DE2529858C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Wärmeübertragungsanlage - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer WärmeübertragungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Wärmeübertragungsanlage mit einem umlaufenden
Wärmeträger, wobei die Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur gemessen und die Vorlauftemperatur
in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur geregelt wird,
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und zwar insbesondere zum Betrieb einer
Wasserzentralheizung.
Nach der DE-OS 23 05 502 ist ein Verfahren zur thermostatischen Durchflußregelung bei einer Fernheizung
bekannt, bei dem lediglich die Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Sekundärkreises gemessen und
deren Differenz zur Gewinnung einer Regelgröße gebildet wird. Ziel des bekannten Verfahrens ist es,
Einbußen in der Wärmeleistung des Verbrauchers oder Überhitzungen, Dampfschläge und dergleichen zu
vermeiden und die Vorlauf temperaturen auf vorgegebenen Werten zu halten. Das bekannte Regelverfahren
dient also im wesentlichen dazu, das Vorlaufwasser des zur Heizung dienenden Sekundärkreises etwa konstant
zu halten. Da die Vorlauftemperatur der tiefsten zu erwartenden Außentemperatur anzupassen ist, sind die
Heizkörper insbesondere in der Übergangszeit wegen
ι ο der hohen Vorlauftemperatur unangenehm heiß.
Aus der DE-OS 18 03 248 ist es bekannt, wie die Regelung eines Heizungskreislaufes durch Bestimmung
der Vor- und Rücklauftemperatur sowie der Raumtemperatur erfolgt. Während die Regeleinrichtung eine
vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf aufrechterhält, dient ein Raumthermostat
zur Betätigung eines Drosselventils, welches die Umlaufmenge des Heizungswassers in Abhängigkeit
von der Raumtemperatur steuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Regeln einer
Wärmeübertragungsanlage zu schaffen, das bzw. die mit möglichst tiefer Vorlauftemperatur in Abhängigkeit
vom Wärmeverbrauch optimal und zuverlässig betrieben werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
der Wärmeträger mit einer im wesentlichen konstanten Umlaufmenge durch die Wärmeübertragungsanlage
befördert wird, daß jeder Vorlauftemperatur eine vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen Vor- und
Rücklauftemperatur zugeordnet ist und die Vorlauftemperatur abgesenkt wird, wenn diese Temperaturdifferenz
unterschritten wird, bzw. angehoben wird, wenn diese Temperaturdifferenz überschritten wird, und daß
die untere Grenze der Vorlauftemperatur durch eine vorgegebene Mindesttemperatur festgelegt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine Wärmeübertragungsanlage, insbesondere
eine Zentralheizungsanlage, zuverlässig und optimal zu regeln, wobei als einzige Regelgröße die Temperaturdifferenz
zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur des Wärmeträgers bzw. des Heizungswassers
benötigt wird. Die Regelung erfolgt dabei allein in Abhängigkeit vom tatsächlichen Wärmeverbrauch.
Beim Betrieb der Wärmeübertragungsanlage kann stets mit der tiefstmöglichen Vorlauftemperatur
gefahren werden, wodurch erhebliche Energieeinsparungen möglich sind.
Um auch im Bereich der vorgegebenen Mindesttemperatur eine exakte Ein- bzw. Ausschaltung der
Temperaturdifferenz zu erhalten, kann die Vorlauftemperatur bei Erreichen der vorgegebenen Mindesttemperatur
in einem vorgegebenen Bereich zwischen Mindesttemperatur und einem eingestellten Schwellwert
auf- und abgefahren werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die insbesondere zum Betrieb
einer Wasserzentralheizung vorgesehen ist, ist gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler, der die
Vorlaufwassertemperatur bestimmt, einen Temperaturfühler, der die Rücklaufwassertemperatur bestimmt, ein
Steuergerät, welches entsprechend der ermittelten Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur einstellt,
sowie mindestens einen mit dem Steuergerät verbundenen Grundlastfühler zur Festlegung der Mindesttemperatur
des Heizwassers.
Vorzugsweise sind zwei Grundlastfühler vorgesehen,
Vorzugsweise sind zwei Grundlastfühler vorgesehen,
die im Vorlauf und Rücklauf angeordnet sind. Mit diesen Grundlastfühlern wird erreicht, daß die Vorlauftemperatur
zwischen der Mindesttemperatur und einem eingestellten Schwellwert auf- und abgefahren werden
kann.
Zur Einstellung der Vorlauftemperatur kann ein Vierwege-Mischerventil vorgesehen sein, welches über
das Steuergerät mit Hilfe eines Motors betätigbar ist.
Um spontane Temperaturänderungen in der Vorlaufleitung zu vermeiden, ist zwischen Motor und
Steuergerät ein Zeitrelais geschaltet, durch welches sichergestellt ist, daß das Ventil verzögert anspricht, um
dem Heizungskreislauf genügend Zeit zur Anpassung zu geben. Die Einstellung des Zeitrelais ist anlagebedingt,
wobei für einen kurzen Kreislauf kurze Ansprechzeiten und für einen langen Kreislauf lange Ansprechzeiten
erforderlich sind.
In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar eine Regelungseinrichtung für eine Warmwasseizentralheizungsanlage
gezeigt.
Das Heizwasser kommt dabei über eine Leitung 2 aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Heizkessel,
der mit Koks- oder ölfeuerung arbeitet und Heizwasser konstanter Temperatur erzeugt. Über ein Vierwege-Mischerventil
4 gelangt das Heizwasser in die Vorlaufleitung 6, in welcher es mit Hilfe einer Pumpe 8 durch das
Heizungsnetz gedrückt wird. Eine entsprechende Rücklaufleitung 10 mündet ebenfalls in das Mischerventil
4, von wo aus das Rücklaufwasser je nach Ventilstellung über eine Zulaufleitung 12 in den
Heizkessel gelangt oder auch ganz oder teilweise in die Vorlaufleitung 6 zurückgeführt wird.
Die Stellung des Vierwege-Mischerventils 4 wird durch die Temperaturdifferenz zwischen Vorlaufwasser
und Rücklaufwasser gesteuert.
Die Steuerung erfolgt mit Hilfe eines Steuergerätes 14, dem die Temperaturwerte über einen Vorlauffühler
16 und einen Rücklauffühler 18 zugeführt werden. Ferner sind Grundlastfühler 20 und 22 im Vorlauf und
Rücklauf vorgesehen, die ebenfalls mit dem Steuergerät 14 verbunden sind. Das Steuergerät 14 betätigt einen
Motor 24, der das Mischerventil 4 je nach ermittelter Temperaturdifferenz derart einstellt, daß mehr oder
weniger Rücklaufwasser dem Vorlauf beigemischt wird. Wenn die eingestellte Temperaturdifferenz von beispielsweise
10° nicht gehalten werden kann und das Rücklaufwasser nur 8° kälter ist als das Vorlaufwasser,
so wird das Ventil in der Weise verstellt, daß ein größerer Anteil des Rücklaufwassers dem Vorlauf
zugemischt wird. Wenn infolge eines Wärmeeinbruchs die Energieabnahme so gering wird, daß die Temperaturdifferenzsteuerung
nicht mehr arbeitet, so wird der gesamte Rücklauf in den Vorlauf geleitet, bis das
umlaufende Heizwasser die eingestellte Mindesttemperatur erreicht die durch die Grundlastfühler dem
Steuergerät 14 mitgeteilt wird. Nach Erreichen dieser Mindesttemperatur pendelt die Anlage zwischen dieser
Temperatur und einem höherliegenden Schwellwert bis sich der Energiebedarf wieder erhöht und die
Grundlaststeuerung durch die Temperaturdifferenzregelung abgelöst werden kann.
Das Auf- und Abfahren im Grundlastbereich hat außer wärmetechnischen Vorteilen auch den Vorzug,
daß beispielsweise am Heizkörper angebrachte Thermostatventile häufiger betätigt werden, was zur
Erhaltung der Funktionsfähigkeit dieser Ventile erforderlich ist.
Um zu vermeiden, daß es beim Öffnen des Mischerventils, welches die Leitung 2 mit der Vorlaufleitung
6 verbindet, zu einem spontanen Temperaturanstieg kommt, wird das Mischerventil 4 mit Hilfe des
Motors 24 nur allmählich aufgefahren, und zwar mit Hilfe eines dem Steuergerät nachgeschalteten Zeitschalters
26, welcher den Motor 24 in der Öffnungsphase je nach einer kurzen Laufzeit wieder abschaltet.
Dadurch werden einmal Heizungsgeräusche weitgehend vermieden und zum andern ist gewährleistet, daß
eine konstante Durchmischung im gesamten Kreislauf erfolgt und somit eine brauchbare Temperaturmessung
möglich ist.
Das Steuergerät ist mit einer Zeitschaltuhr für Tagesprogramm mit Nachtabsenkung oder auch für ein
Wochenendprogramm ausgestattet. Die Nacht- bzw. Wochenendabsenkung kann einfach dadurch erfolgen,
daß die Temperaturdifferenz größer gewählt wird oder daß man die vorgegebene Mindesttemperatur senkt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen worden, daß stets Heizwasser konstanter
Temperatur vorliegt, welches entsprechend den Erfordernissen durch anteilige Mischung mit Rücklaufwasser
auf ein bestimmtes Temperaturniveau abgesenkt wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Heizkessel,
beispielsweise bei elektrischer Heizung, so zu fahren, daß das aus dem Kessel kommende Heizwasser bereits
die entsprechende Vorlauftemperatur hat. In diesem Falle könnte auf ein Mischerventil verzichtet werden.
Das Steuergerät 14 müßte dann so ausgestaltet sein, daß es die jeweilige Energiezufuhr zum Heizkessel einstellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Regeln einer Wärmeübertragungsanlage mit einem umlaufenden Wärmeträger,
wobei die Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur gemessen und die Vorlauftemperatur in
Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger mit einer im wesentlichen konstanten
Umlaufmenge durch die Wärmeübertragungsanlage befördert wird, daß jeder Vorlauftemperatur eine
vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur zugeordnet ist und die
Vorlauftamperatur abgesenkt wird, wenn diese Temperaturdifferenz unterschritten wird, bzw. angehoben
wird, wenn diese Temperaturdifferenz überschritten wird, und daß die untere Grenze der
Vorlauftemperatur durch eine vorgegebene Mindesttemperatur festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlauftemperatur bei Erreichen
der vorgegebenen Mindesttemperatur unter Ausschaltung der Temperaturdifferenzsteuerung in
einem vorgegebenen Bereich zwischen der Mindesttemperatur und einem eingestellten Schwellenwert
auf- und abgefahren wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zum Betrieb einer
Wasserzentralheizung, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (16), der die Vorlaufwassertemperatur
bestimmt, einen Temperaturfühler (18), der die Rücklaufwassertemperatur bestimmt, ein Steuergerät
(14), welches entsprechend der ermittelten Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur einstellt,
sowie mindestens einen mit dem Steuergerät (14) verbundenen Grundlastfühler (20; 22) zur
Festlegung der Mindesttemperatur des Heizwassers.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei Grundlastfühler (20, 22), die im Vorlauf
und Rücklauf angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der
Vorlauftemperatur ein Vierwege-Mischerventil (4) vorgesehen ist, welches über das Steuergerät (14)
mit Hilfe eines Motors (24) betätigbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Motor (24) und Steuergerät
(14) ein Zeitschalter (26) geschaltet ist.
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