DE4309313A1 - Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Verkalkungszustandes von Wärmetauschern in Heiz- oder Kühlanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Verkalkungszustandes von Wärmetauschern in Heizanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine solche Heizanlage, die mit einer das erfindungsgemäße Verfahren durchführenden Überwachungseinrichtung versehen ist. Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Heizanlage ist vorab nachdrücklich zu betonen, daß die Erfindung gleichermaßen bei Heiz- und Kühlanlagen einsetzbar ist. Obwohl zur Vermeidung einer schwer verständlichen Anspruchsfassung nur auf eine entsprechende Heiz­ anlage abgestellt wurde, versteht es sich, daß ein entsprechendes Über­ wachungsverfahren im Zusammenhang mit einer Kühlanlage ebenfalls von der Erfindung Gebrauch macht.

Ein grundlegendes Problem bei Heizanlagen mit einem ein Heizmedium, z. B. Heizwasser führenden Primärkreislauf und einem ein aufzuheizendes Medium, also z. B. Brauchwasser, führenden Sekundärkreislauf, liegt dar­ in, daß der die beiden Kreisläufe thermisch koppelnde Wärmetauscher sich während des Anlagenbetriebes aufgrund von Ausflockung, Verschlammung, Verschmutzung, Verkalkung oder ähnlicher Ablagerungen aufgrund physi­ kalischer oder chemischer Reaktionen während der Temperaturänderung des Heiz- bzw. aufzuheizenden Mediums beim Wärmetauschvorgang zusetzen kann, da sich die angegebenen Verschmutzungen oder Verkalkungen an den Wärmetauscherflächen und/oder in den Zuführungskanälen zu den Tauscherflächen ablagern können. Dies führt dazu, daß sich die für die Auslegung der Heizanlage zugrundegelegten Parameter, wie Durchflußwi­ derstände, Durchflußmengen, Druckwerte, Temperaturen, Energieverhältnis­ se und Leistungen, K-Werte etc., ständig verändern, was das durch die Aufheiz-Regelungsvorrichtung bestimmte Betriebsverhalten negativ beein­ flußt. Eine einwandfreie, auslegungskonforme Funktion der Heizanlage ist dadurch in Frage gestellt.

Zur Vermeidung der vorstehenden Probleme ist es notwendig, den Wärme­ tauscher oder andere von Verschmutzung und/oder Verkalkung betroffene Anlagenteile rechtzeitig auszutauschen oder zumindest zu reinigen. Da die Ablagerungsgeschwindigkeit von Verschmutzungen und/oder Verkalkungen jedoch stark von den Standortbedingungen, wie z. B. der Wasserqualität, abhängt, ist der Zeitpunkt des Eintretens von Störungen nicht vorausbe­ stimmbar. Trotzdem sollten solche Ablagerungen frühzeitig erkannt wer­ den, um Folgeschäden, wie ein Totalausfall, Betriebsunterbrechungen, zu hoher Energieverbrauch, Zerstörung von Anlagenteilen etc., zu verhin­ dern. Darüber hinaus läßt sich z. B. ein Wärmetauscher leichter reinigen, wenn es noch nicht zu einer totalen Verstopfung der Strömungskanäle darin gekommen ist.

Zur Lösung des vorstehend erörterten Problemes existieren bereits Über­ wachungssysteme, die aktiv den Verschmutzungszustand von Wärmetau­ schern überwachen. Diese Systeme beruhen z. B. auf der Messung von Dif­ ferenzdrücken zwischen dem Zu- und Ablauf des Wärmetauschers an der Sekundärseite. Auch eine Überwachung der Durchflußmenge pro Zeiteinheit, die sich mit zunehmender Verschmutzung verringert, wurde bereits prakti­ ziert.

Nachteilig bei derartigen Überwachungssystemen ist, daß die für die Mes­ sung zuständigen Anlagenteile wie Druck- oder Durchflußmengen-Messer ebenfalls mit dem aufzuheizenden Medium in Berührung stehen und es auch in ihnen zu einer Verschmutzung oder Zusetzung kommen kann. Damit werden die entsprechenden Meßwerte verfälscht.

Darüber hinaus sind für derartige Überwachungssysteme gesonderte Meß­ vorrichtungen notwendig, die für die eigentliche Regelung der Heizanlage nicht notwendig wären. Insofern erhöht sich durch solche Überwachungs­ systeme der konstruktive Aufwand für die Heizanlage erheblich.

Weiterhin können die überwachten Werte aufgrund der unterschiedlichen Auslegungen von Heizanlagen variabel sein, was eine Anpassung der Überwachungseinrichtung an die jeweilige Anlage erforderlich macht.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Verschmut­ zungs- und/oder Verkalkungszustandes der gattungsgemäßen Art hinsicht­ lich seiner Zuverlässigkeit zu verbessern und den konstruktiven Aufwand für seine Durchführung zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bei der Erfindung wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß es nicht notwendig ist, direkt mit der Ver­ schmutzung und/oder Verkalkung der Wärmetauscher zusammenhängende Größen, wie die Differenzdrücke über den Wärmetauscher oder die Durch­ flußmenge pro Zeiteinheit durch diesen zu überwachen, sondern es genügt, charakteristische Betriebsdaten, die bei der Regelung des Aufheiz-Vor­ ganges in der Heizanlage verwendet werden, zu überwachen. Diese Be­ triebsdaten, nämlich die Soll- bzw. Ist-Temperaturen von Heizmedium und aufzuheizendem Medium sowie die pumpengesteuerten Fördermengen dieser beiden Heizmedien werden erfaßt und deren Veränderung mit zeitlich fort­ schreitendem Anlagenbetrieb kontrolliert. Diese Betriebsdaten ändern sich nämlich in charakteristischer Weise, wenn sich z. B. der Wärmetauscher sekundärseitig durch Ablagerungen zusetzt. Dies ist im Rahmen des Aus­ führungsbeispiels näher erläutert.

Zusammenfassend genügt es also für eine Überwachung des Verschmut­ zungs- und/oder Verkalkungszustandes von Wärmetauschern in Heizanla­ gen, in einem Ausgangszustand, insbesondere bei der Erstinbetriebnahme der Heizanlage, die beim Aufheizvorgang auftretenden Betriebsdaten zu erfassen, als Ursprungsbetriebsdaten in einer Speichervorrichtung zu speichern, während des Betriebs der Heizanlage von der Aufheiz-Regelvor­ richtung die vorgenannten Betriebsdaten als Folge-Betriebsdaten turnus­ mäßig zu erfassen, mit den gespeicherten Ursprungs-Betriebsdaten zu ver­ gleichen und das Überschreiten einer definierten Abweichung der Folge­ Betriebsdaten von den Ursprungs-Betriebsdaten als Kriterium für eine übermäßige Verkalkung und/oder Verschmutzung des Wärmetauschers zu benützen. Für diesen Fall wird ein Störzustand von der Aufheiz-Regelvor­ richtung signalisiert.

In diesem Zusammenhang ist es für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Vorteil, daß moderne Aufheiz-Regelvorrichtungen von Heiz­ anlagen in der Regel als programmierbare Mikroprozessor-Steuerungen ausgestaltet sind, in die problemlos das erfindungsgemäße Überwachungs­ verfahren unter Abarbeitung der im Kennzeichnungsteil vorgesehenen Ver­ fahrensschritte softwaremäßig inkorporiert werden kann.

Zusammenfassend hat das erfindungsgemäße Verfahren mehrere Vorteile. So brauchen keine zusätzlichen Meßelemente etwa für Differenzdrücke zwischen dem Zu- und Ablauf des Wärmetauschers im Sekundärkreislauf oder Meßge­ räte für die entsprechenden Durchflußmengen pro Zeiteinheit vorhanden sein. Es wird lediglich auf Betriebsdaten zurückgegriffen, die durch ohnehin in der Aufheiz-Regelvorrichtung vorhandene Meßelemente, wie z. B. Temperaturfühler, geliefert werden, oder zur Regelung an sich, wie z. B. die Drehzahl der drehzahlgesteuerten Umwälzpumpe im Primärkreislauf, eingesetzt werden. Insofern besteht aufgrund des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens auch nicht die Gefahr, daß die Überwachung durch Ablagerungen behindert wird.

Die Ansprüche 2 bis 4 geben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens an. Näheres dazu ist der Beschreibung der Ausfüh­ rungsbeispiele zu entnehmen.

Durch die im Anspruch 5 angegebene integrierende Erfassung der Ur­ sprungs- und Folge-Betriebsdaten über eine einstellbare Zeitspanne wird ein fehlerhaftes Ansprechen der Überwachungsvorrichtung vermieden. Durch die zeitliche Integration fällt eine singuläre Fehlmessung z. B. der Tempe­ ratur am sekundärseitigen Ablauf des Wärmetauschers - etwa aufgrund ei­ ner externen Störung - praktisch nicht ins Gewicht.

Durch die im Anspruch 6 angegebenen Maßnahmen wird die Verläßlichkeit der Folge-Betriebsdaten-Erfassung weiter gesteigert, da die Integralwerte der Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten proportional der zugeführten Energie während der Meßzeit sind. Die Betriebsdaten werden also mit ei­ nem Normierungsfaktor, in dem die dem Wärmetauscher zugeführte Energie wiedergegeben ist, multipliziert, so daß das Überwachungsergebnis verfäl­ schende Schwankungen in der zugeführten Energie nicht zum Tragen kom­ men können.

Nach Anspruch 7 findet die turnusmäßige Erfassung der Folge-Betriebsda­ ten und deren Vergleich mit den Ursprungs-Betriebsdaten bei jedem Anfah­ ren der Heizanlage statt. Damit ist die Häufigkeit der Anwendung des Überwachungsverfahrens automatisch an die Auslastung und Einsatzhäufig­ keit der Heizanlage selbst angepaßt.

Anspruch 8 lehrt verschiedene Ansprechverhalten der Heizanlage aufgrund der Ermittlung von Störzuständen.

Nach Anspruch 9 wird das Auftreten eines Störzustandes in einem extern abrufbaren Speicher protokolliert. Diese Maßnahme dient zum Schutz des Installateurs der Heizanlage. Er kann damit nämlich nachweisen, daß bei aufgetretenen Störzuständen der Betreiber der Heizanlage entgegen ein­ schlägigen Wartungsvorschriften z. B. entsprechende optische und/oder akustische Warnsignale mißachtet hat und durch einen vorschriftswidrigen Weiterlauf der Heizanlage z. B. einen Totalausfall verursacht hat.

Die Ansprüche 10 bis 13 betreffen eine Heizanlage zum Aufheizen eines Mediums, insbesondere von Brauchwasser, mittels eines Heizmediums, ins­ besondere Heizwasser, bei der eine das erfindungsgemäße Überwachungs­ verfahren durchführende Überwachungseinrichtung vorgesehen ist. Näheres hierzu ist der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmbar.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nach­ folgenden Beschreibung entnehmbar, in der Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren sowie eine entsprechende Heizan­ lage anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer Heizanlage mit Aufheiz-Regelvor­ richtung.

Fig. 2 ein Diagramm der Aufheiz-Regelvorrichtung zur Darstellung ihres grundsätzlichen Aufbaus, sowie der Verknüpfung interner funktionaler Gruppen.

Die in den Zeichnungen dargestellte Heizanlage dient zum Aufheizen von Brauchwasser, das mit einer Soll-Temperatur von z. B. 60°C in dem Kessel 1 gespeichert wird. Letzterer weist einen Warmwasser-Ablauf 2, sowie ei­ nen Kaltwasser-Zulauf 3 auf, die mit entsprechenden Warmwasser-Entnah­ mestellen bzw. einer Kaltwasser-Einspeisung verbunden sind.

Zur Erwärmung des Brauchwassers im Kessel 1 ist ein Wärmetauscher 4 vorgesehen, der einen das Heizwasser führenden Primärkreislauf 5 und ei­ nen das Brauchwasser führenden Sekundärkreislauf 6 thermisch miteinan­ der koppelt. Der Primärkreislauf 5 besteht aus einer Vorlaufleitung 7, in der ein elektromagnetisch betätigbares Sperrventil 8 zum Schließen des Primärkreislaufes 5 angeordnet ist. In der Rücklaufleitung 9 ist eine drehzahl-steuerbare Pumpe, nämlich die Primärpumpe 10 zur Umwälzung des Heizwassers im Primärkreislauf 5 angeordnet. Vorlauf- 7 und Rück­ laufleitung 9 sind beispielsweise mit einem Heizkessel verbunden, wobei die Temperatur des Heizwassers in der Vorlaufleitung 7 z. B. 75°C beträgt.

Der Sekundärkreislauf 6 besteht wiederum aus einer Vorlaufleitung 11, die den Kaltwasser-Ablauf 12 am Kessel 1 mit dem sekundärseitigen Eingang 13 des Wärmetauschers 4 verbindet. Eine sekundärseitige Rücklaufleitung 14 verbindet dessen sekundärseitigen Ausgang 15 mit dem Warmwasser-Zu­ lauf 16 des Kessels 1. In der Vorlaufleitung 11 ist eine im Betrieb mit konstanter Drehzahl laufende Pumpe, nämlich die Sekundärpumpe 17 zum Umwälzen des Brauchwassers im Sekundärkreislauf 11 angeordnet.

An verschiedenen Stellen der Heizanlage sitzen Temperaturfühler. So sitzt etwa auf halber Höhe des Kessels der Temperaturfühler 18, der die Tem­ peratur T1 des Brauchwassers erfaßt. Auf deren Basis wird der Heizvor­ gang gestartet und entsprechend der Heizwasserumlauf im Sekundär- 6 und Primärkreislauf 5 angefahren.

Der Temperaturfühler 19 erfaßt die Brauchwasser-Temperatur T2 im unteren Bereich des Kessels. Erreicht diese Temperatur T2 eine bestimmte Soll- Temperatur von z. B. 60°C, so wird der Heizvorgang beendet und eine Stillstandsfunktion unter Aufrechterhaltung eines Bereitschaftszustandes der Heizanlage ausgelöst.

Der Temperaturfühler 20 erfaßt die Brauchwasser-Temperatur T3 am se­ kundärseitigen Eingang 13 des Wärmetauschers 4. Der Temperaturfühler 21 mißt die Brauchwasser-Temperatur T4 am sekundärseitigen Ausgang 15 des Wärmetauschers 4, die aufgrund der Regelung der Heizanlage im Betrieb auf einen konstanten Wert von z. B. 60°C geregelt wird.

Die Temperaturfühler 22 bzw. 23 sind in der primärseitigen Vorlauf- 7 bzw. Rücklaufleitung 9 angeordnet und messen die vorlauf- bzw. rück­ laufseitigen Temperaturen T5 bzw. T6 des Heizwassers im Primärkreislauf 5. Die Temperaturen T5 bzw. T6 betragen z. B. 75°C bzw. 65°C, wobei letztere Temperatur T6 vom Maß der Energieentnahme und der Durchflußverhältnisse im Wärmetauscher 4 abhängt.

Die Temperaturfühler 18 bis 23 sind mit einer als Ganzem mit 24 bezeich­ neten Aufheiz-Regelvorrichtung verbunden, die auf der Basis einer pro­ grammierbaren Mikroprozessor-Steuerung realisiert ist. Zur Verarbeitung der thermischen Betriebsdaten, nämlich der Temperaturen T1 bis T6 wer­ den die entsprechenden Temperatursignale von den Temperaturfühlern 18 bis 23 in einer Eingangs-/Ausgangs-Einheit in zu Meßaufbereitung (Fig. 2) digitale Größen umgewandelt, die von der zentralen Prozessor-Einheit 26 der Aufheiz-Regelvorrichtung 24 verarbeitet werden können. Die Pro­ zessor-Einheit 26 ist nach Art eines Mikroprozessors mit CPU, RAM- und ROM-Speichern ausgebildet. Über die Eingangs-/Ausgangs-Einheit 25 wer­ den auch die Primär- 10 und Sekundärpumpe 17 angesteuert.

Im Normalbetrieb findet die Regelung auf Aufheizvorganges mit Hilfe der Aufheiz-Regelvorrichtung 24 wie folgt statt:

Auf der Basis eines in der Prozessor-Einheit 26 abgespeicherten, bei­ spielsweise über die Eingabeeinheit 27 (Tastatur) eingebbaren Sollwert für die Temperatur T4 am sekundärseitigen Ausgang 15 des Wärmetauschers 4 wird die Drehzahl n_P der Primärpumpe 10 und damit die im Primärkreis­ lauf 5 zirkulierende Fördermenge an Heizmedium so gesteuert, daß die Temperatur T4 den Sollwert annimmt. Zur Drehzahlregelung dient dabei ein PID-Regler, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Im Sekundärkreislauf 6 wird die Sekundärpumpe 17 mit konstanter Drehzahl betrieben. Sie wird also von der Aufheiz-Regelvorrichtung 24 lediglich ein- bzw. ausge­ schaltet.

Alternativ zu der beschriebenen Ansteuerung der beiden Pumpen 10, 17 können diese auch impulsgesteuert werden.

Die weiteren Temperaturfühler T1 bis T3, T5 und T6 dienen zur Überprü­ fung der thermischen Betriebsdaten während der Aufheizregelung bzw. zum Anfahren bzw. Abschalten der Heizanlage. Dies erfolgt in üblicher Weise und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.

Die Heizanlage ist ferner mit einer Überwachungseinrichtung 28 versehen, die in der beigefügten Zeichnung nach Art eines Blockschaltbildes funk­ tional dargestellt und in die Aufheiz-Regelvorrichtung 24 integriert ist. Die Realisierung der Überwachungseinrichtung 28 in der Praxis erfolgt durch eine entsprechende softwareseitige Auslegung der Programmsteuerung der Aufheiz-Regelvorrichtung.

Die Überwachungseinrichtung 28 ist in funktionaler Hinsicht mit einer Er­ fassungs-Einrichtung 29 zur Erfassung der thermischen Betriebsdaten T1 bis T6 und der Pumpenbetriebsdaten versehen. Letztere bestehen für den Fall einer drehzahl-gesteuerten Primärpumpe 10 aus der Pumpendrehzahl n_P.

Weiterhin weist die Überwachungs-Einrichtung 28 eine Speichereinrichtung 30 auf, die von der (nicht dargestellten) Speichereinheit der Prozessor­ einheit 26 gebildet sein kann. Darüber hinaus ist eine Vergleichseinrich­ tung 31 vorgesehen, deren Funktion in der Praxis ebenfalls von der Pro­ zessoreinheit 26 wahrgenommen werden kann.

Für die Meldeeinrichtung 32 sind ein Summer 33 als akustische Warnanzei­ ge sowie ein Warnlicht 34 als optische Warnanzeige vorgesehen. Darüber hinaus kommt eine alpha-numerische Anzeigeeinheit in Form einer LCD-An­ zeige 35 zum Einsatz. Summer 33, Warnlicht 34 und LCD-Anzeige 35 wer­ den von der Prozessoreinheit 26 im Zusammenhang mit der Überwachungs­ einrichtung 28 gesteuert. Ebenso ist eine Schnittstelle 42 vorgesehen, über die Warnmeldungen an Peripherie-Einrichtungen in Form entsprechender Daten übermittelt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Verkalkungszustandes des Wärmetauschers arbeitet wie folgt:

Im Zuge der Erstinbetriebnahme der Heizanlage werden die beim Aufheiz­ vorgang auftretenden Betriebsdaten, nämlich die Temperaturen T1 bis T6 und die für eine Regelung der Temperatur T4 auf einen Sollwert notwen­ dige Pumpendrehzahl n_P der Primärpumpe 10 von der Erfassungseinrich­ tung 2 erfaßt und als Ursprungs-Betriebsdaten T1 bis T6, n_P in der Spei­ chereinrichtung 30 abgespeichert. Die Abspeicherung der Betriebsdaten er­ folgt dabei in Form von Integralwerten, die durch zeitliche Integration der Betriebsdaten über eine Meßzeit von z. B. 3 Minuten ermittelt werden. Weiterhin sind in der Speichereinrichtung 30 die maximal zulässigen Ab­ weichungen der Betriebsdaten im Folgebetrieb von diesen Ursprungs-Be­ triebsdaten definiert.

Bei jedem Anfahren der Heizanlage nach deren Erstinbetriebnahme werden wiederum von der Erfassungseinrichtung 29 die vorstehend erwähnten Be­ triebsdaten als Folge-Betriebsdaten T1′ bis T6′ und n_P′ erfaßt und mit den in der Speichereinrichtung 30 abgespeicherten Ursprungs-Betriebsdaten T1 bis T6 und n_P verglichen. Für den Fall, daß der Wärmetauscher 4 im Bereich des Sekundärkreislaufes 6 verstopft ist, wird bei konstanter Dreh­ zahl n_S der Sekundärpumpe 17 pro Zeiteinheit weniger Brauchwasser durch den Sekundärkreislauf 6 gefördert.

Insofern wird dem Primärkreislauf 5 wenige Energie entzogen, so daß aufgrund der Aufheiz-Regelung die Primärpumpe 10 mit einer niedrigeren Drehzahl n_P′ läuft. Sofern dieser Wert z. B. um mehr als 30% vom Ur­ sprungs-Wert n_P nach unten abweicht, wird diese Drehzahl-Änderung Δn_P an der Primärpumpe 10 als Kriterium für das Vorliegen eines Störzustandes verwendet, was von der Vergleichseinrichtung 31 detektiert wird. Entsprechend wird von der Meldeeinrichtung 32 über den Summer 33 und das Warnlicht 34 eine entsprechende akustische und optische Warnung ausgegeben. Desgleichen können über die LCD-Anzeige 35 eine entspre­ chende Störmeldung ausgegeben werden bzw. die Störmeldung nach Art ei­ nes Störungsprotokolls in der extern abrufbaren Speichereinrichtung ab­ gelegt werden.

Im übrigen können die vorstehend genannten Integralwerte der Pumpen- Drehzahl n_P, n_P′ bei der Ursprungs- und Folge-Betriebs-Datenerfassung mit einem Korrekturfaktor K multipliziert werden, der proportional ist der Differenz der Temperaruren T5 und T6 des Heizmediums in der Vorlauf- 7 bzw. Rücklaufleitung des Primärkreislaufes 5.

Als weitere Alternative für ein erfindungsgemäßes Überwachungsverfahren bietet es sich an, bei der Folge-Betriebsdaten-Erfassung kurzzeitig mit der bei der Ursprungs-Betriebsdaten-Erfassung verwendeten Pumpendreh­ zahl n_P das Heizmedium durch den Primärkreislauf 5 zu fördern. Für den Fall, daß der Wärmetauscher nach wie vor unverschmutzt ist, wird sich bei entsprechend übereinstimmenden Temperaturen T3, T5, wieder die gewünschte Temperatur T4 am sekundärseitigen Ausgang 15 des Wärmetau­ schers einstellen. Falls der Wärmetauscher 4 verstopft ist, wird die Tem­ peratur T4′ erheblich von der bei der Ursprungs-Betriebsdaten-Erfassung einstellenden und einem Sollwert entsprechenden Temperatur T4 abweichen, was wiederum als Kriterium für das Vorliegen eines Störzustandes verwen­ det werden kann.

In Fig. 2 sind diejenigen Teile und funktionalen Baugruppen, die bereits in Fig. 1 gezeigt sind, mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Über Fig. 1 hinaus sind in Fig. 2 noch ein Netzteil 36, eine Echtzeituhr 37, zusätzliche Meldeeinrichtungen in Form von Warnanzeigen 38 bzw. 39 für eine zu hohe bzw. zu niedrige Vorlauftemperatur T5 im Primärkreis­ lauf 5, eine Betriebsdatenausgabe 40 für die Ladezeit und die Anzahl der Betriebstage, sowie ein Steuerzweig 41 für einen Brenner eingezeichnet. Diese Bauteile dienen dem üblichen Betrieb bekannter Heizanlagen und be­ dürfen daher keiner tiefergehenden Erörterung.

Zusammenfassend ist darauf hinzuweisen, daß für die Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Verkalkungszustandes alternativ folgende wei­ teren Betriebsdaten herangezogen werden können:

T3: Temperatur am sekundärseitigen Wärmetauschereingang 13
T5: Temperatur am primärseitigen Wärmetauschereingang 13
T6: Temperatur am primärseitigen Wärmetauscherausgang
n_s: Pumpenansteuerungswert für Sekundärpumpe 17 (bei Drehzahl- oder Impulsregelung).

Die Temperaturen T1, T2 werden in der Regel nur für die Steuerung der Heizanlage, nicht jedoch für die Überwachung von Verschmutzung/Verkal­ kung herangezogen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Verkalkungs­ zustandes von Wärmetauschern (4) in Heizanlagen mit einem ein Heizme­ dium, insbesondere Heizwasser, führenden Primärkreislauf (5) und einem ein aufzuheizendes Medium, insbesondere Brauchwasser, führenden Sekun­ därkreislauf (6), wobei der Aufheizvorgang des aufzuheizenden Mediums auf der Basis von Betriebsdaten, nämlich der Temperaturen (T1 bis T6) von Heizmedium und aufzuheizendem Medium sowie der Ansteuerungsdaten (n_s, n_P) für Pumpen (Primär- 10, Sekundärpumpe 17) zur Förderung des Heizmediums und/oder aufzuheizenden Mediums durch den Wärmetauscher mittels einer Aufheiz-Regelvorrichtung (24) geregelt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem Ausgangszustand, insbesondere bei der Erstin­ betriebnahme der Heizanlage, die beim Aufheizvorgang auftretenden Be­ triebsdaten (T1 bis T6, n_P) erfaßt und als Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P) in einer Speichereinrichtung (30) gespeichert werden und daß während des Betriebs der Heizanlage von der Aufheiz-Regelvorrichtung (24) die vorgenannten Betriebsdaten als Folge-Betriebsdaten (T1′ bis T6′), n_P′) turnusmäßig erfaßt sowie mit den gespeicherten Ursprungs- Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P) verglichen werden und daß durch das Überschreiten einer definierten Abweichung (Δn_P, ΔT4) der Folge-Be­ triebsdaten (T1′ bis T6′, n_P′) von den Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P) ein auf Verkalkung und/oder Verschmutzung des Wärmetauschers (4) beruhender Störzustand signalisiert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung die Temperaturen (T5) in der Heizmedium-Vorlaufleitung (7) im Primärkreislauf (5) sowie am Wär­ metauscher-Ausgang (15) im Sekundärkreislauf (6) als thermische Be­ triebsdaten von der Aufheiz-Regelvorrichtung konstant gehalten werden und die Änderung (Δn_P) der Ansteuerungsdaten für die Pumpen (Primär- 10, Sekundärpumpe 17) zur Förderung des Heizmediums und/oder aufzu­ heizenden Mediums zwischen Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung als Kriterium für das Vorliegen eines Störzustandes verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei im Sekundärkreislauf (6) das aufzu­ heizende Medium mit zeitlich konstanter Pumpendrehzahl (n_s) gefördert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Änderung (Δn_P) der drehzahlgesteuerten Pumpe (Primärpumpe 10) im Primärkreislauf (5) zwi­ schen Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung als Kriterium für das Vorliegen eines Störzustandes verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung die Temperatur (T5) in der Heizmedium-Vorlaufleitung (7) im Primärkreislauf (5) und die Ansteue­ rungsdaten (n_P, n_s) für die Pumpen (Primär- 10, Sekundärpumpe 17) zur Förderung des Heizmediums und aufzuheizenden Mediums im Primär- (5) und Sekundärkreislauf (6) kurzzeitig konstant gehalten werden und die Änderung der Temperatur (T4) des aufzuheizenden Mediums am Wärmetau­ scher-Ausgang (15) des Sekundärkreislaufes (6) und/oder der Temperatur (T6) in der Heizmedium-Rücklaufleitung (9) im Primärkreislauf (5) zwi­ schen Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung als Kriterium für das Vorliegen eines Störzustandes verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ursprungs- und Folge-Betriebsdaten-Erfassung jeweils integrierend über eine einstellbare Zeitspanne erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Integralwerte der Pumpen-Drehzahl (n_P) bei der Ursprungs- und Fol­ ge-Betriebsdaten-Erfassung mit einem Korrekturfaktor (K), gebildet aus der Differenz der Temperaturen (T5, T6) des Heizmediums in der Vorlauf- (7) bzw. Rücklaufleitung (9) des Primärkreislaufes (5) multipliziert wer­ den.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge-Betriebsdaten-Erfassung und der Vergleich der entsprechen­ den Folge-Betriebsdaten (T1′ bis T6′, n_P′, n_s′) mit den Ursprungs-Be­ triebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s′ bei jedem Anfahren der Heizanlage durchgeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ermittlung eines Störzustandes ein optisches und/oder akustisches Warnsignal abgegeben und/oder die Heizanlage abgeschaltet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten eines Störzustandes in einem extern abrufbaren Speicher protokolliert wird.

10. Heizanlage zum Aufheizen eines Mediums, insbesondere von Brauchwas­ ser, mittels eines Heizmediums, insbesondere Heizwasser, mit

• - einem Primärkreislauf (5) für das Heizmedium,
• - einem Sekundärkreislauf (6) für das aufzuheizende Medium, der vor­ zugsweise mit einem Speichertank (Kessel 1) für das aufzuheizende Me­ dium verbunden ist,
• - einem Wärmetauscher (4) zur thermischen Kopplung von Primär- (5) und Sekundärkreislauf, (6)
• - einer drehzahl- oder impulsgesteuerten Umwälzpumpe (Primärpumpe 10) im Primärkreislauf (5),
• - einer geregelten oder ungeregelten Umwälzpumpe (Sekundärpumpe 17) im Sekundärkreislauf (6),
• - Temperaturfühlern (18 bis 23) zumindest in der Heizmedium-Vorlauf- (7) und Rücklaufleitung (9) im Primärkreislauf (5) sowie am Wärmetau­ scher-Eingang (10) und -Ausgang (15) im Sekundärkreislauf (6),
• - einer Aufheiz-Regelvorrichtung (24), die unter Erfassung der von den vorgenannten Temperaturfühlern (18 bis 23) generierten Betriebsdaten (T1 bis T6) entsprechend einstellbarer Sollwerte die Umwälzpumpen (Pri­ märpumpe 10, Sekundärpumpe 16) im Primär- (5) und Sekundärkreislauf (6) mit entsprechenden Pumpen-Betriebsdaten (n_P) steuert, und
• - einer Überwachungseinrichtung (28) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Überwachungseinrichtung (28) aufweist:

• - eine Erfassungseinrichtung (29) zur Erfassung von Temperatur- und Pumpen-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s),
• - eine Speichereinrichtung (30) zur Abspeicherung der in einem Ausgangs­ zustand, insbesondere bei der Erstinbetriebnahme der Heizanlage erfaß­ ten Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s) und der zulässigen Abweichungen der Folge-Betriebsdaten (T1′ bis T6′, n_P,) von den Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s),
• - eine Vergleichseinrichtung (31) zum jeweiligen Vergleich der abgespei­ cherten Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s) mit den jeweils turnusmäßig erfaßten Folge-Betriebsdaten (T1′ bis T6′, n_P′, n_s′) und zur Feststellung eines Störzustandes bei Überschreiten der zulässigen Abweichungen der Folge-Betriebsdaten (T1′ bis T6′, n_P′, n_s′) von den Ursprungs-Betriebsdaten (T1 bis T6, n_P, n_s), sowie
• - eine Meldeeinrichtung (32) zur Ausgabe einer Störmeldung für den Fall eines festgestellten Störzustandes.

11. Heizanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfas­ sungs- (29), Speicher- (30) und Vergleichseinrichtung (31) in die Auf­ heiz-Regelvorrichtung (24) integriert sind.

12. Heizanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungs- (29), Speicher- (30) und Vergleichseinrichtung (31) als programmgesteuertes Mikroprozessor-System (Prozessoreinheit (26) ausge­ bildet sind.

13. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meldeeinrichtung (32) als akustische (Summer 33) und/oder optische Warnanzeige (Warnlicht 34) und/oder alpha-numerische Anzeige­ einheit, insbesondere LCD-Anzeige (35) und/oder Daten-Schnittstelle (42) zu Peripherieeinrichtungen ausgebildet ist.