EP0608500B1 - Heizungsanlage mit Warmwasserboiler und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler - Google Patents
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- F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners
Definitions
- the invention relates to a heating system with a hot water boiler and priority circuit for the hot water boiler according to the preamble of claim 1.
- the term priority circuit refers to the redirection of the hot water flow supplied by the boiler from the heating circuit to the boiler circuit during the duration of the heat demand of the hot water boiler.
- the start and end of the heat requirement of the hot water boiler are closely related to the start and end of the hot water withdrawal from the hot water boiler, since, for example, when the hot water is started to be removed from the hot water boiler, a temperature drop in the hot water boiler can be determined by means of temperature sensors, which generally means that the boiler burner immediately is switched on. Because of the intermittent operation of the burner for the heating circuit, however, the burner can already be switched on at the beginning of the heating requirement of the hot water boiler.
- the boiler water temperature is usually below the hot water temperature. This is the most common case in our latitudes, since the outside temperature often only requires a weak heating.
- An instantaneous priority switch for the hot water boiler would immediately result in less hot boiler water going to the hot water boiler would be promoted. Delaying the redirection of the hot water flow from the boiler to the hot water boiler ensures that there is no cooling of the hot water in the hot water boiler at the start of the priority switching.
- the boiler water temperature is usually above the required flow temperature for the heating circuit. If the priority switch for the hot water boiler was terminated immediately, this would mean that much too hot water would be pumped into the radiators. Delaying the redirection of the hot water flow from the boiler to the heating circuit means that the boiler water cools down somewhat by giving off heat to the process water in the boiler circuit before it is led into the heating circuit.
- DE-OS 2524010 shows a heating system with priority circuit for a hot water boiler, in which a circulation pump supplies the heating circuit and a boiler loading pump supplies the boiler circuit with hot water from the boiler.
- the redirection of the hot water flow from the boiler to the hot water boiler is brought about by delayed switching on of the boiler charging pump and simultaneous switching off of the heating circulation pump after the heating demand of the hot water boiler has started.
- At the end of the priority switching there is a delayed redirection of the hot water flow from the boiler to the heating circuit by delayed switching on of the heating circulation pump and simultaneous switching off of the boiler loading pump.
- delay elements which are designed as time switches are arranged individually or together at a location in the system which is not described in detail.
- the heating system described is also designed for operation depending on the outside temperature.
- DE-OS 3529814 also shows a heating system with priority circuit for a hot water boiler, a heating circulating pump and a boiler loading pump.
- the excess heat in the boiler at the end of the priority circuit is dissipated from the boiler even faster by switching off the burner without delay at the end of the hot water withdrawal from the hot water boiler and switching on the heating circulation pump without delay. In this way, part of the excess heat in the boiler is given off to the heating circuit.
- the boiler loading pump that has been running for the hot water boiler since the start of the heat demand is only switched off by a control element after a run-on time that begins with the end of the heat demand for the hot water boiler.
- a changeover valve can also be used to divert the hot water flow from the boiler.
- the use of a single pump is sufficient to supply the heating circuit or the boiler charging circuit.
- the task is to create a heating system with a hot water boiler and priority circuit for the hot water boiler, in which both a sufficient heating of the boiler water at the beginning of the heating requirement of the hot water boiler and a sufficient cooling of the boiler water is ensured at the end of the heating requirement of the hot water boiler.
- the solution uses an on-to-controlled changeover valve which is controlled by a control device in such a way that the diversion of the hot water flow from the boiler to the boiler circuit or to the heating circuit takes place with a delay.
- open-closed switching valves with a controllable middle position are advantageously used.
- switchover valves of this type must also have the above-mentioned central position which can be controlled by a control device and in which the water flow is branched into both directions at the same time.
- Such switching valves are available on the market today.
- FIG. 1 shows a heating system with a boiler 1 and a heating circuit 4, each with a supply and a return line 2, 3, connected to the boiler 1.
- the heating circuit comprises heating elements (radiators) which are not shown in detail.
- a hot water boiler 5 is connected to the feed line 2 and to the return line 3, each with a boiler feed line and a boiler return line 6, 7.
- a pump 8 which conveys the water flow from the heating circuit 4 and from the hot water boiler 5 back to the boiler.
- An on-off controlled changeover valve 9 is installed in the flow line 2 in order to divert the hot water flow from the boiler 1 to the hot water boiler 5 or to the heating circuit 4.
- the changeover valve 9 is preferably of the type which has a central position which allows the hot water flow from the boiler 1 to be branched in both directions at the same time, namely both to the hot water boiler 5 and to the heating circuit 4.
- control device 10 is shown, from which a burner 11 for the boiler 1, the pump 8 and the changeover valve 9 are controlled.
- the control device 10 uses temperature sensors 12, 13 to measure the boiler temperature and the boiler temperature and, with other temperature sensors (not shown), the outside temperature (weather) or the room temperature, depending on the type of control.
- the control device 10 controls the heating system in a known manner, but in addition to the known control elements also contains other control elements, not shown.
- a changeover valve 9 without a central position, these cause the burner 11 to be switched on without delay at the beginning of the heating process for the hot water boiler 5, but the open / closed changeover valve 9 only after a delay beginning with the beginning of the heat requirement for the hot water boiler 5 is switched to redirection of the hot water flow from the boiler 1 to the boiler circuit, and that at the end of the heating process for the hot water boiler 5, the burner 11 is switched off without delay, but the on-off controlled changeover valve 9 only after an expiry of one beginning with the end of the heat requirement of the hot water boiler Run-on time for redirecting the hot water flow from boiler 1 to heating circuit 4 is switched. This ensures that the Boiler 1 Excess heat cannot trigger the safety temperature limiter of the boiler.
- the pump 8, which is installed in the return line 3, runs as long as either the heating circuit 4 or the hot water boiler 5 report a heat requirement.
- the pump 8 in the flow line 2, specifically in the section between the boiler 1 and the changeover valve 9.
- the changeover valve 9 can also be installed in the return line 3.
- a changeover valve 9 with a central position is used, the excess heat in the boiler 1 can be dissipated more quickly at the end of the priority switching.
- the burner 11 is switched off without delay, but the open-closed switching valve 9 is simultaneously switched to the above-mentioned middle position in order to distribute the hot water flow from the boiler 1 to the boiler circuit and the heating circuit 4 .
- the on-off controlled changeover valve 9 is finally switched over after a delay time beginning with the removal of the priority for the boiler circuit to redirect the hot water flow from the boiler 1 to the heating circuit 4.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit Warmwasserboiler und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Der Begriff Vorrangschaltung bezeichnet die Umleitung des vom Heizkessel gelieferten Warmwasserstromes vom Heizkreis auf den Boilerkreis während der Dauer des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers. Beginn und Ende des Wärmebedarfes des Warmwasserboilers stehen mit dem Beginn und dem Ende der Warmwasserentnahme aus dem Warmwasserboiler in engem Zusammenhang, da beispielsweise bei Beginn der Warmwasserentnahme aus dem Warmwasserboiler mittels Temperaturfühlern ein Temperaturabfall im Warmwasserboiler festgestellt werden kann, wodurch im allgemeinen der Brenner des Heizkessels unverzüglich eingeschaltet wird. Wegen des intermittierenden Betriebes des Brenners für den Heizkreis kann jedoch der Brenner zu Beginn des Wärmebedarfes des Warmwasserboilers bereits eingeschaltet sein.
- Es ist bekannt, dass bei Heizungsanlagen mit einem Warmwasserboiler zur Bereitstellung von Brauchwasser und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler Probleme beim Beginn und beim Ende der Umleitung des vom Heizkessel gelieferten Warmwasserstromes auftreten.
- Zu Beginn der Umleitung des vom Heizkessel gelieferten Warmwasserstromes liegt die Kesselwassertemperatur meist unter der Brauchwassertemperatur. Dies ist in unseren Breitengraden der häufigste Fall, da die Aussentemperatur oft nur ein schwaches Heizen erfordert. Eine unverzögerte Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler würde dazu führen, dass sofort weniger warmes Kesselwasser zum Warmwasserboiler gefördert würde. Durch eine Verzögerung der Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Warmwasserboiler wird erreicht, dass zu Beginn der Vorrangschaltung keine Abkühlung des Brauchwassers im Warmwasserboiler erfolgt.
- Nach der Beendigung der Brauchwasserentnahme liegt die Kesselwassertemperatur meist über der erforderlichen Vorlauftemperatur für den Heizkreis. Würde die Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler unmittelbar beendet, so bedeutete dies, dass viel zu heisses Wasser in die Heizkörper gefördert würde. Durch eine Verzögerung der Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Heizkreis wird erreicht, dass sich das Kesselwasser durch Wärmeabgabe an das Brauchwasser im Boilerkreis etwas abkühlt, bevor es in den Heizkreis geleitet wird.
- Die DE-OS 2524010 zeigt eine Heizungsanlage mit Vorrangschaltung für einen Warmwasserboiler, bei der eine Umwälzpumpe den Heizkreis und eine Boilerladepumpe den Boilerkreis mit Warmwasser vom Heizkessel versorgt. Die Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Warmwasserboiler wird durch verzögertes Einschalten der Boilerladepumpe und gleichzeitiges Abschalten der Heizungs-Umwälzpumpe nach Beginn des Wärmebedarfes des Warmwasserboilers bewirkt. Nach Ende der Vorrangschaltung erfolgt eine verzögerte Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Heizkreis durch verzögertes Wiedereinschalten der Heizungs-Umwälzpumpe und gleichzeitiges Ausschalten der Boilerladepumpe. Für die verzögerte Umschaltung werden Verzögerungsglieder, die als Zeitschalter ausgebildet sind, einzeln oder gemeinsam an einem nicht näher beschriebenen Ort der Anlage angeordnet. Die beschriebene Heizungsanlage ist ausserdem für den Betrieb in Abhängigkeit von der Aussentemperatur konzipiert.
- Die DE-OS 3529814 zeigt ebenfalls eine Heizungsanlage mit Vorrangschaltung für einen Warmwasserboiler, eine Heizungs-Umwälzpumpe und eine Boilerladepumpe. Der im Heizkessel beim Ende der Vorrangschaltung bestehende Wärmeüberschuss wird noch schneller aus demselben abgeführt, indem beim Ende der Brauchwasserentnahme aus dem Warmwasserboiler der Brenner unverzögert aus- und die Heizungs-Umwälzpumpe unverzögert eingeschaltet wird. Auf diese Weise wird ein Teil des Wärmeüberschusses im Heizkessel an den Heizkreis abgegeben. Die seit Beginn des Wärmebedarfes für den Warmwasserboiler laufende Boilerladepumpe wird erst nach Ablauf einer mit dem Ende des Wärmebedarfs für den Warmwasserboiler beginnenden Nachlaufzeit durch ein Steuerglied abgeschaltet.
- Die beschriebenen Anlagen haben beide den Nachteil, dass zwei separate Pumpen für den Heizkreis und den Boilerladekreis verwendet werden müssen.
- Weiterhin ist aus der DE-OS 3110169 bekannt, dass bei Heizungsanlagen mit Warmwasserboiler und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler auch ein Umschaltventil zur Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel verwendet werden kann. In diesem Fall genügt der Einsatz einer einzigen Pumpe zur Versorgung des Heizkreises oder des Boilerladekreises.
- Zudem ist aus der Firmenschrift SIGMAGYR RVP DIGITAL vom Juli 1989, CE1P2440D, Seiten 23 und 24 eine Heizungsanlage mit Warmwasserboiler und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler mit nur einer einzigen Pumpe und einem Umschaltventil zur Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Heizkreis oder zum Boilerladekreis bekannt. Bei Wärmebedarf des Warmwasserboilers erfolgt keine verzögerte Umschaltung des Warmwasserstromes auf den Warmwasserboiler. Beim Ende des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers erfolgt zwar eine verzögerte Abschaltung des Warmwasserstromes zum Boilerladekreis, dies aber nur dann, wenn keine Wärmeanforderung zum Heizen besteht. Dies hat noch immer den Nachteil, dass beim Ende des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers und bei gleichzeitiger Wärmeanforderung zum Heizen zunächst zu heisses Wasser in den Heizkreislauf gelangt, was aber in manchen Fällen als Nachteil hingenommen wird, wenn dadurch erreicht wird, dass dies das Ansprechen des Sicherheitstemperaturbegrenzers im Heizkessel durch die Nachwärme im Kessel verhindert.
- Die Aufgabe besteht darin, eine Heizungsanlage mit Warmwasserboiler und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler zu schaffen, bei der sowohl eine ausreichende Aufheizung des Kesselwassers bei Beginn des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers wie auch eine ausreichende Abkühlung des Kesselwassers bei Ende des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers gewährleistet ist.
- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gegebene Lehre gelöst.
- Die Lösung verwendet ein auf-zu-gesteuertes Umschaltventil das von einem Regelgerät derart gesteuert ist, dass die Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel zum Boilerkreis oder zum Heizkreis jeweils verzögert erfolgt.
- Zur Erzielung einer besonders günstigen Lösung zur schnelleren Abfuhr des Wärmeüberschusses im Heizkessel bei Heizungsanlagen mit Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler werden vorteilhaft auf-zu-gesteuerte Umschaltventile mit einer ansteuerbaren Mittelstellung eingesetzt. Derartige Umschaltventile müssen ausser den normalerweise vorhandenen, den Wasserstrom in die eine oder die andere Richtung umleitenden Endstellungen auch noch die erwähnte, von einem Regelgerät ansteuerbare Mittelstellung aufweisen, bei der der Wasserstrom in beide Richtungen zugleich verzweigt wird. Solche Umschaltventile sind heute auf dem Markt erhältlich.
- Bei der Verwendung eines auf-zu-gesteuerten Umschaltventils mit Mittelstellung ergibt sich somit der zusätzliche Vorteil, dass der Wärmeüberschuss im Heizkessel beim Ende der Vorrangschaltung schneller abgeführt werden kann.
- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Lösung wird anhand der einzigen Zeichnung erläutert. Es zeigt
- Fig.1
- eine Heizungsanlage mit einem in Vorrangschaltung betreibbaren Warmwasserboiler, einer Umwälzpumpe und einem Umschaltventil.
- Figur 1 zeigt eine Heizungsanlage mit einem Heizkessel 1 und einem mit je einer Vor- und einer Rücklaufleitung 2, 3 an den Heizkessel 1 angeschlossenen Heizkreis 4. Der Heizkreis umfasst nicht näher dargestellte Heizelemente (Radiatoren). Ein Warmwasserboiler 5 ist mit je einer Boilervor- und einer Boilerrücklaufleitung 6, 7 an der Vorlaufleitung 2 bzw. an der Rücklaufleitung 3 angeschlossen. In der Rücklaufleitung 3 befindet sich ausserdem eine Pumpe 8, die den Wasserstrom vom Heizkreis 4 und vom Warmwasserboiler 5 wieder zurück zum Heizkessel befördert. Ein auf-zu-gesteuertes Umschaltventil 9 ist in der Vorlaufleitung 2 eingebaut, um den Warmwasserstrom vom Heizkessel 1 zum Warmwasserboiler 5 oder zum Heizkreis 4 umzuleiten. Das Umschaltventil 9 ist dabei vorzugsweise von der Art, die eine Mittelstellung aufweist, die es erlaubt, dass der Warmwasserstrom vom Heizkessel 1 in beide Richtungen zugleich verzweigt werden kann, nämlich sowohl zum Warmwasserboiler 5 als auch zum Heizkreis 4.
- Weiterhin ist ein Regelgerät 10 dargestellt, von dem ein Brenner 11 für den Heizkessel 1, die Pumpe 8 und das Umschaltventil 9 gesteuert werden. Das Regelgerät 10 misst mit Temperaturfühlern 12, 13 die Kesseltemperatur und die Boilertemperatur und mit weiteren, nicht dargestellten Temperaturfühlern, je nach Steuerungsart, die Aussentemperatur (Witterung) oder die Raumtemperatur.
- Das Regelgerät 10 regelt die Heizungsanlage in bekannter Weise, enthält aber zusätzlich zu den bekannten Regelorganen noch weitere, nicht dargestellte Steuerglieder. Diese bewirken im Fall eines Umschaltventiles 9 ohne Mittelstellung, dass zu Beginn des Aufheizvorganges für den Warmwasserboiler 5 der Brenner 11 unverzögert eingeschaltet wird, das auf-zu-gesteuerte Umschaltventil 9 jedoch erst nach Ablauf einer mit dem Anfang des Wärmebedarfes für den Warmwasserboiler 5 beginnenden Verzögerung auf Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel 1 zum Boilerkreis umgeschaltet wird, und dass beim Ende des Aufheizvorganges für den Warmwasserboiler 5 der Brenner 11 unverzögert ausgeschaltet wird, das auf-zu-gesteuerte Umschaltventil 9 jedoch erst nach Ablauf einer mit dem Ende des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers beginnenden Nachlaufzeit auf Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel 1 zum Heizkreis 4 umgeschaltet wird. Dadurch wird erreicht, dass die im Heizkessel 1 vorhandene überschüssige Wärme nicht zu einem Ansprechen des Sicherheits-Temperaturbegrenzers des Heizkessels führen kann.
- Die Pumpe 8, die in der Rücklaufleitung 3 eingebaut ist, läuft solange, wie entweder der Heizkreis 4 oder der Warmwasserboiler 5 einen Wärmebedarf melden. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Pumpe 8 in die Vorlaufleitung 2 einzubauen, und zwar in das Teilstück zwischen Heizkessel 1 und Umschaltventil 9. Ebenso kann das Umschaltventil 9 auch in der Rücklaufleitung 3 eingebaut sein.
- Wird ein Umschaltventil 9 mit Mittelstellung verwendet, so kann der Wärmeüberschuss im Heizkessel 1 beim Ende der Vorrangschaltung schneller abgeführt werden. Auch hier wird beim Ende des Aufheizvorganges für den Warmwasserboiler 5 der Brenner 11 unverzögert ausgeschaltet, das auf-zu-gesteuerte Umschaltventil 9 wird aber gleichzeitig in die erwähnte Mittelstellung geschaltet, um den Warmwasserstrom vom Heizkessel 1 auf den Boilerkreis und auf den Heizkreis 4 zu verteilen. Das auf-zu-gesteuerte Umschaltventil 9 wird schliesslich erst nach Ablauf einer mit der Aufhebung des Vorrangs für den Boilerkreis beginnenden Nachlaufzeit auf Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel 1 zum Heizkreis 4 umgeschaltet. Die schnellere Abfuhr der überschüssigen Wärme im Heizkessel 1 entsteht dadurch, dass ein Teil der überschüssigen Wärme jetzt auch an den Heizkreis 4 abgegeben wird, dass ausserdem durch den parallelen Betrieb des Heizkreises 4 und des Boilerkreises die im Boilerkreis zirkulierende Wassermenge reduziert ist, was den Vorteil bietet, dass die Verweilzeit des Wassers im Boiler grösser und damit die Wärmeabgabe verbessert ist. Dies wiederum hat den Vorteil, dass die Nachlaufzeit für die Umleitung des Warmwasserstromes vom Heizkessel 1 zum Heizkreis 4 verkürzt werden kann.
Claims (2)
- Heizungsanlage mit Warmwasserboiler (5) und Vorrangschaltung für den Warmwasserboiler (5), mit einem Heizkessel (1), einer Vorlaufleitung (2) und einer Rücklaufleitung (3), welche einen Heizkreis (4) mit dem Heizkessel (1) verbinden, mit einer Boilervorlaufleitung (6) und einer Boilerrücklaufleitung (7), welche einen Warmwasserboiler (5) mit dem Heizkessel (1) verbinden und welche von der Vorlaufleitung (2) bzw. von der Rücklaufleitung (3) abzweigen sowie mit einem Regelgerät (10) und einer Pumpe (8), die zwischen dem Heizkessel (1) und der Abzweigung der Boilervorlaufleitung (6) in die Vorlaufleitung (2) oder zwischen dem Heizkessel (1) und der Abzweigung der Boilerrücklaufleitung (7) in die Rücklaufleitung (3) eingebaut ist und einem Umschaltventil (9), das an der Abzweigung der Boilervorlaufleitung (6) von der Vorlaufleitung (2) oder an der Abzweigung der Boilerrücklaufleitung (7) von der Rücklaufleitung (3) eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil vom Regelgerät (10) derart gesteuert wird, dass es bei Wärmebedarf des Warmwasserboilers (5) verzögert auf die Boilervorlaufleitung (6) umschaltet und bei Aufhören des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers (5) immer verzögert auf die Vorlaufleitung (2) zurückschaltet.
- Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (9) eine Mittelstellung aufweist und dass es vom Regelgerät (10) derart gesteuert wird, dass es zwischen dem Aufhören des Wärmebedarfs des Warmwasserboilers (5) und der Rückschaltung auf die Vorlaufleitung (2) die Mittelstellung einnimmt.
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