DE2524302A1

DE2524302A1 - Verfahren zum steuern bzw. regeln einer heizungsanlage und heizungsanlage

Info

Publication number: DE2524302A1
Application number: DE19752524302
Authority: DE
Inventors: Fritz Jauss; Franz Dipl Phys Raufenbarth
Original assignee: CENTRA BUERKLE KG ALBERT; ZENTRA ALBERT BUERKLE KG
Current assignee: Centra Burkle GmbH and Co
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1976-12-23
Also published as: DE2524302C2

Description

Verfahren zum Steuern bzw. Pegeln einer Heizungsanlage und Heizungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10 beschriebenen Art. Bei Verfahren dieser Art ging man bisher so vor, dass rar das der durch ein Mischventil oder ein Mengensteuerdurchflussventil gebildeten Steuerstelle zuströmende Kesselverlaufmedium ständig auf konstanter hoher Maximaltemperatur von beispielsweise 90°C oder 1100C hielt. Dies hat jedoch erhekliche Wärmeverluste zur Folge, weil die sttndi sehr hohe Temperatur des Kesselvorlaufmediums entsprechend hohe Wärmeverluste infolge der unvermeidlichen Wärmeverluststellen am Kessel und der Kesselvorlaufleitung und ggfs. auch an anderen Stellen verursachte. Es ist zwar bekannt, dem Kessel zwei Thermostaten zuzuordnen, von denen der eie cL hohe konstante Kesselvorlauftemperatur regelt und der ardere dann an seiner Stelle wirksam wird, wenn die anale schlossene

rärmeve rbraucherstel Sdnlt%J

keine Warme anforderr, woraufhin der zweite Thermostat die Kesselvorlauftemperatur auf eine wenig oberhalb des Taupunktes der Heizgase liegende konstante Temperatur regelt. Es ist jedoch äusserst selten der Fall, dass in einer solchen Anlage keine Wärmeabgahe gefordert wird, so dass praktisch ständig die Kesselvorlauf temperatur auf den maximalen konstanten Wert geregelt wird.
Es ist ferner bekannt, die Raumtemperatur zu regeln oder zu steuern, indem nicht ein von Wärmeträgermedium durchströmtes Steuerventil, sondern die Beheizung des Kessels angesteuert wird, so dass die Beheizung des Kessels das Stellglied der betreffenden Raumtemperaturregel- oder Steuervorrichtung ist. Dies hat jedoch unter anderem den Nachteil, dass, c die Temperatur zu variieren ist, über erhebliche Zeiträume insbesondere in der Ubergangszeit, sehr niedrige IXesselterperaturen vorliegen, durch die der betreffende Kessel infolge starker Korrosion rasch zerstört werden kann, insbesondere wenn der Kessel ölbefeuert ist. Auch ist die Regelung Fzw.
Steuerung der Raumtemperatur über die Beheizung des Fesselt erheblich ungenauer als über eine dem Kessel nachgeordnete Steuerstelle und auch erheblich trager.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Warmeverluste der Wärmequelle und des Kesselvorlaufes auf einfache, betriebssichere Weise bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erheblich zu reduzieren.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen. Zur Durchführung dieses Verfahrens kann eine Anlage mit den Merkmale des Anspruches 10 vorgesehen werden.
Damit wird die Temperatur des Kesselvorlaufmediums in Pbhängigkeit der Führungsgrösse stetig geändert, so dass die Kesselvorlauftemperatufl, insbesondere auch bei Wärmeabgabe an den Wärmeverbrauchstellen, im zeitlichen Mittel ganz erheblich unter der maximalen Kesselvorlauftemperatur liegen können.Es werden also die Wärmeverluste zumindest des Kessels und des Kesselvorlaufes erheblich reduziert, wodurch die Heizungsanlage wirtschaftlicher betrieben werden kann. Zuc.
kann sich der Wirkungsgrad des Kessels im zeitlichen Mittel verbessern, da die im Kessel durch Verbrennen gebildeten Heizgase infolge vergrösserter Temperasurdifferenz zum im Kessel befindlichen Wärmeträgermedium rehr Wärme abgeben können.
Bis auf die neuartige Maßnahme können die übrigen Verfahrens-bzw. Anlagenmerkmale, wie Raumtemperaturregelung oder -steuerung usw. von üblicher Art sein. Auch eignet sich dieses Verfahren dazu, vorhandene Anlagen nachträglich auf seine Durchführung umzuriIsten.
Bei dem Wärmeträgermedium kann es sich um übliche Wärmeträgermedien handeln, wie Wasser, Dampf oder dergleichen.
Bei dem Kessel oder dergleichen kann es sich zweckmäßig ur gas- oder ölbefeuerte Kessel handeln, ggfs. auch um elektrisch beheizte Kessel oder um ein von einem Fernheizwerk aus mit Wärme~beschicktes, einen Wärmetauscher bildendes Gerät, usw..
Ein Vorteil ist auch, dass die Menge des in den Heizungsvorlauf einströmenden Kesselvorlaufmediums im zeitlichen Mittel grösser, meist sogar erheblich grösser ist als bei konstanter hoher Kesselvorlauftemperatur, wodurch sich die Steuerung an der Steuerstelle zumindest in bestimmten Bereichen der Kesselvorlauftemperatur bzw. Heizungsvorlauftemperatur oder Menge genauer und ggfs. auch einfacher vornehmen lässt.
Wenn der Kessel mehrere Heizungskreise speist, wobei jeder solchen Heizungskreis eine Steuerstelle zugeordnet ist, ist es zweckmäßig, die Kesselvorlauftemperatur nur durch elne einem einzigen fleizungskreis bzw. dessen Steuerstelle zugeordnete Führungsgrösse zu führen. In solchen Fällen kann bevorzugt vorgesehen sein, dass man eine dem im drittel arr stärksten belasteten Heizungskreis bzw. dessen Steuerteile zugeordnete Führungsgrösse verwendet. Die Erfindung ist natürlich in gleicher Weise fir Heizungsanlagen geeignet, bei denen nur ein einziger Heizungskreis vorhanden ist.
Ei Heizungskreis hat im allgemeinen mehrere, vorzugsweise zahlreiche Wärmetauscher.
Die Führungsgrösse kann unterschiedlich sein. Wenn die Steuern stelle eine Mischstelle ist, an welcher dem Kesselvorlaufmedium kühleres Heizungsrücklaufmedium beigemischt wird, dann ist es ganz besonders vorteilhaft, als Führungsgrösse den Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur oder in vielen Fällen mit Vorteil auch den Istwert der Heizungsvorlauftemperatur zu verwenden, unter anderem deshalb, um auf einfache Weise sicherzustellen, dass gewiinschte Temperaturdifferenzen zwischen Kesselvorlauf- und Heizungsvorlauf eingehalten werden.
Falls das verstellbare Steuerglied der Mischteile so ausuebildet ist, dass seine Stellung ein ausreichend genaues Maß für die Heizungsvorlauftemperatur unter Berücksichtigung der sich wandernden Kesselvorlauftemperatur ist, was beispielsweise bei Mischventilen mit linearer Kennlinie und Zwangsumwälzung des Wärmeträgermediums im Heizungskreislauf vorliegen kann, ist es auch denkbar, den Sollwert oder Tstwert der Stellung des Steuerqliedes der Mischstelle als Führungsgröße zu verwenden.
Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass die Steuerstelle eine Mischstelle ist. Sie ist auch anwendbar, wenn die Steuerstelle ausschließlich der Mengenverstellung für gen gesamten Heizungskreis des Wärmeträgermediums / dient, d. h. insbesondere als Mengensteuerdurchflussventil mit einem einzigen Eingang und einem.
einzigen Ausgang ausgebildet ist, das dem Heizungsvorlauf vorgeschaltet /oder innerhalb des Heizungskreises in seiner zu aller Wärmetauschern führenden Vorlaufleitung oder in seiner von allen Wärmetauschern kommenden Heizungsrücklaufleitung angeordnet sein kann. Gegebenenfalls kann das Mengensteuerdurchflussventil auch ein Verteilventil sein, dessen einer Ausgang den Heizungsvorlauf speist und dessen anderer Ausgang in einen Bypass zum Kesselrücklauf führt usw.
In allen solchen Fällen kann die Führungsgröße zweckmäßig der Istwert oder der Sollwert der Stellung des Steuergliedes dieser Mengensteuerstelle sein. Gegebenenfalls kann auch eine die zeitliche Strömungsmenge im Ileizungskreis messende Messvorrichtung vorgesehen sein, welche die Führungsgröße liefert.
kiese Messvorrichtung kann beispielsweise eine in eine Leitung eingesetzte Blende und ein zugeordneter Differenzdruckiresser zum Messen der durch die Blende verursachenden Druckdifrerenz sein. Es korrmen natürlich auch andere Messverfahren und Messvorrichtungen in Frage.
Es ist auch denkbar, dass man in nanchen Fällen cie Terperaturdifferenz zwischen Heizungsvorlauf- und Heizungsrücklauf als Führungsgrösse vorteilhaft verwenden kann.
Es ist auch denkbar, dass die Führungsgrösse vom Wärmebedarf eines durch die Anlage zu beheizenden Raumes abgeleitet wird. Dieser Wärmebedarf ist abhängig von der Ausser.temperatur, so dass man in manchen Fällen auch die Aussentemperatur als Führungsgrösse verwenden kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung aarcestellt. Es zeigen: Fig. 1 - 4 je ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Heizungsanlage, wobei der elektrische bzw.
elektronische Teil der Anlage in Blockbilddarstellung dargestellt ist, Fig. 5 ein Diagramm, welches beispielhafte Kennlinien zeigt, gemäß welchen die Kesselvorlauftemperatur TKV in Abhängigkeit der Heizungsvorlauftemperatur THV geführt werden kann, Fig. 6 ein Diagramm mit einigen beispielhaften Kennlinien, ge welchen die Kesselvorlauftemperatur in Abhängigkeit der in den Heizungsvorlauf einströrenden prozentualen zeitlichen Strömungsmenge S des Wärmertägermediums cndert wird, Fig. 7 ein Diagramm, welches eine bevorzugte Möglichkeit erläutert, um die Kesse'-rücklauftemperatur so zu beeinflussen, dass sie nicht unter einen vorbestimmten Wert abfällt.
In den Zeichnungen sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die schematisch dargestellten Heizungsanlagen können insbesondere zur Beheizung von Räumen von Gebäuden aller Art vorgesehen sein, wie Wohngebäuden, Bürogebäuden, Krankenhäuser.
Schulen, Fabrikgebäuden usw., also vorzugsweise zur Beheizung von Räumen, die dem Aufenthalt von Personen dienen. Doch können sie auch zur Beheizung anderer Räumlichkeiten verwendet werden, beispielsweise von Gewächshäusern oder dergleicher..
Es sei ferner zunächst erwähnt, dass die Regelungen und Steuerungen der Heizungsanlage elektrisch, elektronisch oder auch auf andere Weise, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch vorgenommen werden können.
Bevorzugt sind jedoch elektronische Regelungen und Steuerungen vorgesehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist einen Kessel 1C auf, dessen Wärmeträgermediumkanal bzw. -kanalsystem bei 11 symbolisiert ist. Der Kessel 10 hat einen Trenner 12.
Dem Kessel 10 sind ferner zwei Temperaturbegrenzer 13, 1 mit zugeordneten Temperaturfühlern 13', 14' zugeordnet.
von denen der Eegrenzer 13 ein cicherheitstemperaturEecre -zer und der Begrenzer 14 ein Maximal-Temperaturbegrenzer ist. Da derartige Begrenzer bekannt und üblich sind, seien sie nicht näher erläutert.
Als Steuerstelle zur Faumtemperaturrezelung oder Steuerung von durch diese Heizungsanlage beheizten Gebäuderaurer ist ein Vierweg-Mischventil 15 vorgesehen, desser einer Stutzen an die vom Kessel 10 kommende Kesselvorlaufleitur.c 16 angeschlossen ist, in welche eine Umwälzpumpe 17 in dieser bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, was sich auf die Anhebung der Kesselrücklauftemperatur vorteilhaft auswirkt.
Das Mischventil 15 ist ferner an die Heizungsvorlaufleitun 1S, die Heizungsrücklaufleitung 19 und die Kesselrücklaufleitung 20 in bekannter Weise angeschlossen. In die Heizungsvorlaufleitung 18 sind eine Umwälzpumpe 17' und ein Verperaturffihler 21 eingesetzt. Ferner ist ein Wärmetauscher 2' im Heizungskreis dargestellt, wobei es sich versteht, dass der Heizungskreis eine Vielzahl solcher parallel und/ oder in Reihe geschalteter W-irmetauscHer aufweise ann.
In diesem Ausführungsbeispiel sei ferner angenomren, dass der Kessel ölbefeuert ist und die Ölförderpumpe 26 mittels den in ihren Antriebsstromkreis in Reihe zwischengeschalteten Schaltern 23, 24, 25 ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Schalter 23 und 24 werden von den Temperaturbegrenzern 13 und 14 betätigt und sind hier in ihrer Offenstellung dargestellt, obwohl die Normalstellung ihre Ceschlossenstellung ist. Der Schalter 25, der zum Ein- und Ausschalten der Ölzufuhr zum Brenner 12 und damit zu cessen rin- und Ausschalten dient, wird von einem Regler 27 geöffnet und geschlossen, der der geführten Temperaturregelung des Kesselvorlaufmediums dient, welches beispielsweise Wasser sein kann. In die Kesselvorlaufleitung 16 ist ein Temperaturfühler 29 eingesetzt, der an einen Eingang des Reglers 27 angeschlossen ist und den Istwert der Kesse'-vorlauftemperatur in den Regler 27 eingibt.
Das Mischventil 15 ist mittels eines durch einen Regler angesteuerten Stellmotors 30 so verstellbar, dass in der einen Crenzstellung seines Kükens der Heizungsvorlauf abgesperrt und in der anderen CrenzsteJlung der Heizur.csvorlauf maximal geöffnet ist. Azole Zwischenstellungen sinc stetig einstellbar, so dass das Mischventil 15 der Steuerung, der Ireizungsvorlauftemperatur in an sich bekannter Weise dient, indem es dem zum Feizunasvorlauf strömenden Kesselvorlaufwasser kühleres ITeizungsrficklaufwasser gesteuert beimischt.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Raumtemperatur je nach Anordnung eines Temperaturfühlers 32 als Ausse.-temperaturfühler oder Raumtemperaturfühler gesteuert oder geregelt werden. Dieser Fühler 32 ist an ein proportionales Übertragungsglied 33 angeschlossen, welches der Verstärkung und Anpassung des Signals des Fühlers 32 dient.
Der Ausgang dieses Übertragungsgliedes 33 ist an den Regler 31 mittels der Leitung 34 angeschlossen. Das auf der Leitung 34 auftretende Signal entspricht bei Raumtemperaturregelung und -steuerung einem veränderlichen Sollwert für db Heizuncsvorlauftemperatur. Im Falle der Regelung der Paumtemperatur wird die Heizungsvorlauftemperatur in Abhangigkeit der Raumtemperatur insofern verstellt, als dieser Regler 31 ein Proportionalband hat, welches dazu dient, um die Raumtemperatur je nach Wärmebedarf des betreffenden Raumes in gewissen Grenzen, beispielsweise zwischen 200C und 22°C zu variieren, wie es an sich bekannt ist und deshalb nicht näher erläutert werden muss.
Der Ausgang des Übertragungsgliedes 33 ist ferner mittels Leitung 35 an eine additive Mischstelle oder Mischpunkt 36 angeschlossen, welcher auch der Ausgang eines Sollwert stellers 37 zugeleitet wird, an dem die Grösse einer gewünschten konstanter Temperaturdifferenz #T = TKV-THV zwischen Kesselvorlauftemperatur und Heizungsvorlaufteirperatur eingestellt werden kann. Der Ausgang der Mischstelle 36 ist einem elektronischen Sollwert-Glied 39 aufgeschaltet, das sowohl einen Minimal-Begrenzer für die Kesselvorlauftemperatur bildet als auch den gleitenden Bereich des Sollwertes der Kesselvorlauftemperatur ausgangsseitig liefert. Der konstante Sollwert der Minimalteinperatur ist mittels des Sollwertstellers 40 auf unterschiedlich gewünschte Werte einstellbar. Der Ausgang des Sollwert-Gliedes 39 ist de Regler 27 für die Kesselvorlauftemperatur aufgeschaltet und gibt in diesen Regler 27 den variablen Sollwert gemäP einer mittels der Sollwertsteller 37, 40 eingestellten itennlinie ein, die beispielsweise die Kennlinie 41 der Fig. 5 sein kann. Nachfolgend wird die Arbeitsweise der dargestellten Anlage wie folgt beschrieben.
Es sei angenommen, dass der Sollwertsteller 40 für die Minimalbegrenzung der Kesselvorlauftemperatur beispielsauf einen Wert von 50°C eingestellt, ist es in Fig. 5 durch den unteren horizontalen Kennlinienast 41' der vol: ausgezogen dargestellten Kennlinie 41 dargestellt ist.
Dieser Wert kann jedoch mittels des Sollwertstellers 40 verändert werden, beispielsweise zwischen 300C und 7000.
Der Minimalwert dieser Kesselvorlauftemperatur ist so einzustellen, dass die Kesselrücklauftemperatur unter normaler Omständen nicht auf Werte absinken kann, die übermäßige Kesselkorossion verursachen, was bei ölhefeuerten Kesseln besonders wichtig ist. Bei gasbefeuerten Kesseln können häufig niedrigere Minimalwerte für die Kesselriicklauftemperatur als bei ölbefeuerten Heizkesseln eingestellt werden. FallS in dem Kessel 10 abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel keine Heizgase auftreten, er beispielsweise ein von einer Fernheizanlage mit Wasser oder Dampf gespeister Wärmetauscher ist, kann auf eine Minimalbegrenzung der Kesselvorlauftemperatur auch ganz verzich.-tet werden.
Der Minimalbegrenzer 39 bewirkt, dass die Kesselvorlauftemperatur TKV nicht unter den eingestellten Minimalwert (TKV)min absinken kann, so dass die Kesselvorlaufterrperatur nur dann verstellbar wird, wenn die Heizungsvorlauftemperatur THV grösser als (TKV)min-#T ist, wobei dann die am ollwertsteller 37 eingestellte Temperaturdifferenz #T mittels des Reglers 27 ständig aufrechterhalten wird, so dass die Kesselvorlauftemperatur in dem Diagramm nach Fic.
in dem ansteigenden Kennlinienast 41'' stetig in Abhänsickeit des Sollwertes von THV, der als Führungsgrösse dient, geführt wird. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt die Kennlinie 41, dass eine konstante Temperaturdifferenz #T zwischen Kesselvorlauftemperatur und Heizungsvorlauftemperatur von 100C eingestellt ist.
Es versteht sich, dass die Kesselvorlauftemperatur nicht kleiner als die Heizungsvorlauftemperatur sein kann, so dass bei Einstellung einer Temperaturdifferenz aT die Heizungsvorlauftemperatur stets die niedrigere Temperatur hat.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist folglich die Kesselvorlauftemperatur bei Heizungsvorlauftemperaturen bis zu 400 mittels des Minimalbegrenzers/konstant gehalten und beginnt proportional zur Heizungsvorlauftemperatur mit einer Temperaturdifferenz von 10°C zu ihr zu steigen, wenn die Heizungsvorlauftemperatur über 400C ansteigt.
Falls die Kesselvorlauftemperatur den mittels des Maximal-Begrenzers 14 eingestellten Maximalwert erreicht, steict sie natürlich nicht mehr weiter an, so dass sich dann t weiter ansteigender Temperatur THV die Differenz # T im Kennlinienast 41"' stetig verkleinert und an dessen rechtsseitigem Ende zu Null wird, wobei in diesem Ausführungsbeisniel der horizontale obere Kennlinienast 41"' TKV = 110°C entspricht und bei THV = 100° C beginnt.
In Fig. 5 sind ferner noch zwei weitere Kennlinienäste 42, 43 strichpunktiert eingezeichnet, die ebenfalls zur Horizontalen geneigt sind, die jedoch nicht den Fall der Regelung einer konstanten Temperaturdifferenz zwischen Kesselvorlauftemperatur und Heizungsvorlauftemperatur betreffen, sondern den in vielen Fällen ebenfalls zweckmäßigen Fall betreffen, dass die Temperaturdifferenz zwischen Kesselvorlauftemperatur und HeizungsvorlauEtenperatur in dem ansteigenden Kennlinienbereich sich in Abhängigkeit der Heizungsvorlauftemperatur verändert, und zar verkleinert sich diese Temperaturdifferenz für den unteren Kennlinienast 43 mit zunehmender Heizungsvorlauftemperatur, wogegen sich diese Temperaturdifferenz für den oberen Kennlinienast 42 mit zunehmender Heizungsvorlauftemperatur vergrössert, wobei auch diese Veränderung der Kesselvorlaudtemperatur stets nur bis zu dem am Maximalbegrenzer 14 eingestellten Maximalwert erfolgt, der im Beispiel des Diagramms nach Fig. 5 11OOC beträgt. Die Kennlinien 41, 42, 43 werden in Aufwärts- und Abwärts-Richtung jeweils gleich durchlaufen.
Der Regler 27 öffnet und schliesst den Schalter 25 und schaltet damit den Brenner 12 aus und ein, wobei in bekannter Weise das Ein- und Ausschalten in Art einer Zweipunktregelung erfolgen kann, wobei jedoch der Sollwert der geregelten Temperatur entlang der eingestellten Kennlinie, beispielsweise entlang der Kennlinie 41 der Fig. 5 selbsttätig verstellt wird.
Falls der Kessel 10 gasbeheizt ist, kann der Regler 27 auch so ausgebildet sein, dass er die zum Brenner strörende zeitliche Gasmenge zur Anpassung an die jeweils benötigte Heizleistung verstellt. Beispielsweise kann in einem solchen Fall der Regler 27 zweckmäßig ein Proportionalregler sen der das Ventil-Glied eines tlagnetventiles in bei Proportionalreglern üblicher Weise je nach Regelabweichung verstellt. Ebenfalls eine Proportionalregelung kann vcrcesehen sein, falls der Kessel ein von einem Fernheizwerk mit primärem Wärmeträgermedium beschickter Wärmetauscher ist, wobei in diesem Fall die Durchflussmenge dieses 27 Primärträgermediums mittels eines vom Resler/anaesteuerter Ventiles stetig verstellt werden kann.
Anstatt dem Mischpunkt 36 den Sollwert von T HV aufzuschalten, kann man ihm ggfs. auch den Istwert von THV aufschalten, wie durch die strichpunktierte Leitung 35' dargestellt ist.
Der Regler 31 für die Raumtemperatur bzw. Heizungsvorlauftemperatur regelt die Raumtemperatur bzw. die Heizungsverlauftemperatur vollständig unabhängig von dem Regler 27 für die Kesselvorlauftemperatur, wobei natürlich die Kesselvorlauftemperatur Einfluss auf die jeweilige Einstellung des Mischventiles 15 hat, da sie das jeweils erforderliche Mischungsverhältnis mit Heizungsrücklaufwasser mit beeinflusst. Jedoch wirkt sich dies auf die Eigenschaften des Reglers 31 nicht aus.
Bei der erfindungsgemäR ausgebildeten Anlage sind die Wärmeverluste zumindest des Kessels und der Kesselvorlau+-leitung erheblich vermindert und es kann unter anderer auc ein besserer Wirkungsgrad des Kessels 10 infolge der i Mittel grösserem Temperaturdifferenz zwischen Heizgas und Wärmeträgermediums im Kessel erreicht werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht de Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit folgenden Unterschieden.
Anstelle des Vierweg-Mischventiles 15 ist ein Dreiweg-Yisc:aventil 15' in an sich bekannter Weise angeschlossen, d.h., dass seine beiden Zuflußstutzen an den Kesselvorlauf 16 und den Heizungsrücklauf 19 und sein einziger AbfluB-stutzen an den Heizungsvorlauf 18 angeschlossen ist.
Ferner ist keine Pumpe im Kesselvorlauf 16 enthalten,und der Temperaturfühler 29 für die Temperatur des Kesselvorlaufwassers ist in den Kessel 10 eingesetzt, so dass er die Temperatur des Kesselvorlaufwassers noch innerhalb des Kessels 10 fhlt.
Die Regelungen durch die Regler 27, 31 entsprechen im übrigen den Regelungen durch die Regler 27, 31 in Fig. 1 und auch die gesamte Betriebsweise entspricht der in Fig. 1, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Temperatur des zum Kessel strömenden Piicklaufwassers nicht angehoben wird und damit der Temperatur des Heizungsrücklaufwassers in der Leitung entspricht. Hierdurch kann die Temperatur des Kesselrücklaufwassers den Taupunkt der Heizgase im Kessel zeitweise unterschreiten, so dass diese Anlage in Verbindung mit nicht korrosionsanfälligen Kesseln vorzusehen ist oder man sieht eine Rücklaufanhebung durch einen Bypass im Kessel 10 oder zwischen der Kesselvorlaufleitung 16 und der Kesselrücklaufleitung 20 in an sich bekannter Weise zur Temperaturanhebung des Kesselrücklaufwassers vor.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist zwischen Kesselvorlauf 16 und Heizungsvorlauf 18 ein Durchflussmengensteuerventil 15'' zwischengeschaltet, dessen verstellbares Drossel-30 glied mittels eines Stellmotors/zwischen abgesperrt und maximal offen stetig verstellbar ist, so dass durch dieses die Steuerstelle bildende Ventil 15'' nicht die Temperatur des Heizungsvorlaufes 18 verstellt wird, sondern die zeitliche Menge des in den Heizungsvorlauf einströrrenden Wärmeträgermediums. Eine Pumpe 17 ist in den Kesselvorlauf zwischengeschaltet. Sie kann jedoch ebenso wie das Ventil 15'' auch an anderen Stellen im Kreislauf angeordnet sein.
Hier entspricht also de Kesselvorlauftemperatur stets der Heizungsvorlauftemperatur und die Temperatur des sücklaufwassers wird nicht angehoben oder kann ggfs. auch angehoben werden.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entsprechen der Regler 31 und das ihm vorgeschaltete proportionale Übertragungsglied 33 und der diesem vorgeschaltete Teirperaturfühler 32 zum Fühlen vorzugsweise der Raumtemperatur, jedoch ggfs. dem Fühlen der Aussentemperatur dienen kann, den entsprechenden gleichnumerierten Gliedern in Fig. '.
Die Kesselvorlauftemperatur wird wie in Fig. 2 mittels des Temperaturfühlers 29 gefühlt, jedoch einem Mischpunkt 36' aufgeschaltet, dem ferner noch mittels des Sollwertstellers 37 ein Sollwert aufgeschaltet wird, der dem Sollwert der Differenz zwischen einer Führungsgrösse für die Kesselvorlauftemperatur und der Kesselvorlauftemperatur entspricht.
DiesemMischpunkt 36' wird ferner in diesem Ausffihrungs beispiel noch der Sollwert S der durch das Ventil 15'' zu steuernden zeitlichen Strömungsmenge, d.h. der Sollwert der Stellung des verstellbaren Drosselgliedes des Ventlis 15'' aufgeschaltet. Anstatt des letzteren Sollwertes,der vom Ausgang des proportionalen Übertragungsgliedes 33 abgeleitet wird, kann dem Mischpunkt 36' agfs. der Istwert der Stellung des Drosselgliedes aufgeschaltet werden, wie es durch die strichpunktierte Linie 35' angedeutet ist.
Die Stellung des Drosselgliedes des Ventils15" wird mittels eines mit seiner von einem Stellmotor 30 angetriebener Stellwelle 42 gekoppelten Fühlers 21' gefühlt, dessen Ausgang den jeweiligen Istwert angibt. Dieser Istwert wird dem Regler 31 aufgedrückt und mit dem vom proportionalen Ubertragungsglied 33 kommenden Sollwert dieser Stellung verglichen und dann der Stellmotor 30 entsprechend so betätigt, dass jede auftretende Regelabweichung ausgeregelt wird. Die Führungsgrösse für die Führung der Kesselvorlauftemperatur ist in diesem Fall der Sollwert oder Istwert der Stellung der Stellwelle 42 des Ventils 15'', so dass dieser Sollwert bzw. dieser Istwert dem Mischpunkt 36' aufgedrückt und ihm dort die vom Glied 33 und vom Sollwertsteller 37 kommenden Signale additiv überlagert werden, wobei die Signale so sind, dass bei konstanter Differenz TgsI-S C auf der Leitung 44 ein stets gleich grosses Signal auftritt. Der Ausgang des Mischpunktes 36' wird dem Regler 27 mittels Leitung 44 zugeleitet. Der Realer 27 schaltet dann jeweils den Brenner so ein und aus, dass das Signal auf der Leitung 44 auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten wird, dessen Grösse mittels des Sollwertstellers 37 einstellbar ist.
Die voll ausgezogene Schaltung in Fig. 3 enthält keine Minimalbegrenzung der Kesselvorlauftemperatur, so dass die Kedselvorlauftemperatur über den gesamten Stellbereich des Reglers 31 und damit des Steuerventiles 15" auf die durch den Sollwertsteller 37 vorgegebene Differenz TKl,-S stetig geführt geregelt wird, wie es an einem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 durch die voll ausgezogene Kennlinie 45 dargestellt ist. Die Regelung oder Steuerung der Raumtemperatur erfolgt in an sich bekannter Weise mittels des Reglers 31.
Falls in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Miniralbegrenzung der Kesselvorlauftemperatur erwünscht ist, kann dies durch die strichpunktiert eingezeichnete Variante erreicht werden, deren Glieder 39, 40 im Prinzip den gleichnumerierten Gliedern der Fig. 1 entsprechen und dieselbe Funktion haben. Die vom Temperaturflihler 29 kommende Leitung ist bei dieser Variante anstatt an den Nischpunkt 36' in einen Istwert-Eingang des Reglers 27 geführt. Die Minimalbegrenzung erfolgt dann im Prinzip in der gleichen Weise wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 geschildert, so dass keine weiteren Erläuterungen notwendig sind. Es lassen sich dann beispielsweise Kennlinien erreichen, ane sie in Fig. 6 strichpunktiert eingezeichnet sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Heizur.gsanlage dargestellt, die in ihren Einzelheiten mit Ausnahme einer Erweiterung der Steuer- und Regelschaltung der Anlage nach Fig. 1 entspricht.
Die Anlage nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, dass ihre Schaltung zusätzliche Schaltungsglieder zur Minimalbegrenzung der Kesselrücklauftemperatur 31 aufweist und der Regler/einen dritten Eingang hat. Es wird deshalb im weiteren nur der hierdurch bedingte Unterschied näher beschrieben. Die übrigen Regelungen und Steuerungen entsprechen denen nach Fig. 1.
Diese Anlage hat ausser den Temperaturfühlern 21, 29, 32 noch einen Temperaturfühler 46 zum Fühlen der Temperatur TKR des Kesselrücklaufwassers.
Der Ausgang dieses Temperaturfühlers 46, der beispielsweise ein temperaturabhängiger Widerstand sein kann, wird den beiden Leitungen 49, 50 zugeleitet. Die untere Leitung 49 führt zu einem additiven Nischpunkt 51, wo dem Signal des Fühlers 46 ein mittels eines Sollwertstellers 52 eistellbares konstantes Signal für eine erste Temperatur TKpn des Kesselrücklaufmediums (siehe auch Diagramm nach Fig. 7) überlagert wird und das resultierende Signal wird einem Proportional-Ubertragungsglied 53 aufgedrückt, welches es proportional verstärkt und auch der Anpassung dient. Der Ausgang des Gliedes 53 ist der vom Mischpunkt 36 zum Glied 39 führenden Leitung 61 aufgeschaltet.
Die andere Leitung 50 führt zu einem Mischpunkt 54, wo diesem Signal ein konstantes Signal für eine zweite Temperatur TKR2 des Kesselrücklaufmediums überlagert wird, das von einem Sollwertsteller 55 eingegeben wird. Das resultierende Signal wird einem einstellbaren Minimal-Begrenzer 57 aufaedrückt, dessen Funktion weiter unten anhand des Diagramms der Fig. 7 noch näher erläutert wird. Der Ausgang dieses Minimal-Begrenzers 57 wird einem dritten Eingano des Reglers 31 zugeleitet. Dieser Regler 31 regelt die Raumtemperatur oder die Heizungsvorlauftemperatur entsprechend den vom proportionalen Übertragungsglied 33 kommenden Sollwert,von THV, wobei jedoch infolge seines dritten Eingangs dieser Regler 31 eine Doppelfunktion ausübt, indem er bei und unterhalb des eingestellten ttinimalwertes TKR2 der Kesselrücklauftemperatur ganz oder im wesentlichem nur nach den vom Minimal-Begrenzer 57 kommenden Signalen zur Verstellung des Mischventiles 15 arbeitet, wogegen ab der Temperatur TKR2 aufwärts T HV wie in Fig. 1 geregelt wird, indem die anderen beiden Eingänge des Reglers 31,- die an die Leitungen 34, 62 angeschlossen sind, massgebend für seinen Ausgang sind.
Die Arbeitsweise dieser Anlage nach Fig. 4 wird nachfolgend noch näher beschrieben, soweit es Abweichungen von der Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 1 betrifft.
Solange die Kesselrücklauftemperatur TKR grösser als TKR1 ist, sind sämtliche Glieder, die durch den Ausgang des Temperaturfühlers 46 beeinflussbar sind, wirkungslos, so dass diese Anlage wie die nach Fig. 1 arbeitet. Wenn dagegen die Kesselrücklauftemperatur den eingestellten Wert TKRl erreicht hat und beginnt ihn zu unterschreiten, werden die Glieder 52, 53 der Schaltung wirksam, welche Einfluss auf die Kesselvorlauftemperatur nehmen und bewirken, dass die Kesselvorlauftemperatur nunmehr nicht mehr oder nicht mehr nennenswert vom Sollwert oder Istwert der Heizungsvorlauftemperatur abgleitet wird, sondern die Führung für die Kesselvorlauftemperatur wird nunmehr ausschliesslich oder massgeblich vom Sollwertsteller 52 über das proportionale übertragungsglied 53 und das Ubertraqungsglied 39 so über nommen, dass die Kesselvorlauftemperatur TKV ah TKR1 bis zu TKR2 sehr steil erhöht wird, wie es an einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 durch den Kennlinienast 60 dargestellt ist, wo TKR1 = 600C und TKR2 = 500C

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sich TKV in dieser Bereich von 600C bis auf seinen vom Plaximalbegrenzer 14 bestimmten Maximalwert von 1100C erhöht. hierdurch wird die Anhehung der Kesselrücklauftemperatur verbessert, wobei dieser Zustand, wo TKR kleiner als 60 C ist, an sich nur sehr selten und relativ kurzzeitig auftritt, insbesondere beim Anfahren der nlage oder beim Übergang von Nachtabsenkung auf Taganhebung, so dass die Anlage normalerweise wie die Anlage nach Fig. 1 arbeitet und fast immer die Kesselvorlauftemperatur zum Teil sogar sehr erheblich unter ihrem Maximalwert liegt. Durch die sichere Gewährleistung einer relativ hohen Kesselrücklauftemperatur bzw. beim Anfahren einer kalten Anlage durch das schnelle Erreichen einer relativ hohen Kesselrücklauftemperatur wird der Kesselkorrosion äusserst wirksam entgegengetreten.
Es ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch vorgesehen, Jass im Bereich unterhalb der Temperatur TKR2 der Regler 31 nicht mehr oder zumindest nicht mehr im weseitlichen den über die Leitungen 34 und 62 kommenden Sianalen gehorcht, sondern das vom Minimalbegrenzer 57 kommende Signal diese beiden anderen Signale abstellt oder zumindest in ihrer Auswirkung durch dessen proportionale Überlagerung oder auf sonstige Weise wesentlich reduziert, derart, dass bei Das Mischventil 15/der Temperatur TKR2 stets so gesteuert wird, dass diese Temperatur T KP2 nicht nennenswert unterschritten wird, so dass die in Fig. 7 als ein Beispiel eingezeichnete Linie 60' die minimale Kesselrücklauftemperatur TKR2 angibt, die bei allen >'ischventilstellungen S'vorliegen kann. In Fig. 7 ist mit S'die prozentuale Stellung der Stellwelle des Mischventils 15 bezeichnet.
Im Grenzfall S-0 wird der Ausfluss in den Heizungsvorlauf aus dem Mischventil 15 vollständig abgesperrt, so dass das gesamte Kesselvorlaufwasser in den Kesselrücklauf gelangt. Beim Anfahren einer kalten Anlage kann deshalb zunächst nur das im Kesselkreislauf befindliche Wasser durch den Kessel 10 erwärmt werden, was folglich sehr rasch erfolgt und erst bei Überschreiten der Temperatur TKR2 beginnt das Mischventil 15 zu öffnen, wobei jeder erneute Versuch, die Temperatur TKR2 zu unterschreiten, sofort durch durch entsprechende Verstellung des Mischventils 15 selbsttätig wieder begegnet wird.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Heizungsanlage zum Beheizen von Räumen von Gebäuden oder dergleichen, bei dem das Wärmeträgermedium eine Wärmequelle durchströmt und diese als Kesselvorlauffluidum verlässt, und bei dem die in einen Heizungsvorlauf einströmende zeitliche Wärmemenge durch ein für das es durchströmende Wärmeträgermedium eine Steuerstelle bildendes Steuerventil in Sbhangigkeit von selbsttätig erzeugten Steuer- oder Regelbefehlen zur Raumtemperaturregelung oder zur witterungsgeführten bzw. aussentemperaturgeführten cteverung oder Regelung der Heizungsvorlauftemperatur gesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Temperatur des Kesselvorlaufmediums in Abhänaigkeit einer mit der in den oder einen Heizungsvorlauf einstrcrer.-den zeitlichen Wärmemenge in Beziehung stehenden Führuncsgrösse umindest in einem Kennlinienbereich in zur in den Heizungsvorlauf einströmenden zeitlichen Wärmemenge aleichsinniger Richtung stetig verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kesselvorlaufmediums auf einen vorbestirrrten Minimalwert begrenzt wird, der grösser als die zu sturnde oder regelnde Raumtemperatur ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stetige Veränderung der Kesselvorlauftemperatur über den gesamten Verstellbereich der in den Heizungsvorlauf einströmenden Wärmemenge erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kesselrücklaufmediums durch Beimischung von Kesselvorlaufmedium angehoben und bei Unterschreiten einer ersten Temperatur (T ) des Kesselrücklaufmediums die Temperatur des Kessel-KP1 vorlaufmediums mit abnehmender Temperatur des Fesselrücklaufn,ediums bis zu einem vorbestimmten Wert stetig erhcht wird, , und dass vorzugsweise ein weiteres Absinken der Kesselrtcklauftemeeratur durch entsnrechende Steuerung der Beimischung verhindert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kesselvorlaufmedium an der Steuerstelle gesteuert Heizungsrücklaufmedium zur Temperaturbeeinflussung beigemischt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fithrungsgrösse der Istwert der EIeizungsvorlauf- oder Heizungsriicklauftemperatur ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgrösse der Sollwert der Heizungsvorlauf- oder Heizungsrücklauftemperatur ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekenrzeichnet, dass das Wärmeträgermedium an der Steurstelle mischungsfrei mengengesteuert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgrösse der Istwert oder Sollwert der Stellung eines Steuergliedes der Steuerstelle ist.
10. Heizungsanlage, welche eine Raumtemperaturregel- oder -steuervorrichtung zum Regeln oder Steuern mindestens eier Raumtrperatur, ferner einen Kessel oder dergleichen, dessen Kesselvorlaufmedium temperaturgeregelt ist, und ein Steuerventil zum Steuern der in einen Heizungsvorlauf einströmenden zeitlichen Wärmemenge, das das Stellglied der Raumtemperaturregel- oder -steuervorrichtuna ist, aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Kesselvorlauftemperatur in Abhängigkeit eier mit der in den oder einen Heizungsvorlauf der Anlage einströmenden zeitlichen Wärmemenge in Beziehung stehenden Führungsgrösse zumindest in einem Kennlinienbereich stetig verändert wird.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein Mehrweg-Mischventil (15, 15') ist.
12. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein Mengensteuerdurchflussventil (15'') ist.
13. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Heizungsvorlauf- oder Heizungsrücklaufteitperatur die Führungsgrösse ist.
14. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert der Heizungsvorlauf- oder Heizunsrücklauftemperatur die Führungsgrösse ist.
15. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert oder Istwert der Stellung des steuerbarer, beweglichen Gliedes des Steuerventils (15'') die Führungsgrösse für die Kesselvorlauftemperatur ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kesselvorlauftemperatur mittels einer Terperaturbegrenzungseinrichtung (39, 40) auf eine vorbestimmbare Mindesttemperatur begrenzbar ist, die höher als die Raumtemperatur ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kesselrücklaufmedi':rr.

und geruhlt durch Beimisachung von Kesselvorlaufmedium erhöht wird und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Kesselrücklauftemperatur die Temperatur des Kesselvorlaufmediums mit /Temperatur abnehmender des Kesselrücklaufmediums bis zum Erreichen einer tfaximaltemperatur des Kesselvorlaufmediums stetig erhöht wird (Fig. 4, 7).
18. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regelbereich der Kesselvorlaufterrperatur, in welchem deren Sollwert stetig geändert wird, auf mindestens einem Teilbereich dieses Regelbereiches eine ungefahr konstante Differenz zwischen Führungsgrösse und Kesselvorlauftemperatur eingehalten wird.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pegelbereich der Kesselvorlauftemperatur, in welchem deren Sollwert stetig geändert wird, auf mindestens einem Teilbereich dieses Regelbereiches die Differenz zwischen Führungsgrösse und Kesselvorlauftemperatur in Richtung zunehmender Kesselvorlauftemperatur stetig, vorzugsweise ungefähr linear, verändert, vorzugsweise verkleinert wird.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 10 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kesselrücklaufmediums gefühlt und bei Absinken auf eine untere, vorbestimmte zweite Temperatur (TKR2) ein Unterschreiten, nicht jedoch ein Uberschreiten, dieser zweiten Temperatur durch geregelte variable Beimischung von Kesselvorlaufmedium verhinderbar ist.

L e e r s e i t e