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Entl aderegel einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Bei einer Speicherheizanlage ist der Speichervorlauf über ein Dreiwegeregelventil
mit dem Heizungsvorlauf und der Speicherrücklauf mit dem Heizungsrücklauf verbunden.
Eine Bypaßleitung verbindet den Heizungsrücklauf mit dem Dreiwegeventil des Heizungsvorl
aufs. In die Speicherrücklaufleitung ist ein Rucklauftemperaturbegrenzer eingeschaltet.
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Die Entladung des Wärmespeichers wird über einen ein Dreiwegeventil
stellenden Raumtemperaturregler geregelt.
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Fordert der Raumtemperaturregler warme an, so wird die Heizkreisvorlaufleitung
mit der Speichervorlaufleitung verbunden.
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Es gelangt maximal 1050 C heißes Wasser in den Heizkreis.
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Kann über die Heizkörper nicht genügend Wärme abgestrahlt werden,
so erhöht sich die Temperatur über die am Rücklauftemperaturbegrenzer eingestellte
Temperatur, so daß die Rücklaufleitung abgesperrt wird.
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Die in der Heizungsvorlaufleitung angeordnete Pumpe kann nun nur wenig
oder kein Wasser mehr fördern. Die Vorlauftemperatur sinkt ab und das Regelgerät
öffnet das'Dreiwegeventil ganz.
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Durch Abkühlen der Rücklaufleitung öffnet der Rücklauftemperaturbegrenzer.
Die Vorlaufpumpe fördert nun über das voll geöffnete Dreiwegeventil max. 1050 C
warmes Wasser in die Vorlaufleitung. Die Heizkörper werden stark aufgeheizt. Hierdurch
gelangt wieder Wasser mit zu hoher Temperatur in den Rücklauf und das Begrenzerventil
schließt.
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Diese Regelkreisschwingungen sind unerwünscht, da sie sich aufschaukeln
können und eine Raumtemperaturregelung nicht mehr gewährleistet ist. Weiterhin ist
es als nachteilig anzusehen, daß außer der Regeleinrichtung eine zusätzliche, von
der ersten Regeleinrichtung unabhängige und nur von dem Rücklaufwasser beaufschlagte
Regeleinrichtung in die Temperaturregelung eingreift.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung derart auszubilden,
daß
die Speicherrücklduftemperatur nicht über einen einstellbaren Wert steigt, wobei
gleichzeitig eine dauernde Umwälzung des Heizungswassers durch den Heizkreis gewährleistet
ist. Weiterhin soll zur Verhinderung von Regelkreisschwingungen eine kontinuierliche
Verstellung des Mischventils in Abhängigkeit von-der Raum-, Vorlauf-, Außen- und/oder
Rücklauftemperatur erfolgen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein Schwingen des Regelkreises
vermieden wird. Gleichzeitig werden anfällige Bauteile, wie z.B. thermisch gesteuerter
Rücklauftemperaturbegrenzer, eingespart.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und erfindungswesentliche Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung
sowie den Fig. 1 und 2.
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Es zeigen Fig. 1 eine Speicherheizanlage mit der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der Regel ein richtung.
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Gleiche ßezugszeichen bedeuten jeweils die gleichen Einzelheiten.
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In Fig. 1 ist eineElektro-Speicherheizeinrichtung mit einem Wasserspeicher
ldargestellt. Eine Heizeinrichtung 2 beheizt über eine Leitung 3 und eine Speichervorlaufleitung
4 den
Speicher 1. Das Wasser des Speichers 1 gelangt über eine Speicherrücklaufleitung
5, eine Leitung 6, eine Pumpe 7, ein Magnetventil 8 und eine weitere Leitung 9 zur
Heizeinrichtung 2.
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Die Speichervorlaufleitung 4 ist über einen Eingang 10 eines Dreiwegemischventils
11 mit einem Ausgang 12 verbunden. An dem Ausgang 12 ist eine Heizkreisvorlaufleitung
13, in welche eine Umwälzpumpe 14 eingebaut ist, angeschraubt. Die Heizkreisvorlaufleitung
13 mündet in einen Heizkörper 16, von welchem eine Heizkreisrücklaufleitung 17 zu
einem Verzweigungspunkt 18 führt, der mit der Speicherrücklaufleitung 5 korrespondiert.
Eine Bypaßleitung 19 verbindet einen Ausgang 20 des Dreiwegemlschventils 11 mit
dem Verzweigungspunkt 18.
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Ein Vorlauftemperaturfühler 21 ist an der Heizkreisvorlaufleitung
13 angeschraubt und wirkt über eine Leitung 22 auf einen Regler 23.
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An die Rücklaufleitung 5 ist in der Nähe des Verzweigungspunktes 18
ein weiterer Temperaturfühler 24 angebracht, welcher über eine Leitung 25 den Regler
23 beeinflußt. Der Regler 23 betätigt über eine Leitung 26 einen Antrieb 27 des
Dreiwege-Mischventils 11. Auf den Regler 23 wirken weiterhin über eine Leitung 28
ein Raumtemperaturfühler 29 und über eine Leitung 30 ein an der Außenwand 31 angebrachter
Witterungsfühler 32.
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In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
ohne Raumtemperaturfühler dargestellt.
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Eine Reihenschaltung aus einem temperaturabhängigen Widerstand 35,
einem Potentiometer 36 und einem Widerstand 37 ist einerseits über einen Verzweigungspunkt
38 mit negativ-er Spannungsquelle 39 und andererseits über einen Verzweigun-gspunkt
40 mit positiver Spannungsquelle 41 verbunden.
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Parallel zum temperaturabhängigen Widerstand 35 ist ein Widerstand
42, parallel zu dem Poten-tiometer 36 ist die Reihenschaltung eines weiteren temperaturabhängigen
Widerstandes 43 und eines Widerstandes 44 geschaltet.
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Vom Verzweigungspunkt 40 führt eine Leitung 45 zu einem temperaturabhängigen
Widerstand 46, der in Reihe mit einem Potentiometer 47 an den Verzweigungspunkt
38 angeschlossen ist.
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Ein Widerstand 48 ist über eine Leitung 49 an einen Verzweigungspunkt
50 der beiden Widerstände 43 und 44 angeklemmt.
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Vom Verzweigungspunkt 51 zwischen dem Widerstand 46 und dem Potentiometer
47 führt eine Leitung 52 zu einem positiven Eingang 53 eines Operationsverstärkers
54. Der invertierende Eingang 55 des Operationsverstärkers 54 ist über eine entgegengerichtete
Diode 56 mit dem Ausgang 57 und mit einem Widerstand 58 verbunden. Die beiden Widerstände
48 und 58 sind über einen virtuellen Nullpunkt 59 mit einer elektronischen Schaltung
60 verbunden. Die elektronische Schaltung 60 beinhaltet einen summierenden Integrierer
und einen Schwe-llwertschalter, dessen Ausgangssignal auf den Integrierer zurückgekoppelt
wird. Von dem Schwellwertschalter wird über eine Leitung 61 ein Relais 62 gesteuert.
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Von einer Wechselspannungsquelle 63 führt eine Leitung 64 über einen
Heizwiderstand 65 des thermischen Antriebs 27 zu einem Relaiskontakt 66 eines Arbeitskontaktes
67. Ein Kontakt 68 des Relais 62 ist über eine Leitung 69 mit der Wechselspannungsquelle
63 verbunden.
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Die Temperatur des Wassers im Speicher 1 beträgt maximal 1050 C.
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Dieses heiße Wasser gelangt über die Vorlaufleitung 4 und den Mischer
11 in die Heizkreisvorlaufleitung 13. Die Temperatur des Heizungsvorlaufs 13 wird
vom Vorlauftemperaturfühler 21 erfaßt und dem Regler 23 mitgeteilt. Das heiße Wasser
gelangt über den Heizkörper 16 wo es abhängig-von der Raumtemperatur abkühlt, und
über die Heizkreisrücklaufleitung in die Speicherrücklaufleitung 5. Hier wird die
Temperatur des Wassers von dem Rücklauftemperaturfühler 24 erfaßt und ebenfalls-
dem Regler 23 als Istwert mitgeteilt.
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Oberschreitet nun die Speicherrücklauftemperatur einen einstellbaren
Wert, so wird der Regler derart beeinflußt, daß der Heizkreisvorlaufleitung 13 soviel
kälteres Heizkreisrücklaufwasser über die Bypaßleitung 19 beigemischt wird, daß
die Speicherrücklauftemperatur abgesenkt wird. Die Speicherrücklauftemperatur wird
so auf einem konstanten Wert gehalten.
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Ist der Wärmebedarf des zu heizenden Raumes sehr groß und unterschreitet
die Heizkreisrücklauftemperatur die maximal für den Speicherrücklauf zulässige Temperatur,
so findet keine Beeinflussung der Regelung durch den Speicherrücklauftemperaturfühler
statt.
Die Regelung wird jetzt ausschließlich durch die Komponenten der Raum-, Außenbund
Vorlauftemperatur bestimmt.
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Der in,Fig. 2 dargestellte Temperaturfühler 35 mißt die Außentemperatur,
der temperaturabhängige Widerstand 43 fühlt die Vorlauftemperatur ab. Die beiden
gemessenen Parameter können mittels Potentiometer 36 verstellt und den Bedürfnissen
des Bedienenden angepaßt werden. Das Ergebnis der Messung gelangt als Spannungswert
über den Widerstand 48 auf den virtuellen Nullpunkt 59.
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Der temperaturabhängige Widerstand 46 erfaßt die Rücklauftemperatur.
Der Sollwert der Temperatur kann am Potentiometer 47 eingestellt werden. Der Soll-Istvergleich
gelangt in Form einer temperaturabhängig veränderlichen Spannung zum positiven Eingang
53 des Operationsverstärkers 54. Die Spannung am invertierenden Eingang~55 ist durch
den Widerstand 58 und den virtuellen Nullpunkt 59 bestimmt.
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Überschreitet die Höhe der Spannung am positiven Eingang 53 die Spannungshöhe
am invertierenden Eingang 55, in diesem Falle O Volt, so wird der Operationsverstärker
54 durchgesteuert.
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Die Spannung des Ausgangs 57 wird über die Diode auf den invertierenden
Eingang 55 gegengekoppelt, so daß der Operationsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor
von 1:1 arbeitet. Proportional zur Temperaturerhöhung steigt die Spannung am Ausgang
57. Wird die eingestellte Temperatur unterschritten, d. h., unterschreitet die Spannung
am Eingang 53 die Spannung am invertierenden
Eingang 55, so erscheint
am Ausgang 57 ein negatives Signal. Dieses Signal hat keine Auswirkungen auf die
Regelung, da es durch die Diode 56 abgeblockt wird.
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Der virtuelle Nullpunkt 59 stellt gleichzeitig einen Summenpunkt für
den in der elektronischen Schaltung 60 angeordneten, summierenden Integrierer dar.
Dem Integrierer ist ein Schwellwertschalter nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal
den Eingang des Integrierers beeinflußt. Es entsteht am Ausgang des Schwellwertschalters
ein Taktsignal, dessen Pulspausenverhältnis abhängig ist von der Außen-, Vor7auf-
und Rücklauftemperatur.
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Oberschreitet die Rücklauftemperatur den eingestellten Wert, so werden
die Pausenzeiten verlängert, während die Pulszeiten verkürzt werden. Der Heizwiderstand
65 wird weniger angel steuert, und das Mischventil 11- steuert um. Der Wasserstrom
wird stärker über die Bypaßleitung 19 abgelenkt. Derselbe Vorgang spielt sich ab,
wenn z.B. die Außen- und/oder die Vorlauftemperatur steigen. Da zwischen den Temperaturen
und dem Puls-Pausenverhältnis Proportionalität besteht, wird das Mischventil 11
kontinuierlich verstellt. Somit können keine Regelschwingungen auftreten. Durch
eine unterschiedliche Bewichtung der Widerstände 48 und 58 kann eine unterschiedliche
Bewertung der Temperatureinflüsse erreicht werden.
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Patentansprüche: