DE2321548C3 - Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung mit einem Gasbrenner und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung mit einem Gasbrenner und Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Heizanlage für
Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung in einem Boiler, bei der die Boiler- und Raumtemperatur
geregelt wird mit einem gasbrennerbeheizten Heizkessel mit Kesseltemperaturregler, einem Feuerungsautomaten
sann Zündeinrichtung und Gasventil sowie einem Stellglied zur Umlenkung des Kesselwasserkreislaules
für den Boiler oder für die Raumheizung, wobei der Befehl des Boilertemperaturreglers gegenüber dem
Befehl des Raumtemperaturreglers Vorrang hat und das Stellglied die volle Brennerleistung nur so lange zum
Boiler leitet bis dieser bei zunehmender Aufheizung die Leistung des Brenners nicht mehr voll aufnehmen kann
und dann das Stellglied den Kesselwasserkreislauf wieder zur Raumheizung umleitet
Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung
zur Durchführung des Verfahrens.
Die drei Temperaturregler werden im folgenden Kessel-, Boiler- und Raumregler genannt
In Heizanlagen, die sowohl der Raumheizung als auch der Brauchwarmwasser-Aufbereitung dienen, besteht
neben dem Wasserkreislauf für die Raumheizung ein solcher für die Aufheizung eines Warmwasserspeichers,
im folgenden kurz »Boiler« gerannt. Um meist kurzfristig auftretenden Warmwassc.-bedarfsspitzen 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
getren.ii und nur noch dem Boiler . jgeführt wird.
Solange der Boilerregler Wärme verlangt liefert daher der Brenner keine Wärme für die Raumheizung. Weil
mit zunehmender Boilertemperatur die Temperaturdifferenz zwischen der Kesselwassertempeiatur 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 Sperrzeiten für die Raumheizung
eintreten, und obgleich die Raumheizung Wärme verlangt, wird der Brenner zeitweilig sogar ausgeschaltet
weil der Wärmeübergang zum Boiler nicht mehr die volle Brennerleistung aufnehmen kann und daher der
K<*sselregler den Brenner zeitweilig ausschaltet. In der
Praxis hat man dann meistens die Vorrangschaltung des Boilerreglers aufgehoben und auf die Möglichkeit der
beschleunigten Warmwasserbereitung verzichtet.
Ferner ist es bei Durchlauf-Wassererhitzern r-ach der
DE-AS 21 42 545 bekannt, den Wasserkreislauf für die Brauchwarmwasser-Aufheizung von der Raumheizung
mit einem Stellglied zur Boiltraufheizung umzuleiten
und bei nicht voller Aufnahme der Brennerleistung durch den Boiler das Stellglied in den Schaltpausen
eines Boiler-Vorlaufthermostaten wieder in die Bereitschaftsstellung
für die Raumheizung laufen zu lasten und wenn die Raumheizung Wärme verlangt, bleibt
(jabti der Brenner in- Betrieb. Eine gleichzeitige
Aufteilung der Brennerleistung auf Boiler und Raunheizung ist dabei nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, nach welchem die Leistung des
Brenners auch während der Boileraufheizung voll ausgenutzt werden kann, indem auch der Raumheizung
Wärme zur Verfügung gelteilt wird, sobald der Boiler ■
die vom Brenner gelieferte Wärmeenergie nicht mehr voll aufnimmt und die Leistung des Brenners erst dann
reduziert wird, wenn der gemeinsame Wärmebedarf von Raum und Bcüer kleiner ist als die momentane
Brennerleistung.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nur die vom Boiler bei dessen Aufheizung
nicht mehr aufnehmbare Leistung des Brenners durch entsprechendes Betätigen des Stellgliedes der Raumheizung
zugeführt wird, wobei das Stellglied sowohl vom Boilerregter als auch vom Raumregler beeinflußt wird,
und daß durch beide Regler zusammen mit dem
Kesselregler die Leistung des Brenners erst dann reduziert wird, wenn für die Boileraufheizung und die
Raumheizung zusammen nicht mehr die volle Brennerleistung benötigt wird.
Durch die erfindungsgemäße Umlenkung des Stell- to giiedes 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.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es
bedeutet
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 Kennwerteΰκ\,&Κ2,οκι.&κ* des Kesselreglers.
In der Fig. 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 Drudkregler 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 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
«*r.. . I * Ty .'Ι.... *Λ rV_ I
Rücklauf 20 führt das Wasser vom Boiler 19 und der Raumheizung 17 wieder zum. Kessel 1 zurück. Eine
zusätzliche, gestrichelt eingezeichnete Beimischung 21 sowie eine zugehörige Umwälzpumpe 22 sind nur für
größere Anlagen nötig und können auch weggelassen werden. Ein Boilerregler B erfaßt die Brauchwassertemperatur
im Boiler 19 und ein Raumregler R die Raumtemperatur.
In der Fig. 2 shid für die gleiche Teile die gleichen
Zeichen wie in der in F i g. 1 verwendet. Die gezeichnete Stellung der Kontakte entspricht dem stromlosen
Zustand Ein Transformator 23 ist primärseitig an die Phase Ph und den Nulleiter JV eines Wechselstromnetzes
angeschlossen. Eine Gleichrichterschaltung 24 liegt, an einer Sekundärwicklung 25 des Transformators 23.
Ein poröser 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
FW über Speiseleitungen 28 und 29 sowie vier Transistoren Tx, T2, T3 und Ti angeschlossen sind. Es
handelt sich bei den drei Reglern R, B und K und beim
Flammenwächter FW um elektronische, hier weiter nicht beschriebene Schaltungen.
Strompfade 30 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 ß verbundenen Transistor
Γι 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
Dx und einen Widerstand Rx an den negativen Letter 27
angeschlossen. Von der Verbindung zwischen der Diode D\ und dem Widerstand Rx fuhrt eine Leitung 38 zum
Kollektor des an seiner Basis über eine Leitung 39 mit einem ersten Ausgang 40 des Kesselreglers K
verbundenen Transistors Tj. 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 Tx führt eine weitere
Verbindung 44 über eine Diode Dj zum Emitter des an
seiner Basis über eine Leitung 45 mit einem zweiten Ausgang 46 des Kesselreglers K verbundenen Transistors
Ti. Ausgehend von der Verbindung 41 zwischen
dem Emitter des Transistors T] und dem Kollektor des
Transistors 7j besteht eine weitere Leitung über eine
Diode Di ebenfalls zum Emitter des Transistors Ti. Der
Kollektor des Transistors T4 ist über eine Leitung 47 mit
einem Anschluß 48 des Antriebes 9 im Gasregler 4 verbunden, dessen zweiter Anschluß 49 am negativen
Leiter 27 liegt.
Der Antrieb 9, der als heizbares Bimetall U beschrieben ist, der aber auch ein heizbares Verdampfungssystem,
ein Elektromotor oder ein elektromagnetisches System sein kann, betätigt den 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
5CHCI CItUCII
i t-_t. f *-:_ Il l__l»l »_!..
52 des Umschalters fx ist mit einer Mittelanzapfung 53
der Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 verbunden, und von 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 Tx und der Diode Di 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 FW gehörenden Schalter /2 und über
diesen zu einer Zündeinrichtung Z Die Umwälzpumpe 12, das Solenoidventil 5 und die Zündeinrichtung Z sind
außerdem mit dem Nulleiter A/verbunden.
In den die einzelnen Regler R, Bund/Cdarstellenden
Kästchen der Fig.2 sind die Regelkennlinien der
einzelnen Regler angedeutet In der Ordinatenachse ist jeweils die Größe der Ansteuerung des entsprechenden
Transistors Tx, T2, T3 oder 71(1 = Transistor gesättigt; 0
=Transistor gesperrt) und in der Abszissenachse die Bezugstemperatur aufgetragen.
Ausgangssignals zum Transistor T2 und unten diejenige
zum Transistor Tt, und zwar in der Fig.2 als
allgemeiner Fall dargestellt. Dabei sind &κ\, 0«, 0«
und οχ* Kennwerte, welche folgende Bedeutung haben:
Das Signal am Ausgang 40 ist 0, wenn die Kesselwassertemperatur kleiner als der erste Kennwert
#ki ist; es ist 1, wenn die Kesselwassertemperatur
größ^T als der zweite Kennwert Qκι ist, und es besitzt
irgendeinen bestimmten Wert zwischen 0 und 1, wenn die Kesselwassertemperatur zwischen den beiden
Kennwerten ök\ und 0« liegt. Entsprechendes gilt für
das Signal am Ausgang 46 und die Kennwerte 0/a und
0*4. Zwischen den Kennwerten bestehen allgemein die
Bedingungen 0*i < 0*i ä 0/w, 0« £ 0*4. Es besteht
jedoch allgemein keine Bedingung zwischen 0« und
Die F i g. 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 ab.
Die zusätzlichen Bedingungen der dargestellten Spezialfälle lauten
3a 0m - 0*j,
3b &K\ - 0«,
3b &K\ - 0«,
bei F i g.
bei F i g.
bei F i g.
bei F i g. 3d 0*i - 03 und 0« = 0#4,
wobei zusätzlich die Bedingung gilt: Die Summe des Signals am Ausgang 40 und des
Signals am Ausgang 46 ist immer gleich Eins, somit nicht von der Kesselwassertemperatur
abhängig, und schließlich
bei|Fig.3e 0*i - 0W.
Gemäß der F i g. 3e kann das Signal am Ausgang 40 auch eine Sprungfunktion sein. Eine solche Lösung
könnte gewählt werden, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Kennwert 0m und dem Boilersollwert 0b
klein ist (Eine geeignete Lösung in diesem Fall wäre auch eine solche nach F i g. 3d.)
Beim Boilerregler B(F i g. 2) sind als Geraden parallel zur Ordinatetiachse der Sollwert 0e und als Vergleich
uic uciucii Kennwerte vk\ und v« des Kesseiregiers K
eingetragen. Durch die Rückkopplungsschalter über die Leitung 55 ergibt sich beim Boilerregler B eine
Sprungfunktion mit der Schaltdifferenz Ad.
Beim Raumregler R ist als Gerade parallel zur Ordinatenachse der Sollwert 0« (z. B. 200C) eingetragen.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Sobald die Anlage an Spannung gelegt wird, spricht der
Flammenwächter FIV(F i g. 2} an, schließt den Kontakt
h und bringt den Umschalter Λ in die Stellung 51 -54.
Bei nicht erregtem Antrieb 9 des Servoventils 8 ist das
Servoventil 8 geschlossen trad der ArbehskonUütt 10.
geöffnet.
Solange die Kesselwassertemperatur unterhalb des ersten Kennwertes 0jn liegt, wird das Stellglied 14 nur
vom Boilerregler B beeinflußt, oberhalb des zweiten
Kennwertes 0c 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
zweiten Kennwert 0« bzw. #jq beeinflußt zusätzlich
noch der Kesselregler K das Stellglied 14. Ferner wird bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb des dritten
Kennwertes 0« die Leistung des Brenners 2 dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers 19 und der
Raumheizung 17 angepaßt. Übersteigt die Kesselwassertemperatur den dritten Kennwert 0«, dann wird die
Brennerleistung zusätzlich noch vom Kesse'regler K beeinflußt
Im weiteren sei vorerst die Wirkungsweise der Boileraufheizung beschrieben: Das Ausgangssignal des
Boilerreglers B weist zwei definierte Zustände mit einer
ίο dazwischenliegenden Schaltdifferenz <d0 auf. Bei einem
offenem Boilerregler B. also bei Signal Null, leitet das Stellglied 14 den Wasserkreislauf ganz zur Raumheizung
17 (Fig. 1). Beim Einschalten des Boilerreglers B1
also bei sinkender Temperatur des Boilerwassers, schaltet das Stellglied den Wasserkreislauf unter der
Annahme, daß die Kesselwassertemperatur unter dem ersten Kennwert 0αί liegt, ganz zur Boileraufheizung
um. In der Folge steigt die Kesselwassertemperatur bei voller Heizleistung des Brenners an. und narh
Überschreiten des ersten Kennwertes 0*i 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 0«, 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
Δ& angestiegen ist, wieder ab und das Stellglied 14 gibt die Heizleistung wieder ganz für die
Raumheizung frei. Dieser Ablauf ergibt sich aus den nachfolgend beschriebenen Stromkreisen: Mit zunehmendem
Signal des Boilerreglers B wird der Transistor 71 Ober 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 öoiierregierschaiiung zurückgegeben. Daher entsteht
ein sprungartiges Einschalten des Transistors T\.
Unter der Voraussetzung, daß vorerst auch die Kesselwassertemperatur unter dem dritten Kennwert
0o liegt, ist der Transistor Tt über die Leitung 45 vom
Kesselregler K her an seiner Basis ausgesteuert Die Heizwicklung des Bimetalls 11 wird jetzt Ober den
so folgenden Stromkreis aufgeheizt:
26-35- Γ,-44- D1- Γ4-47-48-49-27.
Sobald das Bimetall U etwa ein Viertel seines Weges im Öffnenden Sinne des Servoventils 8 zurückgelegt hat,
schließt der Arbeitskontakt 10. Das Arbeitsrelais AR wird durch den Stromkreis
26-P7C-54-51-/1Ä-50-10-27
erregt Der Kontakt ar schließt und gibt der Umwälzpumpe 12 Spannung, ebenso dem Solenoidventil
5 und Ober den geschlossenen Schalter & 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 /i und h- Die Umschaltung des Mittelkontaktes
51 zum Umschaltkontskt 52 trennt den Widerstand PTC
vom Stromkreis und legt das Arbeitsrelais an eine reduzierte Haltespannung. Wenn keine Flamme ent-
steht oder diese aus der Betriebsstellung erlischt, erwärmt der wegen der dann geschlossenen Kontakte
51 -54 (Ti) im Widerstand PTC fließende Strom diesen soweit, bis er dank seiner Temperatur-Widerstands-Charakteristik
so hochohmig wird, daß der Haltestrom für das Relais AR unterschritten wird und dieses abfällt.
Damit öffnet sich der Kontakt ar, und das Solenoid 5 stoppt die Gaszufuhr.
Gleichzeitig mit dem Aufheizen des Bimetalls 11 wird
das vom geschlossenen Boilerregler Bausgelöste Signal
in Form eines Stroms 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. 1) durch die Leitung 18 zum
Boiler 19 fließt Die Zirkulation in der Leitung 16 zur Raumheizung 17 ist iinterhiinrlpn
Bei mit zunehmender Aufheizung des Boilers steigender Temperatur des Kesselwassers erfolgen je
nach der zugrunde gelegten Zuordnung der Regelkennlinien bzw. der Temperaturkennwerte @κ\, &κι, &ta, ^w
die Änderungen der Ausgangssignale 40 und 46 zu verschiedenen Zeiten.
Nachdem die Kesseltemperatur den ersten Kennwert Qk\ überschritten hat, wird durch das zunehmende
Signal am Ausgang 40 der Transistor Ti leitend. Vorausgesetzt, daß gleichzeitig der Raumregler Wärme
verlangt, d. h„ 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 wandet 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 Brennerleistung nach dem Überschreiten *o
des dritten Kennwertes 0« weiter an, dann wird bei etwa einem Viertel der Brerrierleistung der Brenner 2
ausgeschaltet bzw. er arbeitet dann im EIN/AUS-Betrieb,
bevor die Kesselwassertemperatur den vierten Kennwert && erreicht Die Reduktion der Kesselwas- *s
sertemperatur erfolgt dadurch, daß der Kesselregler K sein Signal an seinem zweiten Ausgang 46 verkleinert
und daher der Transistor Tt über die Leitung 45 an
seiner Basis nicht mehr voll ausgesteuert und die Heizleistung am Bimetall 11 somit kleiner wird, so
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 #a die
Kennwerte &ku $K7, &ki und &κ* des Kesselreglers und
der 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 Neustart zufolge absinkender Kesseltemperatur Φ« 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 7i und zum Antrieb 15. Das Stellglied 14
crpht Hahpr urifkrfor in cajnA Aiicoancrcct^lliincT 2lirÜCk ιιη«1
leitet den Wasserkreislauf wieder ganz zur Raumheizung 17 (F ig. 1).
Benötigt die Raumheizung gleichzeitig Wärme, dann wird mit absinkender Kesseltemperatur ΰχ vorerst der
Transistor 7} 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 Ti einen Stromkreis vom positiven Leiter 26
über den Transistor Tj, Verbindung 41, Diode Ds zum
Emitter des Transistors T* und über den Transistor T4,
Leitung 47 und über die Bimetallheizung zum negativen Leiter 27 steuert Der so entstehende Stromkreis über
das Bimetall U 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\, Di 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-Thermostat ersetzt werden. Die Leitung 55 fiele dann weg. Ebenso könnte
nach Ausführung gemäß der Fig.3e der Teil des Kesselreglers, der das Signal 40 liefert durch einen
Thermostat ersetzt werden, durch dessen Schaltdifferenz dann allerdings die beiden Kennwerte d*i und &ia
bei steigender bzw. sinkender Kesselwassertemperatur nicht mehr dem gleichen Wert entsprechen.
Claims (16)
1. Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Heizanlage für Raumheizung und Brauchwarmwasser-Bereitung
und Speicherung in einem Boiler, bei der die Boiler- und Raumtemperatur geregelt wird mit einem gasbrenner-beheizten
Heizkessel mit Kesseltemperaturregler, einem Feuerungsautomaten samt Zündeinrichtung und Gasventil
sowie einem Stellglied zur Umlenkung des Kesselwasserkreislaufes für den Boiler oder für die
Raumheizung, wobei der Befehl des Boilerreglers gegenüber dem Befehl des Raumreglers Vorrang hat
und das Stellglied die volle Brennerleistung nur so i*
lange zum Boiler leitet, bis dieser bei zunehmender Aufheizung die Leistung des Brenners nicht mehr
voll aufnehmen kann und dann das Stellglied den Kesselwasser-Kreislauf wieder zur Raumheizung
umleitet, dadurch gekennzeichnet, daß nur die vom Boiler (19) bei dessen Aufheizung nicht
mehr aufnehmbare Leistung des Brenners (2) durch entsprechendes Betätigen des Stellgliedes (14) der
Raumheizung (17) zugeführt wird, wobei das Stellglied (14) sowohl vom Boilerregler (B) als auch
vom Raumregier (R) beeinflußt wird, und daß durch
beide Regler (B. Ä,/zusammen mit dem Kesselregler
(K) die Leistung des Brenners (2) erst dann reduziert wird, wenn für die Bo'leraufheizung und die
Raumheizung zusammen nicht mehr die volle Brennerleistung benötigt und so die Leistung des
Brenners {/) stets dem jeweiligen gemeinsamen
Wärmebedarf des Bo lers (If \ und der Raumheizung
(17) angepaßt wird
2. Verfahren nach Anspruc I, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb eines ersten Kennwertes (#κι) das
Stellglied (14) nur vom Boilerregler (B) beeinflußt wird, bei einer Kesselwassertemperatur oberhalb
eines zweiten Kennwertes (frκι) vom Boilerregler *o
(B) und dem Raumregler (R) — entsprechend dem Wärmebedarfsverhältnis zwischen Boiler und Raum
— und bei einer Kessel wassertemperatur zwischen
dem ersten und zweiten Kennwert (&κ\ und &κι)
zusätzlich noch vom Kesselregler (K), daß ferner bei «
einer Kesselwassertemperatur unterhalb eines dritten Kennwertes (ϋκΐ) die Leistung des Brenners (2)
dem gemeinsamen Wärmebedarf des Boilers (19) und der Raumheizung (17) angepaßt wird, daß
außerdem bei einer höheren Kesselwassertempera· W tür als dem dritten Kennwert (0*j) entsprechend die
Brennerleistung zusätzlich vom Kesselregler (K) beeinflußt wird und daß schließlich der Brenner (2)
ausgeschaltet wird, bevor die Kesselwassertemperatur
einen vierten Kennwert (#») erreicht
3. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet,
daß beim Einschalten des Boilerreglers (B) (also bei sinkender Boilertemperatur) das Stellglied
(14) den Wasserkreislauf nur bei einer Kesselwassertemperatur unterhalb des ersten Kennwertes (#«i) w
ganz zur Boilefaufheizung umschaltet und daß bei einer Kesselwassertemperatur über dem ersten
Kennwert {ΰκ\) und gleichzeitigem Wärmebedarf
für die Raumheizung (17) das Stellglied (14) stetig in eine vom Wärmebedarfsverhältnis zwischen Raum- es
heizung (17) und Boiler (19) abhängige Zwischenstellung
gebracht wird, bis der Boilerregler (B) wieder ausschaltet und das Stellglied (14) die Heizleistung
ganz für die Raumheizung (17) freigibt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom geschlossenen
Boilerregler (B) ausgelöste Signal auf zwei getrennte Strompfade (30; 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 Str«mflusses im einen Strompfad (31) des Antriebes (15) nur dann
erfolgt, wenn die Raumheizung (17) Wärme verlangt und gleichzeitig die Kesselwassertemperatur den
ersten Kennwert {ϋ-κ\) überschritten hat
5. Verfahren ns.cn den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzieren der Brennerleistung stetig und durch den Kesselregler
(K) über die ansteigende Kesselwassertemperatur nach Überschreiten des Kennwertes {&rj) erfolgt
und daß erst bei etwa einem Viertel der Brenner-Leistung der Brenner in EI N/AUS-Betrieb übergeht
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Boilerregler
(B) eingestellte Sollwert [&b), die Kennwerte (&κι·
öia. #K3. &K*) des Kesselreglers (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 Wimerbetrieb der Brenner erst dann abschaltet, wenn der Wärmebedarf von der Raumheizung
her auf die Brennerleistung für EIN/AUS-Betrieb
absinkt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der zweite und der
dritte Kennwert (#« bzw. &kj) des Kesselreglers (K)
der gleichen Kesselwassertemperatur zugeordnet sind (F ig. 3a).
8. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet daß der erste und der dritte
Kennwert (#*t bzw. 0«) des Kesselreglers (K) der
gleichen Kesselwassertemperatur zugeordnet sind (Fig. 3b).
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der
vierte Kennwert (0« bzw. 0χ4) des Kesselreglers
(K) der gleichen Kesselwassertemperatur zugeordnet sind (F ig. 3.).
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten und dritten
sowie dem zweiten und vierten Kennwert (#*, und
Öki bzw. on und &κ») jeweils gleiche, doch unter
sich verschiedene Kesselwassertemperaturen zugeordnet sind (F i g. 3d).
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2.
dadurch gekennzeichnet daß der erste und der zweite Kennwert {&κ\ bzw. 0* 2) des Kesselreglers
(K) der gleichen Kesselwasscrtemperatur zugeordnet sind (F ig. 3e).
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, der zweite
und der dritte Kennwert (&Κ\ bzw. &K2 bzw. öKi)
des Kesselreglers (K) der gleichen Kesselwassertemperatur zugeordnet sind.
13. 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 en seiner Basis über eine
Leitung (33) mit dem Ausgang (34) des Boilerreglers (B) verbundenen Transistors (Ti) verbunden sind,
dessen Emitter über eine Verbindung (35) an einem
positiven Leiter (26) einer Spannungsquelle liegt, daß das zweite Ende (36} des einen Strompfades (30)
des Antriebes (15) direkt und das zweite Fnde (37) des anderen Strompfades (31) über eine Diode (Di)
und einen Widerstand (Ri) an einen negativen Leiter (27) angeschlossen sind und daß die Verbindung
zwischen der Diode (Di) und dem Widerstand (Ri)
über eine Leitung (38) mit dem Kollektor eines an seiner Basis über eine Leitung (39) an einen ersten
Ausgang (40) des Kesselregiers (K) geschalteten Transistors (Ti) 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 (Ti) führt der mit seinem Emitter am positiven Leiter
(26) angeschlossen ist, daß ferner vom Ko'.'ektor des
Transistors (Ti) eine weitere Verbindung (44) über eine Diode (Di) zum Emitter eines an seiner Basis
über eine Leitung (45) mit einem zweiten Ausgang (46) des Kesselreglers (K) verbundenen Transistors
(Tt) führt und daß an der Verbindung (41) zwischen
dem Emitter des Transistors (Ti) und dem Kollektor
des Transistors (Tj) eine weitere Leitung über eine Diode (Di) ebenfalls zum Emitter des Transistors
(Tt) 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 (10)
aufweist der einerseits mit dem negativen Leiter (27) verbunden ist und andererseits über eine Leitung
(50) am einen Anschluß eines Arbeitsrelais (AR) liegt dessen zweiter Anschluß über Programm- und
Zeitglie^er (L 51, 52, 54 und PTC) zu einem
positiven Spannungspotential führt
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß der Antrieb (9) des Servoventil
(S) aus einem Elektromotor, einem heizbaren Bimetall (U), einem heizbaren Verdampfersystem «5
oder e;nem elektromechanischen System besteht,
und daß bei nicht erregtem Antrieb (9) das Servoventil (8) geschlossen und der Arbeitskontakt
(10) geöffnet ist.
15. Anordnung "ich Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet daß der Boilerregler (B), der Kesselregler (K) und dsr Raumregler 17?J 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.
16. Anordnung nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet daß der Raumregler (R) ein stetig
wirkender Proportionalregler ist.
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