EP0924472A2 - Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit Download PDF

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EP0924472A2
EP0924472A2 EP98121945A EP98121945A EP0924472A2 EP 0924472 A2 EP0924472 A2 EP 0924472A2 EP 98121945 A EP98121945 A EP 98121945A EP 98121945 A EP98121945 A EP 98121945A EP 0924472 A2 EP0924472 A2 EP 0924472A2
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EP
European Patent Office
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pressure
time
degassing
valve
liquid
Prior art date
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Withdrawn
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EP98121945A
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EP0924472A3 (de
Inventor
Roman Schreter
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A Schwarz and Co
Original Assignee
A Schwarz and Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/08—Arrangements for drainage, venting or aerating
    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
    • F24D19/083—Venting arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a device for degassing and, if necessary, pressure correction in a liquid circulation system, in particular a heating system, circulating liquid, with at least one at least temporarily liquid containers in gas exchange with the atmosphere, the one containing at least one electrically controllable valve Inlet line is connected to the liquid circulation system, being connected in parallel a pressure pump is provided to the controllable valve (s) via which the return of the liquid from the liquid container takes place, as well as with a electronic control device, which by control lines with at least one System pressure in the liquid circuit registering pressure sensor, further with the or the electrically controllable valve (s) in the supply line and with the drive of the Pressure pump is connected, the control of the controllable valves in the Inlet line and the drive of the pressure pump depending on that in one Pressure change phase determined time course of the pressure change takes place
  • the degassing takes place in that from the liquid, as soon as it leaves the circulatory system in the under a low pressure, preferably at least temporarily unpressurized "(ie open to the atmosphere) liquid container, gas escapes due to the drop in pressure according to Henry's law and combines with the atmospheric air.
  • valve flow rate thanks to the controllable valve in the supply line at fixed intervals open for a fixed period and after closing the Valves the pressure pump in the return line switched on until in the liquid circulation system the target system pressure is reached again.
  • time course of the pressure increase in the phase of the running pressure pump (with closed valve flow in the supply line) as a control variable for the initiation of degassing processes or for controlling the duration of the intervals between degassing processes (EP 0 580 881 B1, EP 0 663 570 A1).
  • the object of the invention is the known control methods and devices to improve the genus mentioned above, especially for the life to extend the electrically controllable valves and the pressure pump and the Reduce energy consumption.
  • the degassing processes should also better than in Liquid circulation system actually adjusted gas quantities are adjusted, the invention being based on the knowledge that the pressure course over time Pressure corrections is an indicator of whether the fluid is in the fluid circulation system contains more or less gas.
  • the flatter it is in the time-pressure diagram The slope of the pressure rise or fall, the higher the gas content in the liquid and the more harmful the enclosed gas affects the Heat transport and efficiency or on the corrosion of system parts and any Noise formation in the liquid circulation system e.g. a hot water heating system out.
  • the task is thereby according to an embodiment of the invention solved that depending on the determined pressure curve over time different Degassing processes are selected and activated and / or a lockout the system and / or a fault message is initiated.
  • Control variable can be used depending on the situation depending on the situation Slope or slope of the pressure increase or pressure drop in the Time-pressure diagram a selection from different possible degassing programs to hit or to cause a shutdown of the system. This leads to this means that the devices are protected and the most economical and safe operation possible is made possible.
  • the temporal Pressure curve in a pressure change phase not to initiate degassing processes or to control the duration between degassing processes, rather than Control variable used to select different degassing processes.
  • the elements or units of the electronic control device according to the invention such as pressure monitoring unit, the control units for controlling the valves and the pressure pump, as well as the switching unit for the selection of a specific degassing process among different possible or for lockout as usual, preferably using appropriately programmed microprocessors realized.
  • the expediently by the control device when the slope of the slope is steep Pressure increase are controlled, the opening and closing of the controllable takes place Valves in the supply line to the liquid container as well as switching on and off of the motor of the pressure pump when it flows back from the liquid container by signals from the pressure sensor when a predetermined value of the System pressure above or below the setpoint.
  • the invention also relates to a particularly advantageous embodiment of a time-controlled degassing process, which consists in that depending on the determined duration of the pressure increase or pressure drop between two selected Pressure values in a subsequent degassing via the control device the opening of the valve flow through the controllable valve or valves in the Inlet line and the run of the pressure pump are timed so that the respective running time of the pressure pump is equal to or proportional to the length of time previously registered pressure rise and the opening time of the valve flow through the or the valves are equal or proportional to the length of time of the previously registered pressure drop is as long as the system pressure during the degassing a predetermined The maximum value and / or minimum value does not exceed or fall below.
  • proportional is to be understood in its general sense and means that the opening time of the valves and the running time of the pressure pump during the degassing process Function "(in a mathematical-logical sense) of the valve opening time or pump running time for the pressure correction.
  • the pressure curve over time used as a control variable during a pressure change phase but also here not, as in the prior art, a fixed preprogrammed degassing process initiate or control the intervals between degassing processes, but rather the duration of the opening of the within a degassing process controllable valves in the supply line to the liquid container and the duration to control the course of the pressure pump.
  • Time-controlled degassing processes are a must to the state of the art, but it is opened and Closing the valves and switching on the pressure pump after one of the Control device fix predetermined time program, regardless of how much at the moment Gas is contained in the liquid circulation system, resulting in unnecessarily long or too short-term degassing can result.
  • Any degassing process that takes place according to the method according to the invention can from a number of several cycles predetermined by the control device exist, i.e. from several successive phases of opening the valves in the supply line or the run of the pressure pump in the return line.
  • the data of the temporal pressure curve serving as control variables in a pressure change phase are preferably determined during a pressure correction, namely during a pressure build-up in the liquid circulation system while the Pressure pump and closed controllable valves and / or during a Pressure reduction with open flow through the controllable valves and switched off Pressure pump.
  • a pressure correction is primarily in the Heating phase and / or in the cooling phase of the circulating liquid required, wherein by opening the controllable valves in the supply line, the pressure is reduced heating up the system pressure or by switching on the pressure pump a pressure build-up of the system pressure that has dropped in a cooling phase takes place.
  • Fig. 1 shows the diagram of a device according to the invention for a hot water heating system.
  • 1A shows a variant of the wiring diagram of a device for a hot water heating system.
  • Fig. 2 shows a block diagram of the electronic Control device.
  • time-pressure diagrams are different selectable degassing processes shown.
  • 7 shows a time-pressure diagram for a pressure correction by pressure build-up and FIG. 8 for a pressure correction by Pressure reduction.
  • Fig. 9 is a time-pressure diagram of a variant of an inventive Degassing process.
  • a liquid circuit Heating circuit
  • the fluid cycle will maintained or supported by a system circulation pump 4.
  • a circulatory fluid is preferably treated (e.g. softened and filtered) water used.
  • a liquid container 5 is connected to the liquid circuit pre-chamber 6, which is below the level and open to the liquid container 5, e.g. in the form of a vertical tube, closed at the bottom.
  • the liquid container 5 or its pre-chamber 6 is via an inlet line 7 and a return line 8 with the liquid circuit, in the case shown with the return 2 ', in Connection.
  • Inlet line 7 and return line 8 are at separate locations on the Line system of the liquid circuit (e.g. in the return 2 ') connected.
  • the Inlet line 7 opens into the level at a distance above the return line 8 Antechamber 6 of the liquid container 5.
  • the feed line 7 there are two electrically controllable solenoid valves in series 9, 10 and in the return line 8 a pressure pump 11. Furthermore, in the feed line 7, there downstream of the solenoid valves 9, 10, and in the return line 8, there downstream of the pressure pump 11, flow restrictors 12 arranged. In the Inlet line 7 can also be a dirt trap 13 and in the return line 8, one or two check valves 14 are arranged. With the help of in operation open shut-off valves 15, preferably cap valves, the supply line 7 and return line 8 are shut off on the circuit side. Connected in parallel to the pressure pump 11 an overflow valve 16 can be provided for safety reasons. On the device can also use only one of the two solenoid valves 9, 10 Find enough. Two in series and preferably staggered in time Switched solenoid valves improve the closing characteristics and offer double security. The quantity restrictors 12 serve to avoid so-called Control vibrations.
  • 1A is another possible variant of the wiring scheme shown, the liquid line 2, 2 'of the heating circuit to a to the liquid container 5 leading stub 7 is connected, which in Line part 7 'for the inlet to the container 5, a controllable solenoid valve 9 and optionally a flow restrictor 12 and in a parallel line part 8 'for the return flow from the container 5, a pressure pump 11 and a check valve 14 and possibly contains a flow restrictor 12. Only leads into the liquid container 5 a single line part 7 ''.
  • the liquid container 5 is constantly connected to the atmosphere via the overflow 17, the liquid container 5 is therefore pressureless ", ie the water in the container 5 is under atmospheric pressure. This also essentially applies to the antechamber 6.
  • the liquid container 5 is also equipped with a fresh water supply, which is actuated by an electrically controllable solenoid valve 18. Finally, it is located in the liquid container 5 a level sensor 19. There may also be, for example, two level sensors or level switches, an upper and a lower one.
  • the following are connected to a central electronic control device 20 via control lines: the solenoid valves 9, 10 and 18, the pressure pump 11 or its drive, the Level sensor 19 and a pressure sensor 21, which is in the illustrated embodiment is located in the flow line 7 upstream of the solenoid valves 9, 10, but can be arranged wherever the system pressure (system pressure) of the Liquid circuit (heating circuit) prevails.
  • the components of the device according to the invention can be in a common Housing G can be summarized.
  • the electronic control device 20 is in accordance with the block circuit diagram according to FIG. 2 e.g. from a pressure monitoring unit S1, the deviations in the system pressure in the Liquid circulation system from its setpoint and the pressure course over time, e.g. the slope of the pressure rise in the liquid circulation system while running Pressure pump 11 detected.
  • the pressure monitoring unit S1 stands with a control unit S2 in connection, which the valves 9, 10 and the drive of the pressure pump 11 after controls a pressure maintenance program.
  • the pressure maintenance in the liquid circulation system or pressure correction is carried out with such a system - initiated, for example, by a switching operation on the control device - according to the following procedure: If the system pressure is within predetermined limits, then at least one of the solenoid valves 9, 10 is closed and the pressure pump 11 is at rest. If the pressure sensor 21 detects that the system pressure is, for example, 0.4 bar too high - p max - (which can be the case, for example, when the heating system is heated up), then the flow through the solenoid valves 9, 10 is controlled opened, whereby water from the circuit enters the liquid container 5 and raises the water level there. At the same time, the system pressure drops. In this case, the liquid container 5 serves as a compensation vessel for taking over the expansion.
  • the pressure monitoring unit S1 of the electronic control unit 20 is at 2 on the other hand also with a switching unit S3 in connection, that depending on that found in the pressure monitoring unit S1 time course of the pressure increase or pressure drop a selection from different types of degassing programs (Fig. 3 to 6) and degassing processes activated via a control unit S4, which the valves 9, 10 and the drive of the Pressure pump 11 controls according to the program selected in the switching unit S3.
  • the switching unit 3 activates the degassing in a pressure-controlled manner, for example according to the time-pressure diagram according to FIG. 3. Since in the case shown the system pressure is below the target pressure p 0 , the pressure pump 11 is first started, whereby the system pressure increases in a pressure increase phase a. At a predetermined upper pressure value p + (eg 0.2 bar above p 0 ), the valves 9, 10 are opened and the system pressure drops in a pressure release phase b to a predetermined value p - (eg 0.2 bar below p 0 ) . The pressure pump 11 continues to run.
  • p + eg 0.2 bar above p 0
  • the intervals between two degassing processes do not have to be constant over time, but preferably variable are, depending on the slope inclination determined in the pressure monitoring station S1 of the pressure increase. The steeper the slope, the longer the intervals between two degassing processes.
  • the pump 11 runs continuously from the beginning of the time-controlled degassing which occurs when the upper level sensor responds, during the predetermined number of cycles.
  • the system pressure can rise above the upper value p + , but not above a value p max , which is, for example, 0.4 bar above the setpoint p 0 .
  • p max the pressure pump 11 switches off. 5 prevents large amounts of water from being discharged into the channel via the overflow 17 in the pressure release phase. The consequence of this would be that with the next contraction of the water in the liquid circuit (cooling phase) fresh water may have to be refilled, which could, for example, interfere with the lime content of the hard water of the system, which has been treated many times.
  • a time-controlled degassing process is preferably also activated by the switching unit S3 if the pressure monitoring registers a very long period of time for the pressure correction, for example a very flat slope of the pressure rise when the pressure pump is running.
  • a corresponding time-pressure diagram is shown in FIG. 6.
  • the control of the valves 9, 10 and the pressure pump 11 is carried out by the control unit S4 after predetermined opening times V of the valves 9, 10 and running times P of the pump 11 and the intervening interval times, which also corresponds to the times of the pressure rise phases a and pressure release phases b.
  • the time ranges are set so that the pressure values p + above or p - below the target pressure p 0 are normally not reached during the degassing process.
  • the number of cycles is constant again.
  • a pressure monitor S1 of the electronic control 20 can also be used Lockout or fault message - symbolically labeled S5 in Fig. 2 - des Liquid circulation system take place, for example, if despite running Pressure pump 11 no pressure increase or even a pressure drop in the circulatory system occurs, which indicates either a defective pressure pump or a leak in the system. On the other hand, even if a pressure increase is registered with open valves 9, 10, it can a lockout or a fault message occur because a valve 9, 10 is defective or the filter 13 may be clogged.
  • the lockout in a hot water heating system (According to FIG. 1) by switching off the circulation pump 4 and / or the Burner of the boiler 1 can be caused by optical and / or acoustic signal generator.
  • valve opening times t VE (FIG. 4) of the individual phases of the degassing process are equal to the valve opening time t V (FIG. 3) in the pressure correction and the pump running times t pE (FIG. 4) of the individual phases of the degassing process are equal to the pump running time t p (Fig. 2) in the pressure correction.
  • the opening time of the valve flow through the valves 9, 10 and the running time of the pressure pump 11 are determined via a timer integrated in the control device.
  • the time measurement does not necessarily have to start at p - and end at p + .
  • the time profile i.e. the slope of the pressure increase in time pressure, can be used to rule out faults caused by the switching on and off of the pressure pump drive.
  • Diagram, between pressure measuring points which are above p - and below p + take place, with the aid of the microprocessor in the control device 20 then extrapolating to the total pressure rise time t p .
  • the same can also apply to the determination of the opening time t V of the valve flow through the valves 9, 10.
  • the times t p or t V between any two points can be determined from the slope of the slope in the time-pressure diagram of the pressure correction (FIG. 7, FIG. 8).
  • the valves 9, 10 Since the degassing process according to the time-pressure diagram according to FIG. 9 starts at a system pressure which is above the setpoint p 0 , the valves 9, 10 first open via the control device. As a result, gas-containing liquid flows out of the circulatory system into the liquid container 5 or in its prechamber 6, where the pressure acting on the liquid is reduced - the system pressure is always above atmospheric pressure - and the enclosed gas can escape, the gas - since the liquid container is open - mixes with ambient air.
  • the duration t VE of the opening of the valves 9, 10 in this phase b1 is equal to the valve opening time t V measured in the pressure correction (FIG. 8).
  • phase a 2 After the time t VE , the valves 9, 10 (or one of the two) are closed via the control device and the pressure pump 11 is started. This increases the pressure in the circulatory system again.
  • the running time t pE of the pressure pump in this phase a 2 is equal to the pump running time t p in the pressure correction (FIG. 7).
  • further phases a i , b i can follow.
  • the pressure curve over time may also serve as a control variable for the selection and activation of different degassing processes can be used (Fig. 2 to 6), the degassing programs available for selection being pressure-controlled and / or can be time-controlled.
  • the variant described with reference to FIG. 9 A degassing process could possibly also be one of the ones to be selected different degassing programs. However, it can be degassed according to 9 can also be used by themselves if none There is a choice.
  • the pause times between individual degassing processes are determined by the electronic Control unit 20 determines, e.g. according to fixed break times, but preferably with variable pause times according to the gas content in the Circulation fluid (e.g. according to EP 0 580 881 B1).
  • Entire functional areas can preferably be operated on the electronic control device 20 switched on and off, e.g. the functional area of pressure maintenance or the functional area of degassing.
  • the control of the degassing program from that determined during a pressure correction time course of the pressure build-up or pressure release depends on activation the degassing either the pressure maintenance program is activated or at least one pressure correction is forcibly brought about by forced opening of valves 9, 10 and subsequent switching on of the pressure maintenance pump 11, whereby the electronic control device 20 for the invention Control of the degassing receives the necessary output data.
  • degassing is usually switched from one type of degassing operation to another (Fig. 3 to 6) automatically by the microprocessor of the electronic control device 20.
  • a manual switchover should preferably also be provided.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit, mit einem mit der Atmosphäre in Gasaustausch stehenden Flüssigkeitsbehälter (5), der über elektrisch steuerbare Ventile (9,10) enthaltende Zulaufleitung (7) mit dem Flüssigkeitskreislaufsystem in Verbindung steht, wobei der Rücklauf der Flüssigkeit über eine Druckpumpe (11) erfolgt, sowie mit einer elektronischen Steuereinrichtung (20), die durch Steuerleitungen mit einem Drucksensor (21), ferner mit den elektrisch steuerbaren Ventilen (9,10) und mit dem Antrieb der Druckpumpe (11 in Verbindung steht. Zur Entgasung der Kreislaufflüssigkeit durch die Steuereinrichtung werden die elektrisch steuerbaren Ventile (9,10) und der Antrieb der Druckpumpe (11) geschaltet. Die elektronische Steuereinrichtung (20) erfaßt den zeitlichen Druckverlauf in einer Druckaufbauphase bzw. Druckabbauphase und steuert zur Entgasung der Kreislaufflüssigkeit in Abhängigkeit vom festgestellten zeitlichen Druckverlauf die Öffnung des Ventildurchflusses durch. Die steuerbaren Ventile (9,10) in der Zulaufleitung (7) zum Flüssigkeitsbehälter (5) und der Lauf der Druckpumpe(n) (11). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit, mit mindestens einem wenigstens zeitweise mit der Atmosphäre in Gasaustausch stehenden Flüssigkeitsbehälter, der über eine wenigstens ein elektrisch steuerbares Ventil enthaltende Zulaufleitung mit dem Flüssigkeitskreislaufsystem in Verbindung steht, wobei parallelgeschaltet zu dem (den) steuerbaren Ventil(en) eine Druckpumpe vorgesehen ist, über die der Rücklauf der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter erfolgt, sowie mit einer elektronischen Steuereinrichtung, die durch Steuerleitungen zumindest mit einem den Systemdruck im Flüssigkeitskreislauf registrierenden Drucksensor, ferner mit dem oder den elektrisch steuerbaren Ventil(en) in der Zulaufleitung und mit dem Antrieb der Druckpumpe in Verbindung steht, wobei die Steuerung der steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung und des Antriebs der Druckpumpe in Abhängigkeit von dem in einer Druckänderungsphase festgestellten zeitlichen Verlauf der Druckänderung erfolgt
Derartige Verfahren und dazugehörige Vorrichtungen sind bekannt. Beim Stand der Technik und auch bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Entgasung dadurch, daß aus der Flüssigkeit, sobald sie aus dem Kreislaufsystem in den unter einem geringen Druck stehenden, vorzugsweise mindestens zeitweise
Figure 00010001
drucklosen" (d.h. zur Atmosphäre offenen)Flüssigkeitsbehälter gelangt, infolge des Druckabfalles nach dem Henry-Gesetz Gas entweicht und sich mit der Atmosphärenluft vereinigt.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Entgasung der Kreislaufflüssigkeit wird der Ventildurchfluß durch das steuerbare Ventil in der Zulaufleitung in fixen Zeitabständen während einer ebenfalls fix eingestellten Dauer geöffnet und nach dem Schließen der Ventile die Druckpumpe in der Rücklaufleitung eingeschaltet, bis im Flüssigkeitskreislaufsystem wieder der Soll-Systemdruck erreicht ist. Es wurde auch schon vorgeschlagen, den zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs in der Phase der laufenden Druckpumpe (bei geschlossenem Ventildurchfluß in der Zulaufleitung) als Steuergröße für die Initiierung von Entgasungsvorgängen oder für die Steuerung der Dauer der Intervalle zwischen Entgasungsvorgängen zu verwenden (EP 0 580 881 B1, EP 0 663 570 A1).
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Steuerungsverfahren bzw. Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung zu verbessern, und zwar vor allem um die Lebensdauer der elektrisch steuerbaren Ventile und der Druckpumpe zu verlängern und den Energieverbrauch zu senken. Auch sollen die Entgasungsvorgänge besser den im Flüssigkeitskreislaufsystem tatsächlich enthaltenen Gasmengen angepaßt werden, wobei der Erfindung die Erkenntnis zugrunde liegt, daß der zeitliche Druckverlauf bei Druckkorrekturen ein Indikator dafür ist, ob die Flüssigkeit im Flüssigkeitskreislaufsystem mehr oder Weniger Gas enthält. Je flacher im Zeit-Druck-Diagramm die Flankenneigung des Druckanstiegs oder Druckabfalls ist, umso höher ist der Gasanteil in der Flüssigkeit und umso schädlicher wirkt sich das eingeschlossene Gas auf den Wärmetransport und Wirkungsgrad oder auf die Korrosion von Anlagenteilen und allfälligen Geräuschbildungen im Flüssigkeitskreislaufsystem z.B. einer Warmwasserheizanlage aus.
Die Aufgabenstellung wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit vom festgestellten Druckverlauf über der Zeit unterschiedliche Entgasungsvorgänge ausgewählt und aktiviert werden und/oder eine Störabschaltung der Anlage und/oder eine Störmeldung eingeleitet wird.
Es wird also gemäß der Erfindung der z.B. bei der Druckkorrektur in der Aufheizphase oder Abkühlphase der Kreislaufflüssigkeit festgestellte Druckverlauf über der Zeit als Steuergröße verwendet werden, um situationsbedingt in Abhängigkeit von der Flankenneigung bzw. Flankensteilheit des Druckanstiegs bzw. des Druckabfalls im Zeit-Druck-Diagramm eine Auswahl unter verschiedenen möglichen Entgasungsprogrammen zu treffen bzw. eine Störabschaltung der Anlage zu bewirken. Dies führt dazu, daß die Geräte geschont und ein möglichst sparsamer bzw. sicherer Betrieb ermöglicht wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also hier der zeitliche Druckverlauf in einer Druckänderungsphase nicht zur Einleitung von Entgasungsvorgängen oder zur Steuerung der Dauer zwischen Entgasungsvorgängen, sondern als Steuergröße zur Auswahl unterschiedlicher Entgasungsabläufe verwendet.
Die Elemente bzw. Einheiten der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinrichtung, wie Drucküberwachungseinheit, die Steuereinheiten für die Steuerung der Ventile und der Druckpumpe, sowie die Schalteinheit für die Auswahl eines bestimmten Entgasungsvorgangs unter verschiedenen möglichen bzw. für die Störabschaltung werden wie üblich vorzugsweise durch entsprechend programmierte Mikroprozessoren verwirklicht.
Vorzugsweise stehen mindestens ein druckgesteuerter Entgasungsvorgang und mindestens ein zeitgesteuerter Entgasungsvorgang je nach zeitlichem Druckverlauf zur Auswahl zur Verfügung. Bei den druckgesteuerten Entgasungsvorgängen, die durch die Steuereinrichtung zweckmäßigerweise bei steiler Flankenneigung des Druckanstiegs angesteuert werden, erfolgt die Öffnung und Schließung der steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung zum Flüssigkeitsbehälter sowie das Ein- und Ausschalten des Motors der Druckpumpe beim Rückfluß aus dem Flüssigkeitsbehälter durch Signale des Drucksensors bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes des Systemsdrucks über bzw. unter dem Sollwert. Wenn ein zeitgesteuerter Entgasungsvorgang durch die Schalteinheit aktiviert wird, zweckmäßigerweise bei flacher Flankenneigung des Druckanstiegs, dann werden die Phasen der Öffnung der steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung zum Flüssigkeitsbehälter und des Laufes der Druckpumpe in der Rücklaufleitung durch einen in der Steuereinrichtung enthaltenen Zeitgeber bestimmt. Es sind auch Kombinationen von druckgesteuerten und zeitgesteuerten Entgasungsvorgängen möglich.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines zeitgesteuerten Entgasungsvorganges, die darin besteht, daß in Abhängigkeit von der festgestellten Zeitdauer des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls zwischen zwei ausgewählten Druckwerten bei einer nachfolgenden Entgasung über die Steuereinrichtung die Öffnung des Ventildurchflusses durch das bzw. die steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung und der Lauf der Druckpumpe derart zeitlich gesteuert werden, daß die jeweilige Laufzeit der Druckpumpe gleich oder proportional der Zeitdauer des vorher registrierten Druckanstiegs und die Öffnungszeit des Ventildurchflusses durch das bzw. die Ventile gleich oder proportional der Zeitdauer des vorher registrierten Druckabfalls ist, solange der Systemdruck während der Entgasung einen vorgegebenen Maximalwert und/oder Minimalwert nicht über- bzw. unterschreitet.
Der Begriff proportional" ist in seinem allgemeinen Sinn zu verstehen und bedeutet, daß die Öffnungszeit der Ventile und die Laufzeit der Druckpumpe wahrend des Entgasungsvorganges eine Funktion" (im mathematisch-logischen Sinn) der Ventilöffnungszeit bzw. Pumpenlaufzeit bei der Druckkorrektur sind.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der zeitliche Druckverlauf während einer Druckänderungsphase als Steuergröße verwendet, aber auch hier nicht, wie beim Stand der Technik, um einen fix vorprogrammierten Entgasungsvorgang einzuleiten oder die Intervalle zwischen Entgasungsvorgängen zu steuern, sondern um innerhalb eines Entgasungsvorganges die Zeitdauer der Öffnung der steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung zum Flüssigkeitsbehälter und die Zeitdauer des Laufes der Druckpumpe zu steuern. Zwar gehören zeitgesteuerte Entgasungsvorgänge auch bereits zum Stand der Technik, doch erfolgt dabei das Öffnen und Schließen der Ventile und das Einschalten der Druckpumpe nach einem von der Steuereinrichtung fix vorgegebenen Zeitprogramm, unabhängig davon, wieviel gerade Gas im Flüssigkeitskreislaufsystem enthalten ist, was zu unnötig langen oder aber zu kurzzeitigen Entgasungsvorgängen führen kann.
Wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung im Laufe des Entgasungsvorganges während der zeitgesteuerten Phase des Pumpenlaufs ein vorgegebener Maximalwert des Systemdrucks erreicht, dann wird der Ventildurchfluß in der Zulaufleitung zum Flüssigkeitsbehälter vorzeitig geöffnet, wobei die Druckpumpe weiterlaufen kann, bis ihre zeitgesteuerte Laufzeit zu Ende ist. Umgekehrt kann dann, wenn während der zeitgesteuerten Öffnungsphase des Ventildurchflusses der Systemdruck einen vorgegebenen Minimalwert erreicht, vorzeitig die Druckpumpe eingeschaltet werden, wobei das bzw. die Ventile offenbleiben können, bis die zeitgesteuerte Öffnungszeit des Ventildurchflusses abgelaufen ist.
Jeder Entgasungsvorgang, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abläuft, kann aus einer durch die Steuereinrichtung vorbestimmten Anzahl von mehreren Zyklen bestehen, d.h. aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen der Öffnung der Ventile in der Zulaufleitung bzw. des Laufes der Druckpumpe in der Rücklaufleitung.
Die als Steuergrößen dienenden Daten des zeitlichen Druckverlaufs in einer Druckänderungsphase werden vorzugsweise während einer Druckkorrektur ermittelt, nämlich während eines Druckaufbaus im Flüssigkeitskreislaufsystem bei laufender Druckpumpe und geschlossenen steuerbaren Ventilen und/oder während eines Druckabbaus bei geöffnetem Durchfluß durch die steuerbaren Ventile und abgeschalteter Druckpumpe. Eine solche Druckkorrektur ist vornehmlich in der Aufheizphase und/oder in der Abkühlphase der Kreislaufflüssigkeit erforderlich, wobei durch Öffnen der steuerbaren Ventile in der Zulaufleitung ein Druckabbau des durch das Aufheizen angestiegenen Systemdrucks oder durch Einschalten der Druckpumpe ein Druckaufbau des in einer Abkühlphase gesunkenen Systemdrucks erfolgt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Warmwasser-Heizungsanlage. Fig. 1A zeigt eine Variante des Leitungsschemas einer Vorrichtung für eine Warmwasser-Heizungsanlage. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Steuereinrichtung. In Fig. 3 - 6 sind jeweils Zeit-Druck-Diagramme verschiedener wählbarer Entgasungsvorgänge dargestellt. Fig. 7 zeigt ein Zeit-Druck-Diagramm für eine Druckkorrektur durch Druckaufbau und Fig. 8 für eine Druckkorrektur durch Druckabbau. Fig. 9 ist ein Zeit-Druck-Diagramm einer Variante eines erfindungsgemäßen Entgasungsvorganges.
Die Warmwasser-Heizungsanlage gemäß Fig. 1 besteht aus einem Flüssigkeitskreislauf (Heizkreislauf) mit einem Heizkessel 1, den Flüssigkeitsleitungen 2 (Vorlauf) und 2' (Rücklauf) sowie den Heizkörpern 3 (z.B. Radiatoren). Der Flüssigkeitskreislauf wird durch eine Anlagen-Umwälzpumpe 4 aufrecht erhalten bzw. unterstützt. Als Kreislaufflüssigkeit wird vorzugsweise aufbereitetes (z.B. enthärtetes und gefiltertes) Wasser verwendet.
Angeschlossen an den Flüssigkeitskreislauf ist ein Flüssigkeitsbehälter 5 mit einer niveaumäßig darunter liegenden, zum Flüssigkeitsbehälter 5 offenen Vorkammer 6, z.B. in Form eines vertikal stehenden, unten geschlossenen Rohres. Der Flüssigkeitsbehälter 5 bzw. dessen Vorkammer 6 steht über eine Zulaufleitung 7 und eine Rücklaufleitung 8 mit dem Flüssigkeitskreislauf, im dargestellten Fall mit dem Rücklauf 2', in Verbindung. Zulaufleitung 7 und Rücklaufleitung 8 sind an getrennten Stellen an das Leitungssystem des Flüssigkeitskreislaufes (z.B. im Rücklauf 2') angeschlossen. Die Zulaufleitung 7 mündet niveaumäßig mit Abstand über der Rücklaufleitung 8 in die Vorkammer 6 des Flüssigkeitsbehälters 5.
In der Zulaufleitung 7 befinden sich in Serie zwei elektrisch steuerbare Magnetventile 9, 10 und in der Rücklaufleitung 8 eine Druckpumpe 11. Ferner sind in der Zulaufleitung 7, dort den Magnetventilen 9, 10 nachgeschaltet, und in der Rücklaufleitung 8, dort der Druckpumpe 11 nachgeschaltet, Mengendrosseln 12 angeordnet. In der Zulaufleitung 7 kann sich noch ein Schmutzfänger 13 befinden und in der Rücklaufleitung 8 sind ein oder zwei Rückschlagventile 14 angeordnet. Mit Hilfe von im Betrieb offenen Absperrventilen 15, vorzugsweise Kappenventilen, können die Vorlaufleitung 7 und Rücklaufleitung 8 kreislaufseitig abgesperrt werden. Zur Druckpumpe 11 parallelgeschaltet kann aus Sicherheitsgründen ein Überströmventil 16 vorgesehen sein. An sich kann die Vorrichtung auch mit nur einem der beiden Magnetventile 9, 10 das Auslangen finden. Zwei in Serie liegende und vorzugsweise zeitlich versetzt geschaltete Magnetventile verbessern aber die Schließcharakteristik und bieten doppelte Sicherheit. Die Mengendrosseln 12 dienen zur Vermeidung von sogenannten Regelschwingungen.
Man könnte die Zulaufleitung 7 und Rücklaufleitung 8 - unter Verzicht auf die Vorkammer 6 - direkt in den Flüssigkeitsbehälter 5 führen. Mit der Vorkammer 6 läßt sich aber ein schädliches Luftansaugen aus der Atmosphäre recht gut vermeiden und zumindest beim Entgasen tritt kaum ein Temperaturaustausch der praktisch nur durch die Vorkammer 6 strömenden warmen Kreislaufflüssigkeit mit der stehenden kühleren Behälterflüssigkeit ein. In Fig. 1A ist eine weitere mögliche Variante des Leitungsschemas dargestellt, wobei die Flüssigkeitsleitung 2, 2' des Heizkreislaufes an eine zum Flüssigkeitsbehälter 5 führende Stichleitung 7 angeschlossen ist, die im Leitungsteil 7' für den Zulauf zum Behälter 5 ein steuerbares Magnetventil 9 sowie gegebenenfalls eine Mengendrossel 12 und in einem dazu parallelen Leitungsteil 8' für den Rückfluß aus dem Behälter 5 eine Druckpumpe 11 und ein Rückschlagventil 14 sowie eventuell eine Mengendrossel 12 enthält. In den Flüssigkeitsbehälter 5 führt nur ein einziger Leitungsteil 7''.
Der Flüssigkeitsbehälter 5 steht über den Überlauf 17 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung, der Flüssigkeitsbehälter 5 ist daher drucklos", d.h. das im Behälter 5 befindliche Wasser steht unter Atmosphärendruck. Dies gilt im wesentlichen auch für die Vorkammer 6. Der Flüssigkeitsbehälter 5 ist ferner noch mit einer Frischwasserzufuhr ausgestattet, die durch ein elektrisch steuerbares Magnetventil 18 betätigt wird. Schließlich befindet sich im Flüssigkeitsbehälter 5 ein Niveausensor 19. Es können auch z.B. zwei Niveausensoren bzw. Niveauschalter, ein oberer und ein unterer, vorhanden sein.
Mit einer zentralen elektronischen Steuereinrichtung 20 sind über Steuerleitungen verbunden: die Magnetventile 9, 10 und 18, die Druckpumpe 11 bzw. deren Antrieb, der Niveausensor 19 und ein Drucksensor 21, der sich im dargestellten Ausführungsbeispiel strömungsmäßig vor den Magnetventilen 9, 10 in der Zulaufleitung 7 befindet, aber überall dort angeordnet sein kann, wo der Systemdruck (Anlagendruck) des Flüssigkeitskreislaufs (Heizkreislaufs) herrscht.
Die Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in einem gemeinsamen Gehäuse G zusammengefaßt sein.
Die elektronische Steuereinrichtung 20 besteht gemäß Blockschaltschema nach Fig. 2 z.B. aus einer Drucküberwachungseinheit S1, die Abweichungen des Systemdrucks im Flüssigkeitskreislaufsystem von seinem Sollwert und den zeitlichen Druckverlauf, z.B. die Flankenneigung des Druckanstiegs im Flüssigkeitskreislaufsystem bei laufender Druckpumpe 11 erfaßt. Die Drucküberwachungseinheit S1 steht mit einer Steuereinheit S2 in Verbindung, die die Ventile 9, 10 und den Antrieb der Druckpumpe 11 nach einem Druckhalteprogramm steuert.
Die Druckhaltung im Flüssigkeitskreislaufsystem bzw. Druckkorrektur erfolgt mit einer solchen Anlage - eingeleitet z.B. durch eine Schalthandlung an der Steuereinrichtung - nach folgendem Verfahren:
Hält sich der Systemdruck innerhalb vorgegebener Grenzen, dann ist mindestens eines der Magnetventile 9, 10 geschlossen und die Druckpumpe 11 befindet sich in Ruhe. Stellt der Drucksensor 21 fest, daß der Systemdruck beispielsweise um 0,4 bar zu hoch ist - pmax - (was z.B. der Fall sein kann, wenn die Heizungsanlage aufgeheizt wird), dann wird der Durchfluß durch die Magnetventile 9, 10 durch die Steuerung geöffnet, wodurch Wasser aus dem Kreislauf in den Flüssigkeitsbehälter 5 gelangt und dort den Wasserspiegel hebt. Gleichzeitig sinkt der Systemdruck. Der Flüssigkeitsbehälter 5 dient in diesem Fall als Ausgleichsgefäß zur Expansionsübernahme. Die Magnetventile 9, 10 bleiben geöffnet, bis der erhöhte Systemdruck auf den Soll-Systemdruck po vorzugsweise auf einen Wert p+, u.B. 0,3 bar, über dem theoretischen Sollwert (= statische Höhe + 0,5 bar) gesunken ist (Fig. 8). Wenn hingegen der Drucksensor 21 einen beispielsweise um 0,2 bar zu niedrigen Systemdruck (p-) registriert (z.B. in einer Abkühlphase), dann bleiben die Magnetventile 9, 10 (oder eines davon) geschlossen, aber der Antrieb der Druckpumpe 11 wird in Gang gesetzt. Es wird nun Wasser aus dem Flüssigkeitsbehälter 5 in den Flüssigkeitskreislauf gepumpt, bis der Soll-Systemdruck po erreicht ist bzw. geringfügig, z.B. um 0,2 bar (p+), überschritten ist (Fig. 7).
Die Drucküberwachungseinheit S1 der elektronischen Steuereiheit 20 steht aber beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 anderseits auch mit einer Schalteinheit S3 in Verbindung, die in Abhängigkeit von dem in der Drucküberwachungseinheit S1 festgestellten zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls eine Auswahl unter verschiedenartigen Entgasungsprogrammen (Fig. 3 bis 6) trifft und dabei Entgasungsvorgänge über eine Steuereinheit S4 aktiviert, die die Ventile 9, 10 und den Antrieb der Druckpumpe 11 nach dem in der Schalteinheit S3 ausgewählten Programm steuert.
Wurde in der Drucküberwachungseinheit S1 ein durchschnittlicher Druckaufbau (bei laufender Druckpumpe 11) mit mittelsteiler Flankenneigung des Druckanstiegs über der Zeit festgestellt, dann aktiviert die Schalteinheit 3 die Entgasung druckgesteuert, z.B. nach dem Zeit-Druck-Diagramm gemäß Fig. 3. Da im dargestellten Fall der Systemdruck unter dem Solldruck p0 liegt, wird zunächst die Druckpumpe 11 in Gang gesetzt, wodurch der Systemdruck in einer Druckanstiegsphase a steigt. Bei einem vorbestimmten oberen Druckwert p+ (z.B. 0,2 bar über p0) werden die Ventile 9, 10 geöffnet und der Systemdruck fällt in einer Druckablaßphase b ab bis auf einen vorgegebenen Wert p- (z.B. 0,2 bar unter p0). Die Druckpumpe 11 läuft dabei weiter. Das Ganze wiederholt sich, wobei die Anzahl der Zyklen durch die elektronische Steuereinrichtung 20 vorgegeben wird. Unterhalb des Druck-Zeit-Diagrammes der Fig. 3 sind die Zeiten des hier durchgehenden Laufs der Pumpe 10 und die hier intermittierenden Öffnungszeiten des Ventildurchflusses durch die Ventile 9, 10 mit P (für den Pumpenlauf) und V (für die Ventilöffnungszeiten) gekennzeichnet.
Nach Beendigung eines aus einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen bestehenden Entgasungsvorgangs setzt eine Pause ein, wobei jedoch die Intervalle zwischen zwei Entgasungsvorgängen nicht zeitlich konstant sein müssen, sondern vorzugsweise variabel sind, je nach der in der Drucküberwachungsstation S1 festgestellten Flankenneigung des Druckanstiegs. Je steiler die Flankenneigung, umso länger werden die Intervalle zwischen zwei Entgasungsvorgängen.
Wenn dann bei Beginn eines weiteren Entgasungsvorgangs die Drucküberwachung in der Druckanstiegsphase a einen extrem raschen Druckanstieg, also eine extrem steile Flankenneigung des Druckanstiegs feststellt, dann kann vorgesehen sein, daß über die Schalteinheit S3 ein Entgasungsvorgang gemäß Zeit-Druck-Diagramm nach Fig. 4 aktiviert wird, der wieder druckgesteuert abläuft, bei dem aber nunmehr die Ventile 9, 10 über die vorgegebene Anzahl der Entgasungszyklen offen gehalten bleiben (durchgehende Linie V), ausgenommen allenfalls beim letzten Druckanstieg, dafür aber die Druckpumpe 11 intermittierend nur während der Druckanstiegsphasen a läuft (unterbrochene Linie P).
Wenn sich bei einem druckgesteuerten Entgasungsvorgang, z.B. nach Fig. 3 oder 4, ergibt, daß ein bestimmtes, durch den oberen Niveausensor 19 überwachtes Flüssigkeitsniveau Fmax (Fig. 5) erreicht oder überschritten wird, dann kann vorgesehen sein, daß der zunächst als druckgesteuert aktivierte Entgasungsvorgang, wenn bei geöffneten Ventilen 9, 10 z.B. in der ersten Druckablaßphase b vor Erreichen des unteren Druckwertes p- der obere Niveausensor einen vollen Flüssigkeitsbehälter 5 signalisiert, durch die Schalteinheit S3 auf einen zeitgesteuerten Entgasungsvorgang umgestellt wird, wobei im Falle des Beispiels nach Fig. 5 die Öffnungszeiten der Ventile 9, 10 und die Zeitintervalle zwischen zwei Ventil-Öffnungsphasen (gleichzeitig Druckablaßphasen b ) zeitgesteuert sind. Die Pumpe 11 läuft beim Schema nach Fig. 5 vom Beginn der beim Ansprechen des oberen Niveausensors einsetzenden zeitgesteuerten Entgasung an durchgehend während der vorgegebenen Anzahl von Zyklen. Der Systemdruck kann in diesem Fall über den oberen Wert p+ hinaussteigen, nicht aber über einen Wert pmax, der z.B. bei 0,4 bar über dem Sollwert p0 liegt. Wenn pmax erreicht wird, schaltet die Druckpumpe 11 ab. Durch den Ablauf des Entgasungsvorganges nach Fig. 5 wird verhindert, daß in der Druckablaßphase große Wassermengen über den Überlauf 17 in den Kanal abgeleitet werden. Die Folge davon wäre, daß bei der nächsten Kontraktion des Wassers im Flüssigkeitskreislauf (Abkühlphase) unter Umständen Frischwasser nachgefüllt werden muß, das z.B. den Kalkgehalt des härtemäßig vielfach aufbereiteten Anlagenwassers stören könnte.
Ein zeitgesteuerter Entgasungsvorgang wird durch die Schalteinheit S3 vorzugsweise auch dann aktiviert, wenn die Drucküberwachung eine sehr lange Zeitdauer für die Druckkorrektur, z.B. eine sehr flache Flankenneigung des Druckanstiegs bei laufender Druckpumpe registrieren. In Fig. 6 ist ein entsprechendes Zeit-Druck-Diagramm dargestellt. Die Steuerung der Ventile 9, 10 und der Druckpumpe 11 erfolgt dabei durch die Steuereinheit S4 nach zeitlich vorgegebenen Öffnungszeiten V der Ventile 9, 10 und Laufzeiten P der Pumpe 11 sowie der dazwischenliegenden Intervallzeiten, was auch den Zeiten der Druckanstiegsphasen a und Druckablaßphasen b entspricht. Die Zeitbereiche werden so eingestellt, daß während des Entgasungsvorganges normalerweise die Druckwerte p+ über bzw. p- unter dem Solldruck p0 nicht erreicht werden. Die Anzahl der Zyklen ist wieder konstant.
Über die Drucküberwachung S1 der elektronischen Steuerung 20 kann auch eine Störabschaltung oder Störmeldung - in Fig. 2 symbolisch mit S5 bezeichnet - des Flüssigkeitskreislaufsystems erfolgen, beispielsweise dann, wenn trotz laufender Druckpumpe 11 kein Druckanstieg oder sogar ein Druckabfall im Kreislaufsystem erfolgt, was entweder auf eine defekte Druckpumpe oder ein Leck im System hinweist. Auch wenn anderseits bei offenen Ventilen 9, 10 ein Druckanstieg registriert wird, kann eine Störabschaltung oder eine Störmeldung erfolgen, weil ein Ventil 9, 10 defekt oder der Filter 13 verstopft sein kann. Die Störabschaltung kann bei einer Warmwasserheizanlage (gemäß Fig. 1) durch Abschalten der Umwälzpumpe 4 und/oder des Brenners des Heizkessels 1 bewirkt werden, die Störmeldung durch optische und/oder akustische Signalgeber.
In Fig. 9 ist das Zeit-Druck-Diagramm eines durch die Steuereinrichtung 20 gesteuerten Entgasungsvorganges dargestellt, bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Grundgedanken die Öffnungszeiten der Ventile (9,10) und die Laufzeiten der Druckpumpe 11 in Abhängigkeit von den entsprechenden Zeiten bei der Druckkorrektur (Fig. 7, 8) stehen. Im einfachsten Fall sind die Ventilöffnungszeiten tVE (Fig. 4) der einzelnen Phasen des Entgasungsvorganges gleich der Ventilöffnungszeit tV (Fig. 3) bei der Druckkorrektur und die Pumpenlaufzeiten tpE (Fig. 4) der einzelnen Phasen des Entgasungsvorganges gleich der Pumpenlaufzeit tp (Fig. 2) bei der Druckkorrektur. Die Feststellung der Öffnungszeit des Ventildurchflusses durch die Ventile 9, 10 und der Laufzeit der Druckpumpe 11 erfolgt über einen in der Steuereinrichtung integrierten Zeitgeber. Dabei muß aber z.B. beim Druckaufbau die Zeitmessung nicht unbedingt bei p- beginnen und bei p+ aufhören, vielmehr kann, etwa um Störungen durch die Ein- und Ausschaltvorgänge des Druckpumpenantriebs auszuschließen, der zeitliche Verlauf, also die Flankenneigung des Druckanstiegs im Zeit-Druck-Diagramm, zwischen Druck-Meßpunkten, die über p- und unter p+ liegen, erfolgen, wobei dann mit Hilfe des Mikroprozessors in der Steuereinrichtung 20 auf die gesamte Druckanstiegszeit tp hochgerechnet wird. Analoges kann auch für die Bestimmung der Öffnungszeit tV des Ventildurchflusses durch die Ventile 9, 10 gelten. Es können also - mit anderen Worten - die Zeiten tp bzw. tV zwischen zwei beliebigen Punkten aus der Flankenneigung im Zeit-Druck-Diagramm der Druckkorrektur (Fig. 7, Fig. 8) ermittelt werden.
Da der Entgasungsvorgang gemäß Zeit-Druck-Diagramm nach Fig. 9 bei einem Systemdruck einsetzt, der über dem Sollwert p0 liegt, kommt es zunächst über die Steuereinrichtung zur Öffnung der Ventile 9,10. Dadurch strömt gashaltige Flüssigkeit aus dem Kreislaufsystem in den Flüssigkeitsbehälter 5 bzw. in dessen Vorkammer 6, wo der auf die Flüssigkeit wirkende Druck reduziert wird - der Systemdruck liegt immer über Atmosphärendruck - und eingeschlossenes Gas entweichen kann, wobei das Gas - da der Flüssigkeitsbehälter offen ist - sich mit Umgebungsluft mischt. Die Dauer tVE der Öffnung der Ventile 9,10 ist in dieser Phase b1 gleich der bei der Druckkorrektur gemessenen Ventilöffnungszeit tV (Fig. 8). Nach Ablauf der Zeit tVE werden über die Steuereinrichtung die Ventile 9,10 (oder eines von beiden) geschlossen und die Druckpumpe 11 in Gang gesetzt. Dadurch steigt der Druck im Kreislaufsystem wieder an. Die Laufzeit tpE der Druckpumpe ist in dieser Phase a2 gleich der Pumpenlaufzeit tp bei der Druckkorrektur (Fig. 7). Es folgt eine weitere Phase b2 mit geöffnetem Durchfluß durch die Ventile 9,10, wiederum über eine Zeitdauer tVE = tV . Dann wird erneut die Druckpumpe 11 eingeschaltet und es beginnt die Phase a2. Weil aber inzwischen das Druckniveau bereits über den Sollwert p0 gestiegen ist und durch eingeschaltete Druckpumpe (bei geschlossenen Ventilen 9,10) der Systemdruck weiter steigt, kann er eine obere Grenze pmax erreichen, die aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden darf. Deshalb werden nunmehr in der Phase a3, bevor noch die Pumpenlaufzeit tpE = tp zu Ende gegangen ist, vorzeitig die Ventile 9,10 geöffnet, was nunmehr in der Phase a2 einen Knick, d.h. eine Begrenzung des Druckanstiegs, gegebenenfalls im nachfolgenden Druckabfall bewirkt. Die Druckpumpe 11 läuft dabei weiter. Nach Ablauf der Pumpenlaufzeit tpE bleibt der Ventildurchfluß durch die vorzeitig geöffneten Ventile 9,10 offen und beginnt eine weitere Ventilöffnungs-Phase b3 (bei abgeschalteter Druckpumpe 11) über eine Zeitdauer tVE = tV . Es können je nachdem, wieviele Druckwechselzyklen durch die Steuereinrichtung jeweils für einen Entgasungsvorgang vorgesehen sind, weitere Phase ai, bi folgen.
Nach einem, vorzugsweise aus mehreren Zyklen bestehenden, Entgasungsvorgang folgt eine Pause, nach der erneut ein Entgasungsvorgang entsprechend dem ZeitDruck-Diagramm nach Fig. 9 einsetzt, wobei dann aber der Beginn des erneuten Entgasungsvorganges bei einem Systemdruck unter dem Sollwert erfolgen kann, was zur Folge hat, daß die erste Phase bei laufender Druckpumpe 11 eine Dtuckanstiegsphase ist, und zwar über eine Zeitdauer tpE = tp . Es muß auch nicht sein, daß bei weiteren Entgasungsvorgängen der Maximaldruck pmax erreicht wird (wie dies gemäß Fig. 9 in der Phase a3 der Fall ist).
Wie bereits ausgeführt, kann der bei der Druckhaltung bzw. Druckkorrektur festgestellte Druckverlauf über der Zeit gegebenenfalls auch als Steuergröße für die Auswahl und Aktivierung unterschiedlicher Entgasungsvorgänge herangezogen werden (Fig. 2 bis 6), wobei die zur Auswahl stehenden Entgasungsprogramme druckgesteuert und/oder zeitgesteuert sein können. Die anhand der Fig. 9 beschriebene Variante eines Entgasungsverfahrens könnte gegebenenfalls auch eines der auszuwählenden unterschiedlichen Entgasungsprogramme sein. Es kann aber eine Entgasung gemäß Zeit-Druck-Diagramm nach Fig. 9 auch für sich zur Anwendung kommen, wenn keine Auswahlmöglichkeit besteht.
Die Pausenzeiten zwischen einzelnen Entgasungsvorgängen werden durch die elektronische Steuereinheit 20 bestimmt, z.B. nach fest vorgegebenen Pausenzeiten, vorzugsweise aber mit variablen Pausenzeiten entsprechend dem Gasgehalt in der Kreislaufflüssigkeit (z.B. gemäß EP 0 580 881 B1).
An der elektronischen Steuereinrichtung 20 können vorzugsweise ganze Funktionsbereiche ein- und ausgeschaltet werden, z.B. der Funktionsbereich der Druckhaltung oder der Funktionsbereich der Entgasung. Da jedoch gemäß der Erfindung die Steuerung des Entgasungsprogrammes von dem bei einer Druckkorrektur festgestellten zeitlichen Verlauf des Druckaufbaues bzw. Druckablasses abhängig ist, muß bei Aktivierung der Entgasung entweder auch das Druckhalteprogramm aktiviert werden oder zumindest eine Druckkorrektur zwangsweise herbeigeführt werden, und zwar durch zwangsweises Öffnen der Ventile 9, 10 und anschließendes Einschalten der Druckhaltepumpe 11, wodurch die elektronische Steuereinrichtung 20 zur erfindungsgemäßen Steuerung der Entgasung die nötigen Ausgangsdaten erhält.
Allfällige Funktionsbereiche in der Steuereinrichtung 20 für eine Störabschaltung oder Störmeldung sollen möglichst nicht abschaltbar sein. Innerhalb des Funktionsbereiches der Entgasung erfolgt üblicherweise die Umschaltung von einer Art des Entgasungsvorganges zu einer anderen (Fig. 3 bis 6) automatisch durch den Mikroprozessor der elektronischen Steuereinrichtung 20. Es kann aber auch statt dessen oder vorzugsweise zusätzlich eine Handumschaltung vorgesehen sein.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit, mit mindestens einem wenigstens zeitweise mit der Atmosphäre in Gasaustausch stehenden Flüssigkeitsbehälter (5), der über eine wenigstens ein elektrisch steuerbares Ventil (9,10) enthaltende Zulaufleitung (7,7') mit dem Flüssigkeitskreislaufsystem in Verbindung steht, wobei parallelgeschaltet zu dem (den) steuerbaren Ventil(en) (9,10) eine Druckpumpe (11) vorgesehen ist, über die der Rücklauf der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter (5) erfolgt, sowie mit einer elektronischen Steuereinrichtung (20), die durch Steuerleitungen zumindest mit einem den Systemdruck im Flüssigkeitskreislauf registrierenden Drucksensor (21), ferner mit dem oder den elektrisch steuerbaren Ventil(en) (9,10) in der Zulaufleitung (7,7') und mit dem Antrieb der Druckpumpe (11) in Verbindung steht, wobei die Steuerung der steuerbaren Ventile (9,10) in der Zulaufleitung und des Antriebs der Druckpumpe (11) in Abhängigkeit von dem in einer Druckänderungsphase festgestellten zeitlichen Verlauf der Druckänderung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom festgestellten Druckverlauf über der Zeit unterschiedliche Entgasungsvorgänge ausgewählt und aktiviert werden und/oder eine Störabschaltung der Anlage und/oder eine Störmeldung eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom festgestellten Druckverlauf ein druckgesteuerter oder ein zeitgesteuerter Entgasungsvorgang aktiviert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aktivierung eines druckgesteuerten Entgasungsvorganges die Druckpumpe über eine bestimmte Anzahl von Druckwechselzyklen zwischen einem vorgegebenen oberen Wert (p+) über dem Sollwert (p0) und einem vorgegebenen unteren Wert (p-) des Systemdrucks durchgehend läuft, während der Ventildurchfluß durch das bzw. die Ventile (9, 10) in der Zulaufleitung (7,7') intermittierend bei Erreichen des oberen Wertes (p+) des Systemdrucks geöffnet und bei Erreichen des unteren Wertes (p-) des Systemdrucks geschlossen wird (Fig. 3).
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung eines druckgesteuerten Entgasungsvorganges der Ventildurchfluß durch das bzw. die Ventile (9,10) in der Zulaufleitung (7,7') über eine bestimmte Anzahl von Druckwechselzyklen zwischen einem vorgegebenen oberen Wert (p+) über dem Sollwert (p0) und einem vorgegebenen unteren Wert (p-) des Systemdrucks dauernd geöffnet bleibt, während die Druckpumpe (11) intermittierend bei Erreichen des unteren Wertes (p-) des Systemdrucks eingeschaltet und bei Erreichen des oberen Wertes (p+) des Systemdrucks ausgeschaltet wird (Fig. 4).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen zeitgesteuerten Entgasungsvorgang umgeschaltet wird, wenn im Zuge eines druckgesteuerten Entgasungsvorganges festgestellt wir, daß die durch die Zulaufleitung (7,7') in den Flüssigkeitsbehälter (5) gelangte Flüssigkeit ein bestimmtes oberes Niveau erreicht oder übersteigt (Fig. 5).
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeitgesteuerter Entgasungsvorgang aktiviert wird, wenn die Drucküberwachung eine sehr lange Zeitdauer für die Druckkorrektur, z.B. eine sehr flache Flankenneigung des Druckanstiegs bei laufender Druckpumpe (11), feststellt.
  7. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit, mit mindestens einem wenigstens zeitweise mit der Atmosphäre in Gasaustausch stehenden Flüssigkeitsbehälter (5), der über eine wenigstens ein elektrisch steuerbares Ventil (9,10) enthaltende Zulaufleitung (7,7') mit dem Flüssigkeitskreislaufsystem in Verbindung steht, wobei parallelgeschaltet zu dem (den) steuerbaren Ventil(en) (9,10) in der Zulaufleitung (7,7') eine Druckpumpe (11) vorgesehen ist, über die der Rücklauf der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter (5) erfolgt, sowie mit einer elektronischen Steuereinrichtung (20), die durch Steuerleitungen zumindest mit einem den Systemdruck im Flüssigkeitskreislauf registrierenden Drucksensor (21), ferner mit dem oder den elektrisch steuerbaren Ventil(en) (9,10) in der Zulaufleitung (7,7') und mit dem Antrieb der Druckpumpe (11) in Verbindung steht, wobei die Steuerung der steuerbaren Ventile (9,10) in der Zulaufleitung und des Antriebs der Druckpumpe (11) in Abhängigkeit von dem in einer Druckänderungsphase festgestellten zeitlichen Verlauf der Druckänderung erfolgt, gegebenenfalls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der festgestellten Zeitdauer des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls zwischen zwei ausgewählten Druckwerten bei einer nachfolgenden Entgasung über die Steuereinrichtung die Öffnung des Ventildurchflusses durch das bzw. die steuerbaren Ventile (9,10) in der Zulaufleitung (7,7') und der Lauf der Druckpumpe (11) derart zeitlich gesteuert werden, daß die jeweilige Laufzeit (tpE) der Druckpumpe (11) gleich oder proportional der Zeitdauer (tp) des vorher registrierten Druckanstiegs und die Öffnungszeit (tVE) des Ventildurchflusses durch das bzw. die Ventile (9,10) gleich oder proportional der Zeitdauer (tV) des vorher registrierten Druckabfalls ist, solange der Systemdruck während der Entgasung einen vorgegebenen Maximalwert und/oder Minimalwert nicht über- bzw. unterschreitet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuergröße dienenden Daten (z.B. tp, tV) des zeitlichen Druckverlaufes in einer Druckänderungsphase während einer Druckkorrektur ermittelt werden, nämlich während eines Druckaufbaus bei laufender Druckpumpe (11) und geschlossenen steuerbaren Ventilen (9,10) und/oder während eines Druckabbaus bei geöffnetem Durchfluß durch die steuerbaren Ventile (9,10) und abgeschalteter Druckpumpe (11).
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines vorgegebenen Maximalwertes (pmax) des Systemdrucks während der Laufzeit (tpE) der Druckpumpe (11) der Ventildurchfluß durch das bzw. die Ventile (9,10) vorzeitig geöffnet wird, wobei gegebenenfalls die Druckpumpe (11) bis zum Ablauf ihrer von der Steuereinrichtung (20) errechneten Laufzeit (tpE) weiterläuft.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines vorgegebenen Minimalwertes des Systemdrucks während der Öffnungszeit (tVE) des Ventildurchflusses durch die Ventile (9,10) die Druckpumpe (11) vorzeitig eingeschaltet ist, wobei gegebenenfalls der Ventildurchfluß bis zum Ablauf ihrer von der Steuereinrichtung (20) errechneten Öffnungszeit (tVE) offen bleibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, daß bei der Aktivierung eines zeitgesteuerten Entgasungsprogramms die Zeitdauer der Öffnung des Ventildurchflusses durch das bzw. die Ventile (9, 10) in der Zulaufleitung (7) und die Laufzeit der Druckpumpe (11) sowie allfällige Intervallzeiten zwischen Ventilöffnung bzw. Pumpenlauf von der einen Zeitgeber enthaltenden Steuereinrichtung vorgegeben werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entgasungsvorgang jeweils über eine durch die Steuereinrichtung (20) vorgegebene Anzahl von Druckwechselzyklen abläuft.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (20) aus verschiedenen, vorzugsweise programmierte Mikroprozessoren enthaltende Funktionseinheiten (S1, S2, S3, S4, S5) besteht.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Funktionseinheiten eine Drucküberwachungseinheit (S1) ist, die mit dem Drucksensor (21) in Verbindung steht und einen Zeitgeber enthält, um den zeitlichen Verlauf von Druckänderungen festzustellen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucküberwachungseinheit (S1) mit einer Steuereinheit (S2, S4) zur Steuerung der Ventile (9,10) und der Druckpumpe (11) verbunden ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (S4) zur Steuerung der Ventile (9,10) und der Druckpumpe (11) einen Zeitgeber für zeitgesteuerte Entgasungsvorgänge enthält.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucküberwachungseinheit (S1) mit einer Schalteinheit (S3) in Verbindung steht, die in Abhängigkeit von dem in der Drucküberwachungseinheit (S1) festgestellten zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls eine Auswahl unter verschiedenartigen Entgasungsprogrammen trifft und/oder eine Störabschaltung der Anlage und/oder eine Störmeldung bewirkt.
EP98121945A 1997-11-26 1998-11-19 Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Entgasung und gegebenenfalls Druckkorrektur einer in einem Flüssigkeitskreislaufsystem, insbesondere einer Heizungsanlage, zirkulierenden Flüssigkeit Withdrawn EP0924472A3 (de)

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