DE3820429A1 - Verfahren zum betrieb einer heizungsanlage sowie heizungsanlage - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer heizungsanlage sowie heizungsanlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hei­ zungsanlage gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.
Verfahren und Heizungsanlage der eingangs genannten Art sind bekannt, so beispielsweise aus der DE-PS 25 49 561. Bei dem dort beschriebenen Verfahren und der Einrichtung wird die Schalttemperaturgröße eines Zweipunktreglers in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsanforderung zu unteren Leistungs­ bereichen hin vergrößert, um die Brennerlaufzeiten in unte­ ren Leistungsbereichen zu vergrößern. Das dort beschriebene Verfahren und die entsprechende Einrichtung weisen aber den Nachteil auf, daß sie die Kesselminimaltemperatur unberück­ sichtigt lassen, so daß zwar längere Brennlaufzeiten in den unteren Leistungsbereichen gegeben sind, die jedoch vielfach zu kurz sind, um die Kesselminimaltemperatur zu erreichen. Dies führt zu Kondensationsbildung im Heizkessel und die Fol­ ge davon sind Korrosion.
Zur Vermeidung der obigen Nachteile ist es weiter bekannt, die Schalttemperaturgröße über den ganzen Betriebsbereich wenigstens annähernd konstant zu halten und in einem ersten Betriebsbereich oberhalb der Kesselminimaltemperatur der Heiz­ kurve zu folgen und in einem zweiten Temperaturbereich unter­ halb der Kesselminimaltemperatur nicht mehr der Heizkurve zu folgen, sondern der Kesselminimaltemperatur. Dies führt allerdings dazu, daß bei reduziertem Betrieb, beispielswei­ se in der Übergangszeit oder bei Frostschutz, die Heizwasser­ temperatur zu hoch ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Heizungs­ anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß trotz Berücksichtigung der Kesselminimaltemperatur die Heizwasser­ temperatur nicht zu hoch ist, wodurch Heizenergie eingespart werden kann und sich optimale Schaltbedingungen ergeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß:
  • a) bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1; und
  • b) bei der eingangs genannten Heizungsanlage durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 5
gelöst.
Dadurch, daß man auch im zweiten Betriebsbereich den Heiz­ kessel und den Brenner primär nach der Heizkurve betreibt, die ja den optimalen Leistungsbedarf in Abhängigkeit von der Außentemperatur angibt, kann der Heizkessel auf tiefere Tem­ peraturen abfallen, bevor der Brenner wieder einschaltet und den Heizkessel auf die Kesselminimaltemperatur plus konstan­ ter Temperaturgröße aufheizt. Im Mittel gesehen ergeben sich dadurch tiefere Heizkessel- und Vorlauftemperaturen für das Wärmeabgabesystem. Dennoch kommt es zu keiner schädlichen Kon­ densatbildung in dem Heizkessel, da der Heizkessel stets um eine konstante Temperaturgröße über die Kesselminimaltempe­ ratur aufgeheizt wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 und der Heizungsanlage in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben.
Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2, da durch das Abschalten der Umwälzpumpe wäh­ rend des Aufheizens die Aufheizung schneller erfolgt, so daß die Bildung von Kondensat bzw. die Beseitigung etwaiger Kon­ densatreste schneller erfolgt.
Die Kesseltemperatur kann gemäß Anspruch 3 entweder direkt am Kessel gemessen werden oder gemäß Anspruch 4 am Vorlauf des Wärmeabgabesystems, wobei dann die Umwälzpumpe während des Aufheizens nicht vollständig ausgeschaltet werden kann, sondern in reduziertem Betrieb weiterlaufen muß.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigt
Fig. 1 das Schema einer Heizungsanlage ohne Misch­ vorrichtung;
Fig. 2 das Schema einer Heizungsanlage mit Misch­ vorrichtung;
Fig. 3 das Regeldiagramm einer Heizungsanlage in Abhängigkeit von der Außentemperatur;
Fig. 4 die Heizkesseltemperatur im Betriebszu­ stand B x der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Zeit; und
Fig. 5 das Betriebsdiagramm des Brenners und der Umwälzpumpe nach dem Verfahren gemäß Fig. 4.
Die Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage, die einen Heizkessel 2 aufweist, der von einem Brenner 4 beheizt wird. An dem Heiz­ kessel 2 ist ein Wärmeabgabesystem 6 über einen Vorlauf 8 und einen Rücklauf 10 angeschlossen. Im Vorlauf 8 ist eine Umwälzpumpe 12 angeordnet. Ein Regler 14 dient zur Steuerung der Heizungsanlage und ist einerseits über eine Leitung 16 mit dem Brenner 4, über eine Leitung 18 mit einem Tempera­ turfühler 20 für die Außentemperatur T A , über eine Leitung 22 mit der Umwälzpumpe 12 und über eine Leitung 24 mit einem Temperaturfühler 26 für die Heizkesseltemperatur T K verbun­ den. Anstelle der Leitung 24 und des Temperaturfühlers 26 kann eine Leitung 28 für einen Temperaturfühler 30 vorgesehen sein, der im Vorlauf 8 nach der Umwälzpumpe 12 angeordnet ist und die Temperatur T K′ , des Heizkessels 2 mißt.
Die Heizungsanlage der Fig. 2 entspricht jener der Fig. 1, wobei zusätzlich vor der Umwälzpumpe 12 im Vorlauf 8 eine Mischvorrichtung 32 angeordnet ist, die mit einer Bypasslei­ tung 34 mit dem Rücklauf 10 verbunden ist und über eine Lei­ tung 36 am Regler 14 angeschlossen ist.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Betrieb der Heizungsanla­ ge gemäß Fig. 1 beschrieben. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Heizungsanlage gemäß einer Heizkurve K H betrieben, die die optimale Heizkesseltemperatur T K in Abhängigkeit von der Außentemperatur T A angibt.
Der Regler 14 ist mit einem nicht näher dargestellten Schalt­ glied ausgerüstet, welches auf die Kesselminimaltemperatur T kmin eingestellt ist und welches den Regler wechselweise zwi­ schen einem ersten Betriebsbereich B 1 und einem zweiten Be­ triebsbereich B 2 umschaltet. Im ersten Betriebsbereich B 1 erfolgt die Steuerung der Heizungsanlage anhand der Heizkurve K H . Unterschreitet die Heizkesseltemperatur T K bei gegebener Außentemperatur T A die Heizkurve K H , so wird der Brenner 4 eingeschaltet und brennt bei laufender Umwälzpumpe 12 solange bis die Heizkesseltemperatur um die Schalttemperaturgröße
S 1 = Δ T kon
über die Abschaltkurve K A angestiegen ist. Im zweiten Be­ triebsbereich B 2, in dem die Heizkurve K H unterhalb der Kes­ selminimaltemperatur T kmin liegt, setzt sich die Schalttem­ peraturgröße S 2 zusammen aus der Temperaturdifferenz Δ T var zwischen der Heizkurve K H und der Heizkesselminimaltemperatur T Kmin plus der wenigstens annähernd konstanten Temperatur­ größe Δ T kon gemäß der Formel
S 2 = Δ T kon + Δ T var
Für den in Fig. 3 angedeuteten Betriebszustand B x ergibt sich damit gemäß Fig. 4 ein Kurvenverlauf K TKx der Kessel­ temperatur, der zwischen der Heizkurve K H und der Abschalt­ kurve K A hin- und herpendelt. Wie aus den zugehörigen Be­ triebsdiagrammen der Fig. 5 für den Brenner 4 und die Umwälz­ pumpe 12 hervorgeht, wird beim Absinken der Heizkesseltempe­ ratur T K unter die Heizkurve K H die Umwälzpumpe ausgeschaltet (Phase U 2 x ) und gleichzeitig der Brenner eingeschaltet (Phase F 1 x ). Nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur T Kmin wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet (Phase U 1 x ). Das Abschalten des Brenners erfolgt erst nach Überschreiten der Abschaltkurve K A (Phase F 2 x ). Aus dem Kurvenverlauf der Fig. 4 ergibt sich, daß die Heizkesseltemperatur T K im zweiten Betriebsbereich B 2 gesamthaft niederer gehalten werden kann als nach dem Betriebsverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem sie lediglich im Bereich T kon zwischen der Heiz­ kesselminimaltemperatur T kmin und der Abschaltkurve K A hin- und herpendeln müßte.
Die Heizungsanlage gemäß der Fig. 2 wird in analoger Weise wie die Heizungsanlage gemäß Fig. 1 betrieben, wobei zu­ sätzlich zum Ein- und Ausschalten der Umwälzpumpe 12 synchron auch die Mischvorrichtung 32 ein- und ausgeschaltet wird.
Für den Fall, daß zur Messung der Heizkesseltemperatur T k 1 anstelle des Temperaturfühlers 26 im Heizkessel 2 ein Tempe­ raturfühler 30 im Vorlauf 8 des Wärmeabgabesystem 6 verwendet wird, darf die Umwälzpumpe 12 in der Aufheizphase nicht ganz abgeschaltet werden, sondern muß auf reduzierten Betrieb umgeschaltet werden.
Der hier verwendeten Begriff Schaltglied ist in allgemeinster Form zu verstehen und erstreckt sich insbesondere auch auf elektronische Steuerungen und Programme.
Bezugszeichenliste
2 Heizkessel
4 Brenner
6 Wärmeabgabesystem
8 Vorlauf
10 Rücklauf
12 Umwälzpumpe
14 Regler
16 Leitung für 4
18 Leitung für 20
20 Temperaturfühler für T A
22 Leitung für 12
24 Leitung für 26
26 Temperaturfühler für T K
28 Leitung für 30
30 Temperaturfühler für T K ′
32 Mischvorrichtung
34 Bypassleitung
36 Leitung für 32
B 1 erster Betriebsbereich
B 2 zweiter Betriebsbereich
B X  Betriebszustand bei Außentemperatur T Ax
F 1 x  Brenner "ein" bei B x
F 2 x  Brenner "aus" bei B x
K A  Abschaltkurve
K H  Heizkurve
K TKx  Verlauf Heizkesseltemperatur bei B X bzw. T Ax
S Schalttemperaturgröße
S 1 Schalttemperaturgröße in B 1
S 2 Schalttemperaturgröße in B 2
T A  Außentemperatur
T K  Heizkesseltemperatur im Heizkessel 2
T K 1 Heizkesseltemperatur im Vorlauf 8
T kmin  Heizkesselminimaltemperatur
Δ T kon  konstante Temperaturgröße
Δ T var  variable Temperaturgröße
U 1 x  Umwälzpumpe "ein" bei B X
U 2 x  Umwälzpumpe "aus" bei B x

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, wobei ein Wär­ meabgabesystem (6) über einen Vor- (8) und einen Rücklauf (10) mit einem intermittierend befeuerten Heizkessel (2) verbunden ist, wobei ein Brenner (4) des Heizkessels (2) bei Unterschreiten der Heizkesseltemperatur (T K ) unter eine Heizkurve (K H ) eingeschaltet und nach Erreichen einer Schalttemperaturgröße (S) wieder ausgeschaltet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalttemperaturgröße (S 1) in einem ersten Betriebsbereich (B 1), in dem die Heizkurve (K H ) oberhalb einer Heizkesselminimaltemperatur (T Kmin ) liegt, eine wenigstens annähernd konstante Temperaturgrö­ ße (Δ T kon ) ist, und sich in einem zweiten Betriebsbe­ reich (B 2), in dem die Heizkurve (K H ) unterhalb der Heiz­ kesselminimaltemperatur (T Kmin ) liegt, zusammensetzt aus der Temperaturdifferenz (Δ T var ) zwischen Heizkesselmini­ maltemperatur (T Kmin ) und Heizkurve (K H ) plus der wenig­ stens annähernd konstanten Temperaturgröße (Δ T kon ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei Verwendung einer Umwälz­ pumpe (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (12) im zweiten Betriebsbereich (B 2) eingeschaltet bleibt, bis die Heizkesseltemperatur (T K ) die Heizkurve (K H ) unter­ schreitet, dann wird der Brenner (4) eingeschaltet und die Umwälzpumpe (12) ausgeschaltet oder auf Reduktionsbetrieb geschaltet bis die Heizkesseltemperatur die Heizkesselmi­ nimaltemperatur (T Kmin ) erreicht hat, daraufhin wird die Umwälzpumpe (12) wieder ein- oder auf Vollbetrieb geschal­ tet und der Brenner (4) nach Erreichen der Schalttempera­ turgröße (S 2) wieder abgeschaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkesseltemperatur (T K ) am Heizkessel (2) gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkesseltemperatur (T K ) im Vorlauf (8) gemessen wird.
5. Heizungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Pa­ tentanspruch 1, enthaltend einen Heizkessel (2) mit einem Brenner (4), wobei am Heizkessel (2) ein Wärmeabgabesystem (6) über einen Vor- (8) und einen Rücklauf (10) angeschlos­ sen ist, und mit einem mindestens den Brenner (4) gemäß einer Heizkurve (K H ) regelnden Regler (14), an dem ein Temperaturfühler (20) für die Außentemperatur (T A ) und ein Temperaturfühler (26, 30) für die Heizkesseltemperatur (T K ) bzw. die Vorlauftemperatur (T K ′) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (14) ein auf die Kesselminimaltemperatur (T Kmin ) eingestelltes Schaltglied aufweist, welches den Regler (14) wechselweise zwischen einem ersten Betriebsbereich (B 1) oberhalb der Kesselmini­ maltemperatur (T Kmin ), in dem die Schalttemperaturgröße (S 1) wenigstens annähernd eine konstante Temperaturgröße (Δ T kon ) ist, und einem zweiten Betriebsbereich (B 2) un­ terhalb der Kesselminimaltemperatur (T Kmin ), in dem sich die Schalttemperatur (S 2) aus der Temperaturdifferenz (T var ) zwischen Heizkesselminimaltemperatur (T Kmin ) und Heizkurve (K H ) und aus der wenigstens annähernd konstanten Temperaturgröße (Δ T kon ) zusammensetzt, umschaltet.
6. Heizungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabgabesystem (6) eine Umwälzpumpe (12) auf­ weist.
7. Heizungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wärmeabgabesystem (6) im Vorlauf (8) eine den Vorlauf (8) mit dem Rücklauf (10) verbindende Misch­ vorrichtung (32) mit Bypassleitung (34) aufweist.
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