nicht mehr voll ausgesteuert und die Heizleistung am Bimetall 11 somit kleiner wird. Unterschreitet diese Heizleistung einen bestimmten Wert, so wird der Kontakt 10 geöffnet und der Stromkreis zum Arbeitsrelais AR unterbrochen. Dadurch öffnet sich der Kontakt ar und das Solenoidventil 5 wird entregt, so dass es schliesst und den Brenner ganz abstellt.

Der am Boilerregler B eingestellte Sollwert t?_B, die Kenn werted_v , &_{v r} d_v und &_v des Kesselreglers und der

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Wärmeübergang zum Boiler 19 sind so aufeinander abgestimmt, dass im Sommerbetrieb (Raum verlangt keine Wärme) der Boilerregler spätestens unmittelbar nach, dem ersten Abstellen des Brenners 2, also vor einem möglichen Heustart zufolge absinkender Kesseltemperatur &„,zum Ausschalten kommt, und dass im Winterbetrieb (Raumheizung verlangt Wärme) der Brenner erst dann abschaltet, wenn der Wärmebedarf vom Raum her auf die Brennerleistung für Ein/Aus - Betrieb absinkt. In beiden Fällen werden dadurch die Anzahl Brennerstarts sowie die Aufheizzeiten für Boiler und Raum reduziert.

Mit dem Ausschalten des Boilerreglers B wird der Transistor T₁ gesperrt und leitet keinen Strom mehr zum Transistor T. und zum Antrieb 15. Das Stellglied 14 geht daher wieder in seine Ausgangsstellung zurück und leitet den Wasserkreislauf wieder ganz zur Raumheizung 17 (Pig. 1)·

Benötigt die Raumheizung gleichzeitig Wärme, dann wird mit absinkender Kesseltemperatur #_K vorerst der Transistor T. wieder mehr ausgesteuert. Der Grad der Aussteuerung des Transistors T₃ vom Raumregler R her, der als stetiger Proportionalregler wirkt, bestimmt nun bei Signal "1" am Ausgang 46 und daher ausgesteuertem Transistor T, die Brennerleistung, indem der Transistor T^ einen Stromkreis vom positiven Leiter 26 über den Transistor T,, Verbindung 41, Diode D, zum Emitter des Transistors T₄ und über den Transistor T,, Leitung 47 und über die Bimetallheizung zum negativen Leiter 27 steuert. Der so entstehende Stromkreis über das

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Bimetall 11 kann je nach Wärmebedarf für die Raumheizung entweder den Brenner 2 beim Abschalten des Boilerreglers B noch in Betrieb halten oder bei nur sehr kleinem Wärmebedarf über den Kontakt 10 den Brenner 2 aus feuerungstechnischen Gründen in Ein/Aus - Betrieb nehmen. .

Die Dioden D., D₀ und D-* dienen der Verhinderung funktionsstörender Rückströme.

An Stelle des beschriebenen Beispiels liesse sich das Verfahren auch mit pneumatischen oder hydraulischen Gebern B, K, R, bewerkstelligen, wobei die Antriebe für das Stellglied 14 und das Servoventil 8 für die entsprechende Betätigungsart ausgestattet sein müssten.

Im beschriebenen Beispiel könnte der Boilerregler B durch einen gewöhnlichen Kontakt-Thermostaten ersetzt werden. Die leitung 55 fiele dann weg. Ebenso könnte nach Ausführung geinäss der Pig. 3e der Teil des Kesselreglers, der das Signal 40 liefert, durch einen Thermostaten ersetzt werden, durch dessen Schaltdifferenz dann allerdings die beiden Kennwerte #~ und «?_K bei steigender bzw. sinkender Kesselwassertemperatur nicht mehr dem gleichen Wert entsprechen. -

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Vorteile

Durch die·erfindungsgemässe Umlenkung des Stellgliedes 14 zur Aufteilung der Anteile des Kesselwasserkreislaufes für die Boilerheizung und für die Raumheizung und die stetige Anpassung der Brennerleistung gelingt es, den Brenner über einen weiten lastbereich dauernd in Betrieb zu halten. Daraus resultiert ein günstiger Brennerbetrieb und die kleinste zeitliche Verzögerung für Boileraufheizung und Raumheizung. .

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Claims

Landis & Gyr A.G.

PATENTANSPRUECHE

1J Verfahren zur Regelung und Ueberwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung, mit einem Gasbrenner, einem Heizkessel, einem Kesseltemperaturregler, einem Boilertemperaturregler, einem Raumtempercturregler, einem Feuerungsautomaten samt Zündeinrichtung und Gasventil und einem Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) zur Aufteilung der Anteile des KesselwasseFkreislaufes für den Boiler. (19) und für die Raumheizung (17) vom Boilerregler (Β) und vom Raumregler (.R) beeinflusst wird, wobei die Leistung des Brenners (2) dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers (19) und der Raumheizung (17) angepasst wird, dass ferner der Befehl des Boilerreglers (b) gegenüber dem Befehl des Raumreglers (R) Vorrang hat, wobei die mit zunehmender Aufheizung des Boilers von diesem nicht mehr voll benötigte Brennerleistung durch Um-

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steuerung des Stellgliedes (14) für die Raumheizung freigegeben und die Brennerleistung erst dann reduziert, wird, wenn für die Boileraufheizung und die Raumheizung zusammen nicht mehr die volle Brennerleistung benötigt wird.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strompfade (30, 31) in einem Antrieb (15) zur Betätigung des Stellgliedes (14) mit je einem Anschluss miteinander und über eine Leitung (32) mit dem Kollektor eines an seiner Basis über eine Leitung (33) mit dem Ausgang (34) des Boilerreglers (B) verbundenen Transistors (T.) verbunden sind, dessen Emitter über eine Verbindung (35) an einem positiven Leiter (26) einer Spannungsquelle liegt, dass das zweite Ende (36) des einen Strompfades (3O) des Antriebes (15) direkt und das zweite. Ende (37) des anderen Strompfades (31) über eine Diode (D-.) und einen Widerstand (R₁) an einen negativen Leiter (27) angeschlossen sind und dass die Verbindung zwischen der Diode (D ) und dem Widerstand (R.) über eine Leitung (38) mit dem Kollektor eines an seiner Basis über eine Leitung (39) an einen ersten Ausgang (4O) des Kesselreglers (K) geschalteten Transistors (T^) verbunden ist, dessen Emitter über eine Verbindung (41) zum Kollektor eines an seiner Basis über eine Leitung (42) mit'dem Ausgang (43) des Raumreglers (R) verbundenen Transistors (T_) führt, der mit seinem Emittel·

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am positiven Leiter (26) angeschlossen ist, dass ferner vom Kollektor des Transistors (T₁) eine weitere Verbindung (44) über eine Diode (D ) zum Emitter eines an seiner Basis über eine Leitung (45) mit einem zweiten Ausgang (46) des Kessel reglers (K) verbundenen Transistors (T.) führt und dass an der Verbindung (41) zwischen dem Emitter des Transistors (T ) und dem Kollektor des Transistors (T ) eine weitere Leitung über eine Diode (^Do) ebenfalls zum Emitter des Transistors (T.) führt, dessen Kollektor über eine Leitung (47) mit dem Anschluss (48) des Antriebes (9) eines Gasreglers (4) verbunden ist und dessen zweiter Anschluss (49) am negativen Leiter (27) liegt, und dass ferner der Antrieb (9) einen Arbeitskontakt (1O) aufweist, der einerseits mit dem negativen Leiter (27) verbunden ist und andererseits über eine Leitung (5O) am einen Anschluss eines Arbeitsrelais (AR) liegt, dessen zweiter Anschluss über Programm- und Zeitglieder (f., 51, 52, 54 und PTC) zu einem positiven Spannungspotential führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kesselwassertemperatur unterhalhalb eines ersten

/ Kennwertes (λ., ) das Stellglied (14.) nur vom Boilerregler

1
(B) beeinflusst wird, bei einer Kesselwassertemperatur

J oberhalb eines zweiten Kennwertes " (»0 _K ) vom Boilerregler (B) und dem Raumregler (R) - entsprechend dem Wärmebedarf sverhältnis zwischen Boiler und Raum - und bei einer

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Kesselwassertemperatur zwischen dem ersten und zweiten Kennwert (^₁. und,·* .. ) zusätzlich noch vom Kessel regler

^K1 ^K2
(K), dass ferner bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb

eines dritten Kennwertes (d,, ) die Leistung des Brenners

^K3
(2) dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers (19) und der Raumheizung (17) angepasst wird, dass ausserdem bei einer höheren Kesselwassertemperatur als dem dritten Kennwert (^u ) entsprechend die Brennerleistung zusätzlich vom

^K3
Kesselregler (K) beeinflusst wird und dass schliesslich der Brenner (2) ausgeschaltet wird, bevor die Kesselwassertemperatur einen vierten Kennwert (tV ) erreicht.

^K4
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Boilerreglers (B) zwei definierte Zustände mit einer dazwischen liegenden Schaltdifferenz ( Äfl) aufweist, dass das Stellglied (14) bei offenem Boilerregler (B), also bei Signal Null, den Wasserkreislauf ganz zur Raumheizung (17) leitet, dass beim Einschalten des Boilerreglers (b), also bei sin kender Boilertemperatur, das Stellglied (14) den Wasserkreislauf bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb des ersten Kennwertes (,<>„ ) ganz zur

Boileraufheizung umschaltet, und dass bei steigender Kesselwassertemperatur über den ersten Kennwert (,?,.) hinaus

^K1 und gleichzeitigem Wärmebedarf für die Raumheizung (17) das Stellglied (14) stetig in eine vom Wärmebedarfsverhältnis zwischen Raumheizung (17) und Boiler (19) abhängige Zwi-

, , · 4098Λ0/Ο261

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schenstellung zurückgestellt wird, bis der Boilerregler (B) nachdem die Boilerwassertemperatur wieder um seine Schaltdifferenz Xhd) angestiegen ist, wieder abschaltet und das Stellglied (14) die Heizleistung wieder ganz für die Raumheizung frei gibt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vom geschlossenen Boilerregler (B) ausgelöste Signal auf zwei getrennte Strompfade (3O; 31) des Antriebes (15) des Stellgliedes (14) so wirkt,dass bei vollem Stromfluss durch beide Strompfade das Stellglied
(14) voll umschaltet, und dass das stetige Zurückschalten des Stellgliedes (14) durch Reduktion des Stromflusses im einen Strompfad (31) des Antriebes (15) nur dann erfolgt, wenn die Raumheizung (17) Wärme verlangt und gleichzeitig die Kesselwassertemperatur den ersten Kennwert (Λ, ) über-

schritten hat.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren der Brennerleistung stetig
und durch den Kesselregler (K) über die ansteigende Kesselwassertemperatur nach Ueberschreiten des Kennwertes fe ,, )

erfolgt und dass erst bei etwa einem Viertel der Brenner-Leistung der Brenner in EIN/AUS - Betrieb übergeht.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am Boilerregler (B) eingestellte Soll-

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wert (£_D), die Kennwerte (# , fi_u , &_u , $ _w ) des Kessel-B K₁ K₂ K₃ K₄

reglers (K) und der Wärmeübergang zum Boiler (19) so aufeinander abgestimmt sind, dass im Sommerbetrieb der Boilerregler (B) spätestens unmittelbar nach dem Abstellen des Brenners (2) - also vor einem Neustart des Brenners zufolge absinkender Kesselwassertemperatur - zum Ausschalten kommt, und dass im Winterbetrieb der Brenner erst dann abschaltet, wenn der Wärmebedarf von der Raumheizung her auf die Brennerleistung für EIN/AUS - Betrieb absinkt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Kennwert (#^ bzw.

*2 U_x. ) des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertem-

^K3
peratur zugeordnet sind, (Fig. 3a)
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der dritte Kennwert (d„ bzw. δ ) des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertem-

peratur zugeordnet sind, (Fig. 3b).
1O. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der vierte Kennwert (,<»., bzw.

2 9 ) des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertem-

^K4
peratur zugeordnet sind, (Fig. 3c).
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und dritten sowie dem zweiten

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und vierten Kennwert G?.- und ■,%. bzw.»?,, und#„ ) jeweils

^K1 ^K3 ^K2 ^K4

.gleiche, doch unter sich verschiedene Kesselwassertemperaturen zugeordnet sind,(Fig. 3d).
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kennwert (s,_y bzw.

" ^K1 Jl₁. ) des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertempera-

tür zugeordnet sind, (Fig. 3e).
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Kennwert (A. bzw.d „ bzw. # ) des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertemperatur zugeordnet sind.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumregler (R) ein stetig wirkender Proportionalregler ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) des Servoventiles (8) aus einem Elektromotor, einem heizbaren Bimetall (1T), einem heizbaren Verdampfersystem oder einem elektromechanischen System besteht, und dass bei nicht erregtem Antrieb (9) das

Servoventil (δ) geschlossen und der Arbeitskontakt (1O) geöffnet ist.
16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An-

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spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boilerregler (B)₁ der Kesselregler (K) und der Raumregler (R) pneumatische oder hydraulische Geber sind, und dass die Antriebe (15; 9) für das Stellglied (14) bzw. das Servoventil (8) für die entsprechende Betätigungsart ausgestattet sind.

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