EP1310746B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung von Thermen - Google Patents

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EP1310746B1
EP1310746B1 EP02023856A EP02023856A EP1310746B1 EP 1310746 B1 EP1310746 B1 EP 1310746B1 EP 02023856 A EP02023856 A EP 02023856A EP 02023856 A EP02023856 A EP 02023856A EP 1310746 B1 EP1310746 B1 EP 1310746B1
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EP
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heat transfer
transfer medium
temperature
burner
controller
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EP02023856A
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Harry Gerstner
Dieter Dr. Pfannstiel
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Siemens Building Technologies AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling Spas according to the preambles of claims 1 and 11, a preferred Use of the device and the method according to claim 25 and a Regulator for carrying out the method according to claim 26.
  • the heat transfer medium either directly via a primary exchanger or indirectly by means of the heated water the heating is heated via a secondary exchanger and at suitable tapping points, for example, in the kitchen or in the bathroom, taken.
  • the regulation of the burner such spas takes place in the known prior art by the measurement of Outlet temperature at the outlet of the primary exchanger or the secondary exchanger, the compared with a predetermined target temperature and the controller, such as a PI controller, is supplied to the output of a manipulated variable, the manipulated variable, for example may be a signal to adjust the power of the burner.
  • Such controlled baths are known, for example, from DE-A-37 16 798, JP-A-61 14 9761 or EP-A-0 226 246.
  • the unmeasured amount of discharged heat transfer medium is a disturbance in the control circuit and has great influence on the dynamics of the control loop.
  • the object of the present invention is to provide the known devices and methods for the control of spas to improve that temperature fluctuations avoided on the outlet side of the heat exchanger and a reliable Regulation of the burner of the spa for different principles can be achieved can.
  • the aim of the invention is therefore, a constant outlet temperature at different To achieve disturbance variables.
  • the volume flow on the outlet side of the heat exchanger but not measured by expensive volumetric flow meters, but the invention is based on the object here, the volume flow indirectly too in order to use it for a feedforward control.
  • the present invention is intended not only for systems with direct heating be used in the primary heat exchanger of the heat transfer medium, but also in all other systems such as e.g. in systems with secondary heat exchanger, in all Usually only a small buffer (in the order of about 1 l), the must be kept ready to bridge the time needed enough energy to the secondary heat exchanger via a primary heat exchanger to provide, i. in addition to an outlet temperature control (primary heat exchanger) should the invention also in a comfort temperature control (with secondary exchanger) be usable.
  • the invention solves the underlying task by the characterizing Features of the independent claims 1 and 11 and 26, wherein advantageous Embodiments and variants of the invention in the dependent claims are marked and described.
  • An advantageous use of the method or the device is claimed in claim 25.
  • One for an inventive Device or controller suitable for the method according to the invention is in the claims 26 and 27 characterized.
  • the device according to the invention for regulating thermal baths has a burner for heating a heat transfer medium, an inlet for supplying the Heat transfer medium, which has a certain inlet temperature at the inlet, a Outlet for the discharge of the heat transfer medium, which at the outlet a certain Outlet temperature has, and a regulator, the heating of the heat transfer medium by means of a primary exchanger or a secondary exchanger, at least in dependence a set temperature and the outlet temperature controls.
  • the controller measures a rate of increase the outlet temperature at a predeterminable burner capacity, based on the Rate of increase calculates the dissipated amount of heat transfer medium becomes.
  • the mathematical basis for this calculation is the fact that the slew rate the outlet temperature at a constant burner power indirectly proportional to the amount of discharged heat transfer medium, that is, a larger amount of heat transfer medium removed to a lower rate of increase the outlet temperature of the heat transfer medium leads and vice versa.
  • the slew rate the outlet temperature in each case at a predeterminable, but at least be measured for the duration of the measurement constant burner power.
  • the controller parameters i. for example the controller gain, based on the calculated amount of discharged Heat transfer medium can be changed accordingly. For example, set the controller determines that a large amount of heat transfer medium is removed, it does not have to - as in the prior art - to a corresponding decrease in the outlet temperature "wait", but can directly control the output of the burner to the to request the requested quantity of heat transfer medium.
  • the controller has a memory for storing the smallest and largest Rise velocities of outlet temperature for each adjustable setpoint temperature on. Once the controller has the appropriate rate of increase of Outlet temperature has measured, he compares this with the stored smallest or highest slew rate and stores the measured slew rate then as minimum or maximum slew rate in memory, when the measured slew rate is less than the smallest saved one Rate of increase or if this is greater than the largest stored Slew rate. This ensures that so the smallest and largest discharged amounts of heat transfer medium (Zapfmengen) and can be adapted during operation.
  • Zapfmengen heat transfer medium
  • the regulation thus orders at a set desired temperature and at the predeterminable Burner output the smallest rate of increase of the outlet temperature the largest amount of heat transfer medium that can be removed (largest dispensing quantity) and the largest rate of increase of the outlet temperature of the smallest dischargeable Quantity of heat transfer medium (smallest dispensing amount) too and calculated by the measured rising speeds, the discharged amount of heat transfer medium linear in relation to it.
  • This can be done in the simplest case by laying down the two points (maximum bleed, minimum slew rate and minimum Tap quantity, highest rate of increase) in the x-y coordinate system, which are connected by a straight line, so that all other taps at a measured slew rate between the lowest and highest slew rates can be read directly.
  • the controller selects for calculating the amount of discharged heat transfer medium, i.e. for measuring the rate of increase, as predeterminable burner power about 60% to 100%, preferably about 80% of the required burner power at maximum dischargeable amount of the heat transfer medium at a set Target temperature off.
  • predeterminable burner power for example, 80% of the required Burner capacity at maximum dispensing rate, in this case 80% of 77.8% of that burner power at a maximum setpoint temperature of, for example 60 ° C and at maximum dispensing volume would be necessary (maximum operation of the burner).
  • the controller starts measuring the slew rate at a minimum outlet temperature and ends the measurement when the setpoint temperature is reached.
  • This has the advantage that at modulating burners anyway the burner is started when falling below a minimum outlet temperature and subsequently at this burner start immediately with the measurement of the slew rate can be started to immediately measure the amount of discharged heat transfer medium to obtain.
  • the controller starts the controller measures the rate of increase at a predeterminable temperature difference below the target temperature and ends this again when it reaches the target temperature. This is useful, for example, when the heat exchanger is heated from the cold state, since then a minimum outlet temperature does not exist yet and the heat exchangers are only heated up from below got to.
  • the controller measures the rate of increase each time the desired temperature is changed the outlet temperature at one of these setpoint temperature associated and predeterminable burner performance.
  • the assigned and predeterminable Burner power for measuring slew rate can also be used as identification burner power be designated.
  • the inventive method for controlling thermals in particular for control a domestic water flow heater, according to the aforementioned principles.
  • the heat transfer medium is at the inlet of the heat exchanger to the heat exchanger fed and discharged via the outlet.
  • the outlet temperature detectable at the outlet is combined with a temperature set by the operator of the spa supplied to the controller, the corresponding control difference from these forms two temperatures.
  • the controller in addition, the outlet temperature supplied. Based on the slew rate the outlet temperature can thus at a predeterminable burner power (identification burner power) the dissipated amount of the heat transfer medium is calculated and the heating of the heat transfer medium can be controlled by this amount.
  • the burner power is then at larger amounts of discharged heat transfer medium stronger and smaller amounts of the discharged heat transfer medium changed more weakly.
  • the burner performance depending on the set target temperature to a predefinable Maximum value limited to a fraction of the burner output at maximum setpoint temperature equivalent.
  • This limited burner power will be following the calculation the amount of discharged heat transfer medium as the upper limit for the used modulating control, for example, when using a Pl-controller to prevent overshoot of the outlet temperature and to the modulation of the burner closer to the currently required power.
  • the limit of the setting range can be active both in the comfort mode and in the shutdown mode and if necessary, is set up by a certain burner output (for example 5%), to compensate for tolerances.
  • the Control of the heating of the heat transfer medium not the user of the spa specifiable target temperature directly, but the sum of this target temperature and a desired correction temperature used.
  • the exact target temperatures are obtained in the context of a calibration process at two different measuring points of the outlet and comfort temperature and calculates the target correction temperature at these at least two different ones Values of the setpoint temperature, while all other values are based on the setpoint temperature a line lying between these two different values of the target temperature be linearly interpolated.
  • the inlet temperature of the heat transfer medium at the inlet of the heat exchanger be, without this, an inlet temperature sensor is necessary.
  • the heat transfer medium is heated by means of a secondary exchanger, so can be used as inlet temperature, the measured buffer medium temperature in the buffer medium storage (DHW tank or boiler) plus a correction temperature used when the sensor is mounted on the cold water side of the heat exchanger is and the time of discharge exceeds a predeterminable maximum time.
  • DHW tank or boiler buffer medium storage
  • the buffer medium storage (DHW tank) is sufficient removed a lot of heat transfer medium, so that the temperature in the buffer medium storage corresponds approximately to the inlet temperature.
  • a predeterminable criterion Time of discharge of heat transfer medium can be used.
  • this measured buffer medium temperature plus a correction temperature used only if they are within a predeterminable range (permissible) temperature range around a preferred average around. With Advantage is this in about 15 ° C with a fluctuation of about +/- 5 K.
  • According to another preferred embodiment of the invention is in the heating the heat transfer medium in the clock mode, i. at very low levels of discharged heat transfer medium, after starting the burner of a firing performance as directly as possible to a predeterminable and storable clock power switched.
  • a clock power is with advantage the last performance before the shutdown of the burner or the minimum adjustable power of the burner used.
  • the problem is that after a renewed activation of the burner, the modulation controller, the burner output from a firing rate (starting power) down must, if the withdrawn Quantity of heat transfer medium is very low. If not fast enough takes place, then enters the state that the temperature in the heat exchanger quickly Burner switch-off reached and the burner is switched off again. This leads to to a large Brennerschaltphaseuftechnik.
  • the burner of the method according to the invention is not in the modulation mode "started", but first switched to the "remembered” burner power, at the same time for measuring the slew rate and thus for detection the tap quantity can be used.
  • the blower the burner is not turned off, but preferably continue at an ignition speed operated. This makes it possible to start the burner faster, which is a "Sagging" of the outlet temperature reduced.
  • the invention is in the regulation of a domestic hot water heater. This is explained in more detail in the following figures.
  • a controller for carrying out a method according to the present invention Invention has at least one input for reading in or a processor for Calculation of the difference between an adjustable setpoint temperature and the outlet temperature a heatable by a burner heat transfer medium and at least one output for controlling the power of the burner, the regulator has at least one further input for reading in the outlet temperature, the controller then determines the rate of increase of the outlet temperature at a predeterminable burner power and based on the rate of increase the dissipated amount of the heat transfer medium calculated. With the help of the calculated Quantity of discharged heat transfer medium, the controller can then control the Optimize heating of the heat transfer medium.
  • the controller changes the burner output following the calculation modulating the amount of discharged heat transfer medium, wherein the controller parameters changeable on the basis of the calculated amount of discharged heat transfer medium are.
  • FIG 1 shows the schematic representation of a water heater with primary exchanger 7 (primary heat exchanger), that of a burner 2 (shown only schematically) is heated.
  • the cold water KW is the primary exchanger via a cold water inlet 5 7 fed and heated there.
  • the heated water is at a tapping point 6 as Hot water WW taken.
  • Outlet temperature sensor B3 temperature sensor 9
  • Via a pressure switch (flow switch) FS is the tap of hot water WW detected.
  • the burner 2 is used at the same time for heating a heating medium, such as water, for example Heat supply of a house. Only schematically shown is a heat exchanger 8 with flow temperature sensor B2, return temperature sensor B7, flow pump or heating circuit pump Q1, consumer 3 (radiator) and water pipe 4.
  • FIG. 2 shows the schematic representation of a continuous flow heater with secondary heat exchanger, where the cold water KW is not directly from the burner 2, but over a Secondary exchanger 10 (secondary heat exchanger) is heated.
  • the secondary exchanger 10 is supplied by the heating medium via a three-way valve UV with heat, the the cold water is heated.
  • an outlet temperature sensor B3 is used for the measurement the outlet temperature ⁇ Off.
  • An inlet temperature sensor B5 and a buffer medium temperature sensor B4 is also indicated schematically.
  • a pressure switch FS is here on the output side at the tapping point 6 for measuring a tap of hot water WW arranged.
  • the heating circuit pump Q1 is in this case on the return side of Boiler 8 in front of the return temperature sensor B7 and at the same time ensures circulation of the heating medium in the secondary exchanger 10.
  • the three-way valve UV can also its own hot water circuit pump can be used.
  • FIG 3 shows - greatly simplified - the control structure.
  • the controller 1 controls the burner 2 by means of a manipulated variable, ie with advantage a signal for the performance of the burner.
  • the burner 2 is in the control scheme of Figure 3 representative of the route to be controlled, of course, in addition to the burner 2 also includes the heat exchanger, the cold water to be heated and all other disturbances and parts of the route.
  • the outlet temperature ⁇ out is - as known from the prior art - recycled and added to the target temperature ⁇ target with a negative sign, so that a temperature difference ⁇ can be supplied to the controller 1.
  • the regulator 1 is also supplied with the outlet temperature ⁇ out .
  • the basis for the detection of the extracted amount of heat transfer medium is now the fact that for each bleed a certain energy must be supplied to the heat exchanger in order to keep the outlet temperature ⁇ out at a certain inlet temperature ⁇ Ein a constant. If more energy is supplied, the outlet temperature ⁇ out increases at a certain rate of increase v A. Therefore, if more energy is supplied to the heat exchanger than is required on the basis of the tap quantity, the return or outlet temperature ⁇ Aus will increase.
  • the rate of increase v A is determined by the unneeded energy (excess energy). The higher the rate of increase v A , the lower the amount of hot water WW withdrawn, that is, the rate of increase v A and the amount of tapping are indirectly inversely dependent on one another.
  • the identification burner performance is thus always dependent on the performance at the maximum dispensing amount calculated. This ensures that you can with this burner performance after calculating the dispensing amount, i. after identification always in near the actual required power. At very low dispensing amount is on the other hand, you are too high in performance.
  • SdBwAusMax stands for the upper limit of the switching difference for switching off the burner
  • SdBwAusMin for the lower limit of the switching differential for switching off the burner
  • SdOn stands for the lower switching differential for switching on the burner.
  • the burner output for identification is activated when a hot water tap is detected and when the burner 2 is switched on.
  • the outlet temperature ⁇ out (or the return temperature for eg heaters) will initially drop and then rise again (see FIG. The increase of the outlet temperature ⁇ out (waste or rising gradient) is detected and thus the minimum of the outlet temperature ⁇ minimum is determined. This minimum of the outlet temperature ⁇ Minimum is noted and from this time the time is detected (time t 0 ).
  • the time is then measured until the discharge temperature ⁇ from the set temperature ⁇ has reached target (time t 1). Thereafter, the differential temperature ⁇ between the target temperature ⁇ target and the minimum temperature ⁇ minimum and the difference ⁇ t between the times t 1 and t 0 is formed.
  • the ratio ⁇ to .DELTA.t is the rising gradient, the rising speed v A ie at the outlet temperature ⁇ off at a constant burner power and is thus an indirect measure of the amount corresponding pin.
  • the measured slope gradient is compared with the stored minimum and maximum values. If the measured value is less than the stored minimum value (minimum slew rate v Amin ), then this value is stored as a new minimum value. Each measured slew rate v A that is greater than the stored value indicates a smaller bleed amount. Furthermore, the largest rising speed vAmax (smallest dispensing amount) is stored. If there are now smaller or greater slew rates than the previously stored values, these are then stored as minimum or maximum values.
  • hot water DH is tapped after the initial start-up with maximum dispensing amount.
  • the smallest slew rate can be determined.
  • twice the smallest slew rate v Amin may be set as the new start value. During operation, these values are then further adapted.
  • the ascertained gradient of gradient ie the measured rate of increase vA between the stored minimum value v Amin and the maximum value v Amax , is then converted between these limit values to the intermediate bleed amount. From this tap quantity can then be switched to the required burner power and the modulation controller with respect to the power adjustment are released (see time t 1 in Figure 4). Depending on the determined tap quantity then the controller parameters of the controller 1 can be switched accordingly.
  • the modulation controller 1 must be released prematurely.
  • the modulation controller is the following: If the outlet temperature ⁇ out below the temperature setpoint ⁇ target less a turn-on difference ⁇ and the run time is greater than, for example, 1 minute from this time t 0 , the modulation controller is enabled.
  • Figure 5 shows the schematic representation of setting the starting power in the cyclic operation of the burner 2, ie at small bleed amounts. While it has been applied in the upper part of FIG 5 as shown in Fig. 4, the outlet temperature ⁇ from versus time, in the lower part of the figure 5 is shown the power of the burner 2 with respect to the time corresponding to the overlying outlet temperature ⁇ Aus. Once a clock mode has been detected, ie the tap particularly small amounts of hot water WW and the burner 2 turns off, the last related power of the burner 2 is stored in a memory of the controller 1.
  • the burner 2 While the burner 2 remains switched off, it is possible to keep the fan of the burner running in order to get into the appropriate speed range as quickly as possible when the burner is switched on again. As soon as the outlet temperature ⁇ out crosses the lower limit of the switching difference SdIn, the burner 2 switches on again, in which case the previously "remembered” power, ie the power stored in the controller 1, is used, which can then also be used, for example, to measure the slew rate vA. if this has not been done before. After the identification phase (power constant), the modulation controller is enabled.
  • the burner output becomes after switching on the burner according to FIG. 5 then set to minimum power when the last set burner power is smaller is the minimum burner output.
  • Figures 6a and 6b show correction values for the comfort temperature control and the outlet temperature control, which can be used to correct the temperature setpoint ⁇ Soll to compensate for a deviation from the realistic temperature values.
  • a hot water instantaneous water heater can be controlled much more accurately and reliably, without causing large fluctuations in the outlet temperature ⁇ out .

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung von Thermen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 11, eine bevorzugte Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens nach Patentanspruch 25 sowie einen Regler zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 26.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung von Thermen, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers mit einem Brenner zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, wie beispielsweise Wasser, sind bereits bekannt, wobei hier grundsätzlich zwei verschiedene Prinzipien existieren. So wird bei einigen Herstellern das Brauchwasser bzw. das zu erwärmende Wärmeträgermedium im Durchlaufprinzip direkt über einen Wärmetauscher von einem Brenner erwärmt, während bei anderen Herstellern ein zweiter Wärmetauscher, d.h. ein sog. Sekundärtauscher, für die Brauchwassererwärmung eingesetzt wird. Diese zwei Grundprinzipien skizzieren die Darstellungen in den Figuren 1 und 2, die nachfolgend noch detailliert erörtert werden.
Bei den bekannten Thermen bzw. Durchlauferhitzern wird das Wärmeträgermedium entweder direkt über einen Primärtauscher oder indirekt mittels des erwärmten Wassers der Heizung über einen Sekundärtauscher erwärmt und an geeigneten Zapfstellen, beispielsweise in der Küche oder im Bad, entnommen. Die Regelung des Brenners solcher Thermen erfolgt beim bekannten Stand der Technik durch die Messung der Auslauftemperatur am Auslauf des Primärtauschers oder des Sekundärtauschers, die mit einer vorgebbaren Solltemperatur verglichen und dem Regler, beispielsweise einem PI-Regler, zur Ausgabe einer Stellgröße zugeführt wird, wobei die Stellgröße beispielsweise ein Signal zur Leistungseinstellung des Brenners sein kann.
Derartige geregelte Thermen sind beispielsweise aus DE-A-37 16 798, JP-A-61 14 9761 oder EP-A-0 226 246 bekannt.
All diesen Prinzipien ist gemeinsam, daß zwar die Auslauftemperatur zur Regelung des Brenners, d.h. zur Regelung der Erwärmung des Wärmeträgermediums genutzt wird, die Menge des abgeführten Wärmeträgermediums am Auslauf des Wärmetauschers, d.h. der Durchfluß (Volumenstrom) auf der Brauchwasserseite, jedoch nicht erfaßt wird und sich dadurch erhebliche Regelungsschwankungen ergeben, die an den Zapfstellen (wie beispielsweise in der Küche oder im Bad) zu entsprechenden Temperaturschwankungen führen.
Die nicht gemessene Menge des abgeführten Wärmeträgermediums stellt eine Störgröße im Regelungskreis dar und hat großen Einfluß auf die Dynamik des Regelkreises.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung von Thermen dahingehend zu verbessern, daß Temperaturschwankungen auf der Auslaufseite der Wärmetauscher vermieden und eine zuverlässige Regelung des Brenners der Therme für unterschiedliche Prinzipien erreicht werden kann.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine konstante Auslauftemperatur bei verschiedenen Störgrößen zu erreichen. Dabei soll der Volumenstrom auf der Auslaufseite der Wärmetauscher jedoch nicht durch teure Volumenstrommeßgeräte gemessen werden, sondern der Erfindung liegt hier die Aufgabe zugrunde, den Volumenstrom indirekt zu erfassen, um diesen für eine Störgrößenaufschaltung verwenden zu können.
Dabei soll die vorliegende Erfindung nicht nur bei Systemen mit direkter Erwärmung des Wärmeträgermediums im Primärtauscher einsetzbar sein, sondern auch bei allen anderen Systemen wie z.B. bei Systemen mit Sekundärwärmetauscher, die in aller Regel nur einen geringen Puffer (in einer Größenordnung von ca. 1 l) aufweisen, der auf Bereitschaft gehalten werden muß, um die Zeit zu überbrücken, die benötigt wird, um dem Sekundärwärmetauscher genügend Energie über einen Primärwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, d.h. neben einer Auslauftemperatur-Regelung (Primärwärmetauscher) soll die Erfindung auch bei einer Komforttemperatur-Regelung (mit Sekundärtauscher) einsetzbar sein.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11 sowie 26, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungsvarianten der Erfindung in den Unteransprüchen gekennzeichnet und beschrieben sind. Eine vorteilhafte Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist in Patentanspruch 25 beansprucht. Ein für eine erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Regler ist in den Patentansprüchen 26 und 27 gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung von Thermen weist einen Brenner zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums auf, einen Einlauf zur Zuführung des Wärmeträgermediums, das am Einlauf eine bestimmte Einlauftemperatur hat, einen Auslauf zur Abführung des Wärmeträgermediums, das am Auslauf eine bestimmte Auslauftemperatur hat, und einen Regler, der die Erwärmung des Wärmeträgermediums mittels eines Primärtauschers oder eines Sekundärtauschers zumindest in Abhängigkeit einer Soll-Temperatur und der Auslauftemperatur regelt. Zur Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums auf der Auslaufseite des Wärmetauschers (z.B. Primärtauscher oder Sekundärtauscher), d.h. zur Feststellung der Zapfmenge des Wärmeträgermediums mißt der Regler eine Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung, wobei anhand der Anstiegsgeschwindigkeit die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet wird.
Die mathematische Grundlage für diese Berechnung ist die Tatsache, daß die Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur bei einer konstanten Brennerleistung indirekt proportional zur Menge des abgeführten Wärmeträgermediums ist, d.h., daß eine größere Menge von abgeführtem Wärmeträgermedium zu einer geringeren Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur des Wärmeträgermediums führt und umgekehrt. Hierfür kann bei einer jeweils eingestellten Soll-Temperatur die Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur jeweils bei einer vorbestimmbaren, jedoch zumindest für die Zeit der Messung konstanten Brennerleistung gemessen werden.
Nach der Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums verändert der Regler die Brennerleistung modulierend, wobei die Reglerparameter, d.h. beispielsweise die Reglerverstärkung, anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums entsprechend veränderbar sind. Stellt der Regler beispielsweise fest, daß eine große Menge von Wärmeträgermedium abgeführt wird, so muß er nicht - wie beim Stand der Technik - auf ein entsprechendes Absinken der Auslauftemperatur "warten", sondern kann unmittelbar die Stellgröße für die Leistung des Brenners auf die angeforderte Menge von Wärmeträgermedium abstimmen.
Mit Vorteil weist der Regler einen Speicher zur Speicherung der kleinsten und größten Anstiegsgeschwindigkeiten der Auslauftemperatur für jede einstellbare Soll-Temperatur auf. Sobald der Regler die entsprechende Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur gemessen hat, vergleicht er diese mit der abgespeicherten kleinsten bzw. größten Anstiegsgeschwindigkeit und speichert die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit dann als kleinste bzw. größte Anstiegsgeschwindigkeit im Speicher ab, wenn die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit kleiner ist als die kleinste abgespeicherte Anstiegsgeschwindigkeit bzw. wenn diese größer ist als die größte abgespeicherte Anstiegsgeschwindigkeit. Dadurch wird gewährleistet, daß so die jeweils kleinsten und größten abgeführten Mengen an Wärmeträgermedium (Zapfmengen) festgestellt und im laufenden Betrieb adaptiert werden können.
Die Regelung ordnet somit bei einer eingestellten Soll-Temperatur und bei der vorbestimmbaren Brennerleistung die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur der größten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums (größte Zapfmenge) und die größte Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur der kleinsten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums (kleinste Zapfmenge) zu und berechnet anhand der gemessenen Anstiegsgeschwindigkeiten die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums linear im Verhältnis dazu. Dies kann im einfachsten Fall durch die Festlegung der zwei Punkte (maximale Zapfmenge, kleinste Anstiegsgeschwindigkeit und minimale Zapfmenge, größte Anstiegsgeschwindigkeit) im x-y-Koordinatensystem erfolgen, die durch eine Gerade verbunden werden, so daß alle anderen Zapfmengen bei einer gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit zwischen der kleinsten und größten Anstiegsgeschwindigkeit direkt abgelesen werden können.
Mit Vorteil wählt der Regler zur Berechnung der Menge an abgeführtem Wärmeträgermedium, d.h. zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit, als vorbestimmbare Brennerleistung etwa 60 % bis 100 %, vorzugsweise etwa 80 % der benötigten Brennerleistung bei maximaler abführbarer Menge des Wärmeträgermediums bei einer eingestellten Soll-Temperatur aus. Für eine Soll-Temperatur von beispielsweise 50°C stellt der Regler als vorbestimmbare Brennerleistung beispielsweise 80 % der benötigten Brennerleistung bei maximaler Zapfmenge ein, in diesem Fall 80 % von 77,8 % von derjenigen Brennerleistung, die bei einer maximalen Soll-Temperatur von beispielsweise 60°C und bei maximaler Zapfmenge notwendig wäre (Maximalbetrieb des Brenners).
Grundsätzlich empfiehlt es sich, die maximale Brennerleistung bei maximaler Zapfmenge und bei größter Soll-Temperatur festzulegen und die entsprechenden Brennerleistungen zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur in Abhängigkeit von darunter liegenden Soll-Temperaturen in einer Tabelle festzulegen. Diese könnte z.B. wie folgt aussehen:
Brennerleistung bei
Sollwerttemperatur Zapfmenge
maximal		 Zapfmenge
mittel		 Zapfmenge
minimal
40°C 55,6 % 37,0 % 18,5 %
50°C 77,8 % 51,9 % 25,9 %
60°C 100 % 66,6 % 33,3 %
Die entsprechenden Tabellenwerte geben ein Beispiel für benötigte Brennerleistungen (bzw. 80 % davon) zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit wieder.
Mit Vorteil beginnt der Regler mit der Messung der Anstiegsgeschwindigkeit bei einer minimalen Auslauftemperatur und beendet die Messung bei Erreichen der Soll-Temperatur. Dies hat den Vorteil, daß bei modulierenden Brennern ohnehin der Brenner bei Unterschreiten einer minimalen Auslauftemperatur gestartet wird und im Anschluß an diesen Brennerstart unmittelbar mit der Messung der Anstiegsgeschwindigkeit begonnen werden kann, um sofort ein Maß für die Menge des abgeführten Wärmeträgermediums zu erhalten.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung startet der Regler die Messung der Anstiegsgeschwindigkeit bei einer vorbestimmbaren Temperaturdifferenz unterhalb der Soll-Temperatur und beendet diese wiederum bei Erreichen der Soll-Temperatur. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn der Wärmetauscher aus dem kalten Zustand angeheizt wird, da dann eine minimale Auslauftemperatur noch gar nicht existiert und der Wärmetauscher erst von unten hochgeheizt werden muß.
Falls mit der vorbestimmbaren Brennerleistung die Soll-Temperatur nicht erreicht wird, liegt die Menge des abgeführten Wärmeträgermediums vermutlich zu hoch (d.h. "über" der zur Messung verwendeten Leistung des Brenners), so daß der Regler bei der vorbestimmbaren Brennerleistung und bei Nichterreichen der Soll-Temperatur nach Ablauf einer vorbestimmbaren Zeitdauer die Brennerleistung ohne Berücksichtigung der Menge des Wärmeträgermediums modulierend verändert. Dies stellt eine Sicherheitsfunktion der Reglereigenschaften dar.
Mit Vorteil mißt der Regler bei jeder Veränderung der Soll-Temperatur die Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur bei einer dieser Soll-Temperatur zugeordneten und vorbestimmbaren Brennerleistung neu. Die zugeordnete und vorbestimmbare Brennerleistung zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit kann auch als Identifikations-Brennerleistung bezeichnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung von Thermen, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers, erfolgt nach den vorerwähnten Prinzipien. Das Wärmeträgermedium wird am Einlauf des Wärmetauschers dem Wärmetauscher zugeführt und über den Auslauf abgeführt. Die am Auslauf detektierbare Auslauftemperatur wird zusammen mit einer vom Betreiber der Therme festlegbaren Soll-Temperatur dem Regler zugeführt, der eine entsprechende Regeldifferenz aus diesen zwei Temperaturen bildet. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Regler zusätzlich die Auslauftemperatur zugeleitet. Anhand der Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur kann so bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung (Identifikations-Brennerleistung) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet und die Erwärmung des Wärmeträgermediums anhand dieser Menge geregelt werden.
Mit Vorteil wird die Brennerleistung dann bei größeren Mengen von abgeführtem Wärmeträgermedium stärker und bei kleineren Mengen von dem abgeführten Wärmeträgermedium schwächer verändert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Brennerleistung in Abhängigkeit von der eingestellten Soll-Temperatur auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt, der einem Bruchteil der Brennerleistung bei maximaler Soll-Temperatur entspricht. Diese begrenzte Brennerleistung wird im Anschluß an die Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums als Obergrenze für die modulierende Regelung verwendet, um beispielsweise bei Verwendung eines Pl-Reglers ein Überschwingen der Auslauftemperatur zu verhindern und um die Modulation des Brenners näher an die aktuell benötigte Leistung anzugleichen. Die Begrenzung des Stellbereichs kann sowohl im Komfort- als auch im Auslaufbetrieb aktiv sein und wird ggfs. um eine bestimmte Brennerleistung (beispielsweise 5 %) nach oben gesetzt, um Toleranzen auszugleichen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Regelung der Erwärmung des Wärmeträgermediums nicht die vom Nutzer der Therme vorgebbare Soll-Temperatur direkt, sondern die Summe dieser Soll-Temperatur und einer Soll-Korrekturtemperatur verwendet.
Mit Vorteil erhält man die exakten Soll-Temperaturen im Rahmen eines Kalibrierprozesses an zwei verschiedenen Messpunkten der Auslauf- bzw. Komforttemperatur und berechnet die Soll-Korrekturtemperatur an diesen mindestens zwei verschiedenen Werten der Soll-Temperatur, während alle anderen Werte der Soll-Temperatur anhand einer zwischen diesen zwei verschiedenen Werten der Soll-Temperatur liegenden Geraden linear interpoliert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Einlauftemperatur des Wärmeträgermediums am Einlauf des Wärmetauschers geschätzt werden, ohne daß hierfür ein Einlauftemperaturfühler notwendig ist. Wird beispielsweise das Wärmeträgermedium mittels eines Sekundärtauschers erwärmt, so kann als Einlauftemperatur die gemessene Puffermediumtemperatur im Puffermediumspeicher (Brauchwasserspeicher oder Kessel) zuzüglich einer Korrekturtemperatur verwendet werden, wenn der Fühler auf der Kaltwasserseite des Wärmetauschers angebracht ist und die Zeit der Abführung eine vorbestimmbare Maximalzeit überschreitet.
In diesem Fall wird dem Puffermediumspeicher (Brauchwasserspeicher) ausreichend viel Wärmeträgermedium entzogen, so daß die Temperatur im Puffermediumspeicher in etwa der Einlauftemperatur entspricht. Hierfür kann als Kriterium eine vorbestimmbare Zeit der Abführung von Wärmeträgermedium verwendet werden. Mit Vorteil wird als Einlauftemperatur diese gemessene Puffermediumtemperatur zuzüglich einer Korrekturtemperatur jedoch nur dann verwendet, wenn diese innerhalb eines vorbestimmbaren (zulässigen) Temperaturbereichs um einen bevorzugten Mittelwert herum liegt. Mit Vorteil ist dieser in etwa 15°C mit einer Schwankungsbreite von etwa +/- 5 K.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Erwärmung des Wärmeträgermediums im Taktbetrieb, d.h. bei sehr geringen Mengen von abgeführtem Wärmeträgermedium, nach einem Starten des Brenners von einer Zündleistung möglichst unmittelbar auf eine vorbestimmbare und abspeicherbare Taktleistung umgeschaltet. Als Taktleistung wird mit Vorteil die letzte Leistung vor der Abschaltung des Brenners oder die minimale einstellbare Leistung des Brenners verwendet.
Bei kleinen abgeführten Mengen von Wärmeträgermedium besteht das Problem, daß nach einer erneuten Einschaltung des Brenners der Modulationsregler die Brennerleistung von einer Zündleistung (Startleistung) herunterregeln muß, wenn die entnommene Menge an Wärmeträgermedium nur sehr gering ist. Wenn dies nicht schnell genug erfolgt, so tritt der Zustand ein, daß die Temperatur im Wärmetauscher schnell den Brennerausschaltpunkt erreicht und der Brenner wieder abgeschaltet wird. Dies führt zu einer großen Brennerschalthäufigkeit. Mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Brenner jedoch nicht im Modulationsbetrieb "gestartet", sondern zunächst auf die "gemerkte" Brennerleistung umgeschaltet, die gleichzeitig auch zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit und somit zur Erkennung der Zapfmenge verwendet werden kann.
Während des abgeschalteten Zustands des Brenners im Taktbetrieb wird das Gebläse des Brenners nicht ausgeschaltet, sondern vorzugsweise mit einer Zünddrehzahl weiterhin betrieben. Dadurch ist es möglich, den Brenner schneller zu starten, was ein "Durchsacken" der Auslauftemperatur reduziert.
Eine vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung liegt in der Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers. Dieser wird in den nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Ein erfindungsgemäßer Regler zur Durchführung eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung weist mindestens einen Eingang zum Einlesen oder einen Prozessor zur Berechnung der Differenz zwischen einer einstellbaren Soll-Temperatur und der Auslauftemperatur eines von einem Brenner erwärmbaren Wärmeträgermediums auf und mindestens einen Ausgang zur Regelung der Leistung des Brenners, wobei der Regler mindestens einen weiteren Eingang zum Einlesen der Auslauftemperatur aufweist, wobei der Regler dann die Anstiegsgeschwindigkeit der Auslauftemperatur bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung mißt und anhand der Anstiegsgeschwindigkeit die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet. Mit Hilfe der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums kann der Regler dann die Regelung zur Erwärmung des Wärmeträgermediums optimieren.
Mit Vorteil verändert der Regler die Brennerleistung im Anschluß an die Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums modulierend, wobei die Reglerparameter anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums veränderbar sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen für die zwei Prinzipien der Auslauftemperatur-Regelung (Figur 1) und der Komforttemperatur-Regelung (Figur 2) näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1
die schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers mit Primärwärmetauscher (Auslauftemperatur-Regelung);
Figur 2
die schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers mit Sekundärwärmetauscher (Auslauf- und Komforttemperatur-Regelung);
Figur 3
das Schema der Regelung der Auslauftemperatur nach der vorliegenden Erfindung;
Figur 4
die graphische Darstellung der Zapfmengenerkennung nach der vorliegenden Erfindung;
Figur 5
die graphische Darstellung des Setzens der Startleistung im Taktbetrieb des Brenners; und
Figuren 6a u. 6b
die graphische Darstellung geeigneter Korrekturwerte für die Komforttemperatur-Regelung und die Auslauftemperatur-Regelung (beide Regelungen mittels der Auslauftemperatur am Wärmetauscher).
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers mit Primärtauscher 7 (Primärwärmetauscher), der von einem Brenner 2 (lediglich schematisch dargestellt) erhitzt wird. Das Kaltwasser KW wird über einen Kaltwassereinlauf 5 dem Primärtauscher 7 zugeführt und dort erhitzt. Das erhitzte Wasser wird an einer Zapfstelle 6 als Warmwasser WW entnommen. Zur Messung der Auslauftemperatur ϑAus dient ein Auslauftemperaturfühler B3 (Temperatursensor 9). Über einen Druckschalter (flowswitch) FS wird die Zapfung von Warmwasser WW erkannt. Der Brenner 2 dient gleichzeitig auch zur Erwärmung eines Heizmediums, wie beispielswasser Wasser, zur Wärmeversorgung eines Hauses. Lediglich schematisch dargestellt ist ein Wärmetauscher 8 mit Vorlauftemperaturfühler B2, Rücklauftemperaturfühler B7, Vorlaufpumpe oder Heizkreispumpe Q1, Verbraucher 3 (Heizkörper) und Wasserleitung 4.
Figur 2 zeigt die schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers mit Sekundärwärmetauscher, wo das Kaltwasser KW nicht direkt vom Brenner 2, sondern über einen Sekundärtauscher 10 (Sekundärwärmetauscher) erwärmt wird. Der Sekundärtauscher 10 wird von dem Heizmedium über ein Drei-Wege-Ventil UV mit Wärme versorgt, die das Kaltwasser erwärmt. Auch hier dient ein Auslauftemperaturfühler B3 zur Messung der Auslauftemperatur ϑAus. Ein Einlauftemperaturfühler B5 und ein Puffermediumtemperaturfühler B4 ist ebenfalls schematisch angedeutet. Ein Druckschalter FS ist hier ausgangsseitig an der Zapfstelle 6 zur Messung einer Zapfung von Warmwasser WW angeordnet. Die Heizkreispumpe Q1 liegt in diesem Fall auf der Rücklaufseite des Kessels 8 vor dem Rücklauftemperaturfühler B7 und sorgt gleichzeitig zur Umwälzung des Heizmediums im Sekundärtauscher 10. Anstelle des Drei-Wege-Ventiles UV kann auch eine eigene Brauchwasserkreispumpe eingesetzt werden.
Bei beiden Durchlauferhitzern nach Figur 1 und Figur 2 soll nun ein schnelles Nachregeln der Auslauftemperatur ϑAus bei Volumenstromschwankungen ermöglicht werden, indem man den Volumenstrom indirekt erfaßt und als Störgröße dem Regler 1 aufschaltet. Als Störgrößenaufschaltung dient die Anpassung der Reglerparameter an die veränderliche Streckendynamik.
Figur 3 zeigt - stark vereinfacht - die Regelstruktur. Der Regler 1 regelt den Brenner 2 mittels einer Stellgröße, d.h. mit Vorteil einem Signal für die Leistung des Brenners. Der Brenner 2 steht in dem Regelschema nach Figur 3 stellvertretend für die zu regelnde Strecke, die natürlich neben dem Brenner 2 auch den Wärmetauscher, das zu erwärmende Kaltwasser und sämtliche anderen Störgrößen und Streckenteile beinhaltet. Die Auslauftemperatur ϑAus wird - wie aus dem Stand der Technik bekannt - rückgeführt und mit der Soll-Temperatur ϑSoll mit negativem Vorzeichen addiert, so daß eine Temperaturdifferenz Δϑ dem Regler 1 zugeführt werden kann. Gleichzeitig wird dem Regler 1 auch die Auslauftemperatur ϑAus zugeführt.
Grundlage für die Erkennung der entnommenen Menge an Wärmeträgermedium ist nun die Tatsache, daß für jede Zapfmenge eine bestimmte Energie dem Wärmetauscher zugeführt werden muß, um die Auslauftemperatur ϑAus bei einer bestimmten Einlauftemperatur ϑEin konstant zu halten. Falls mehr Energie zugeführt wird, steigt die Auslauftemperatur ϑAus mit einer bestimmten Anstiegsgeschwindigkeit vA an. Wird daher mehr Energie dem Wärmetauscher zugeführt als anhand der Zapfmenge benötigt wird, so wird die Rücklauf- bzw. Auslauftemperatur ϑAus ansteigen. Die Anstiegsgeschwindigkeit vA wird von der nicht benötigten Energie (Überschußenergie) bestimmt. Je höher die Anstiegsgeschwindigkeit vA ist, desto geringer ist die entnommene Menge an Warmwasser WW, d.h. Anstiegsgeschwindigkeit vA und Zapfmenge sind indirekt umgekehrt voneinander abhängig.
Eine Zuordnung zur Zapfmenge kann nun dahingehend gemacht werden, als die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit vA, die gemessen wird (bei den unterschiedlichen Temperatur-Sollwerten ϑSoll), zu der größten Zapfmenge gehört. Dadurch ist es auch möglich, daß sich der entsprechende erfindungsgemäße Algorithmus an das jeweilige Durchlauferhitzer-System adaptieren kann. Damit der Anstiegsgradient, d.h. die Anstiegsgeschwindigkeit vA der Auslauftemperatur ϑAus immer bei der gleichen Brennerleistung ermittelt werden kann, muß bei Beginn der Zapfung immer die gleiche Identifikations-Brennerleistung aufgeschaltet werden. Diese kann beispielsweise 80 % der benötigten Brennerleistung bei der theoretischen maximalen Zapfmenge für die vorgegebene Solltemperatur ϑSoll sein.
Die Identifikations-Brennerleistung wird somit immer abhängig von der Leistung bei der maximalen Zapfmenge berechnet. Damit wird sichergestellt, daß man mit dieser Brennerleistung nach der Berechnung der Zapfmenge, d.h. nach der Identifikation immer in der Nähe der tatsächlich benötigten Leistung liegt. Bei sehr geringer Zapfmenge wird man dagegen zu hoch in der Leistung liegen.
Die Identifikations-Brennerleistung (KidentBre z. B. = 80 %) für verschiedene Sollwert-Einstellungen kann dabei wie folgt aussehen:
Sollwert-Temperatur Brennerleistung für
Identifikation
40°C KidentBre x 55,6 %
50°C KidentBre x 77,8 %
60°C KidentBre x 100,0 %
Unter Bezugnahme auf Figur 4 wird nun der Ablauf der Zapfmengenerkennung bei einem Brauchwasser-Durchlauferhitzer beschrieben. SdBwAusMax steht dabei für die obere Grenze der Schaltdifferenz zum Ausschalten des Brenners, SdBwAusMin steht für die untere Grenze der Schaltdifferenz für das Ausschalten des Brenners und SdEin steht für die untere Schaltdifferenz zum Einschalten des Brenners.
Entsprechend dem eingestellten Temperatur-Sollwerts ϑSoll wird beim Erkennen einer Warmwasserzapfung und bei Einschalten des Brenners 2 die Brennerleistung für Identifikation nach obiger Tabelle aufgeschaltet. Nach Beginn einer Warmwasserzapfung wird die Auslauftemperatur ϑAus (bzw. die Rücklauftemperatur bei z. B. Heizungen) zunächst abfallen und danach wieder ansteigen (vgl. Figur 4). Der Anstieg der Auslauftemperatur ϑAus (Abfall- oder Anstiegsgradient) wird detektiert und damit das Minimum der Auslauftemperatur ϑMinimum bestimmt. Dieses Minimum der Auslauftemperatur ϑMinimum wird gemerkt und ab diesem Zeitpunkt die Zeit erfaßt (Zeitpunkt t0).
Die Zeit wird nun so lange gemessen, bis die Auslauftemperatur ϑAus die Soll-Temperatur ϑSoll erreicht hat (Zeitpunkt t1). Anschließend wird die Differenztemperatur Δϑ zwischen der Soll-Temperatur ϑSoll und der Minimum-Temperatur ϑMinimum und die Differenz Δt zwischen den Zeitpunkten t1 und t0 gebildet. Das Verhältnis Δϑ zu Δt gibt den Anstiegsgradienten, d.h. die Anstiegsgeschwindigkeit vA der Auslauftemperatur ϑAus bei konstanter Brennerleistung an und ist damit ein indirektes Maß für die entsprechende Zapfmenge.
Der gemessene Anstiegsgradient wird mit den gespeicherten Minimal- und Maximalwerten verglichen. Ist der gemessene Wert kleiner als der gespeicherte Minimalwert (kleinste Anstiegsgeschwindigkeit vAmin), so wird dieser Wert dann als neuer Minimalwert gespeichert. Jede gemessene Anstiegsgeschwindigkeit vA, die größer als der gespeicherte Wert ist, deutet auf eine kleinere Zapfmenge hin. Weiterhin wird die größte Anstiegsgeschwindigkeit vAmax (kleinste Zapfmenge) gespeichert. Ergeben sich nun kleinere bzw. größere Anstiegsgeschwindigkeiten als die vorher abgespeicherten Werte, so werden diese dann als Minimal- bzw. Maximalwerte gespeichert.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn nach der Erst-Inbetriebnahme mit maximaler Zapfmenge Warmwasser WW gezapft wird. Damit kann die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit ermittelt werden. Für die größte Anstiegsgeschwindigkeit kann dann beispielsweise die doppelte kleinste Anstiegsgeschwindigkeit vAmin als neuer Startwert gesetzt werden. Im laufenden Betrieb werden diese Werte dann weiter adaptiert.
Liegt der ermittelte Anstiegsgradient, d.h. die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit vA zwischen dem gespeicherten Minimalwert vAmin und Maximalwert vAmax, so wird dann zwischen diesen Begrenzungswerten auf die dazwischen liegende Zapfmenge umgerechnet. Aus dieser Zapfmenge kann dann auf die benötigte Brennerleistung umgeschaltet und der Modulationsregler bezüglich der Leistungsverstellung freigegeben werden (siehe Zeitpunkt t1 in Figur 4). In Abhängigkeit der ermittelten Zapfmenge können dann die Reglerparameter des Reglers 1 entsprechend umgeschaltet werden.
Wird beispielsweise aus einem kalten Zustand gezapft, in dem der Sekundärtauscher 10 von unten hoch geheizt werden muß, gibt es kein Minimun, wie in Figur 4 dargestellt. In diesem Fall muß bei einem festgelegten Δϑ unterhalb des Temperatur-Sollwertes ϑSoll mit der Zeiterfassung begonnen werden. Als Δϑ wird dabei z. B. 5K vorgegeben.
Reicht die Identifikations-Brennerleistung nicht aus, d.h. die Auslauftemperatur ϑAus erreicht nie den Temperatur-Sollwert ϑSoll, so muß der Modulationsregler 1 vorzeitig freigegeben werden. Für die Freigabe des Modulationsreglers gilt hierbei Folgendes: Liegt die Auslauftemperatur ϑAus unterhalb des Temperatur-Sollwerts ϑSoll abzüglich einer Einschaltdifferenz Δϑ und ist die Laufzeit ab diesem Zeitpunkt t0 größer als beispielsweise 1 Minute, so wird der Modulationsregler freigegeben.
Figur 5 zeigt die schematische Darstellung des Setzens der Startleistung im Taktbetrieb des Brenners 2, d.h. bei kleinen Zapfmengen. Während im oberen Teil der Figur 5 wie in Fig. 4 die Auslauftemperatur ϑAus gegenüber der Zeit aufgetragen wurde, ist im unteren Teil der Figur 5 die Leistung des Brenners 2 gegenüber der Zeit entsprechend der darüber liegenden Auslauftemperatur ϑAus dargestellt. Sobald ein Taktbetrieb erkannt wurde, d.h. die Zapfung besonders kleiner Mengen von Warmwasser WW und der Brenner 2 ausschaltet, wird die zuletzt verwandte Leistung des Brenners 2 in einem Speicher des Reglers 1 abgespeichert.
Während der Brenner 2 ausgeschaltet bleibt, ist es möglich, das Gebläse des Brenners weiterlaufen zu lassen, um beim Wiederanschalten des Brenners möglichst schnell in den geeigneten Drehzahlbereich zu kommen. Sobald die Auslauftemperatur ϑAus die untere Grenze der Schaltdifferenz SdEin kreuzt, schaltet der Brenner 2 wieder ein, wobei hier die zuvor "gemerkte", d.h. im Regler 1 abgespeicherte Leistung verwandt wird, die dann auch beispielsweise zur Messung der Anstiegsgeschwindigkeit vA verwendet werden kann, falls dies zuvor noch nicht erfolgt ist. Nach der ldentifikationsphase (Leistung konstant) wird der Modulationsregler freigegeben.
Die Brennerleistung wird nach dem Wiedereinschalten des Brenners gemäß Figur 5 dann auf minimale Leistung gesetzt, wenn die zuletzt eingestellte Brennerleistung kleiner ist als die minimale Brennerleistung.
Figuren 6a und 6b zeigen Korrekturwerte für die Komforttemperatur-Regelung und die Auslauftemperatur-Regelung, die zur Korrektur des Temperatur-Sollwerts ϑSoll verwandt werden können, um eine Abweichung von den realistischen Temperaturwerten zu kompensieren.
Durch die Art des Wärmetauscher, durch die Rohrleitunsverluste oder durch die Art der verwendeten Sensoren (z.B. Anlegesensor) stimmt die gemessene Auslauftemperatur ϑAus sowohl bei der Auslauftemperatur-Regelung als auch bei der Komforttemperatur-Regelung mit dem vorgegebenen Temperatur-Sollwert nicht exakt überein, d.h. es kommt zu einer Offset-Verschiebung, die zudem vom eingestellten Temperatur-Sollwert ϑSoll abhängt. Dieses Verhalten lässt sich durch die Offset-Verschiebung korrigieren.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise ein Brauchwasser-Durchlauferhitzer weitaus genauer und zuverlässiger geregelt werden, ohne daß es zu großen Schwankungen der Auslauftemperatur ϑAus kommt.

Claims (26)

  1. Vorrichtung zur Regelung von Thermen, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers, mit einem Brenner (2) zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, einem Einlauf zur Zuführung des Wärmeträgermediums, das am Einlauf eine bestimmte Einlauftemperatur (ϑEin) aufweist, einem Auslauf zur Abführung des Wärmeträgermediums, das am Auslauf eine bestimmte Auslauftemperatur (ϑAus) aufweist, und einem Regler (1), der die Erwärmung des Wärmeträgermediums zumindest in Abhängigkeit einer Solltemperatur (ϑSoll) und der Auslauftemperatur (ϑAus) regelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) eine Anstiegsgeschwindigkeit (vA) der Auslauftemperatur (ϑAus) bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung misst, wobei anhand der Anstiegsgeschwindigkeit (vA) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet wird, und dass der Regler (1) die Erwärmung des Wärmeträgermediums auch anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums regelt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) die Brennerleistung im Anschluss an die Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums modulierend verändert, wobei die Reglerparameter anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums veränderbar sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) einen Speicher zur Speicherung der kleinsten und grössten Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin; vAmax) der Auslauftemperatur (ϑAus) für jede einstellbare Solltemperatur (ϑSoll) aufweist, dass der Regler (1) die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit (vA) mit der kleinsten und grössten Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin; vAmax) vergleicht, und dass der Regler (1) die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit (vA) als kleinste bzw. grösste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin; vAmax) im Speicher abspeichert, falls die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit (vA) kleiner als die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin) bzw. grösser als die grösste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmax) ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) bei einer eingestellten Solltemperatur (ϑSoll) und bei der vorbestimmbaren Brennerleistung die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin) der grössten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums und die grösste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmax) der kleinsten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums zuordnet und anhand der gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit (vA) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums linear im Verhältnis dazu berechnet.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) als vorbestimmbare Brennerleistung 60% bis 100%, vorzugsweise etwa 80% der benötigten Brennerleistung bei maximaler abführbarer Menge des Wärmeträgermediums bei einer eingestellten Solltemperatur (ϑSoll) einstellt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) die Messung der Anstiegsgeschwindigkeit (vA) bei einer minimalen Auslauftemperatur (ϑAusmin) startet und bei Erreichen der Solltemperatur (ϑSoll) beendet.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) die Messung der Anstiegsgeschwindigkeit (vA) bei einer vorbestimmbaren Temperaturdifferenz unterhalb der Solltemperatur (ϑSoll) startet und bei Erreichen der Solltemperatur (ϑSoll) beendet.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) bei der vorbestimmbaren Brennerleistung und bei Nichterreichen der Solltemperatur (ϑSoll) nach Ablauf einer vorbestimmbaren Zeitdauer die Brennerleistung ohne Berücksichtigung der Menge des Wärmeträgermediums modulierend verändert.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) bei jeder Veränderung der Solltemperatur (ϑSoll) die Anstiegsgeschwindigkeit (vA) der Auslauftemperatur (ϑAus) bei einer der Solltemperatur zugeordneten und vorbestimmbaren Brennerleistung erneut misst.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärtauscher (10) zur Erwärmung des Wärmeträgermediums verwendbar ist, dass der Regler (1) als Einlauftemperatur (ϑEin) die anhand eines Puffermediumtemperaturfühlers (B4) gemessene Puffermediumtemperatur zuzüglich einer Korrekturtemperatur verwendet, wenn kein Einlauftemperaturfühler (B5) vorhanden ist und wenn die abgeführte Menge an Wärmeträgermedium eine vorbestimmbare Maximalmenge und/oder die Zeit der Abführung eine vorbestimmbare Maximalzeit überschreitet.
  11. Verfahren zur Regelung von Thermen, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers, zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums mittels eines Brenners (2), wobei das Wärmeträgermedium über einen Einlauf einem Wärmetauscher (7, 10) zugeführt und über einen Auslauf wieder abgeführt wird, wobei das Wärmeträgermedium am Einlauf eine bestimmte Einlauftemperatur (ϑEin) und am Auslauf eine bestimmte Auslauftemperatur (ϑAus) aufweist, und wobei die Erwärmung des Wärmeträgermediums im Wärmetauscher (7, 10) zumindest in Abhängigkeit einer Solltemperatur (ϑSoll) und der Auslauftemperatur (ϑAus) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anstiegsgeschwindigkeit (vA) der Auslauftemperatur (ϑAus) bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung gemessen wird, dass anhand der Anstiegsgeschwindigkeit (vA) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet wird, und dass die Erwärmung des Wärmeträgermediums auch anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums geregelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer eingestellten Solltemperatur (ϑSoll) und bei der vorbestimmbaren Brennerleistung die kleinste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmin) der grössten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums und die grösste Anstiegsgeschwindigkeit (vAmax) der kleinsten abführbaren Menge des Wärmeträgermediums und anhand der gemessenen Anstiegsgeschwindigkeit (vA) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums linear im Verhältnis dazu zugeordnet wird, und dass die Reglerparameter anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums derart verändert werden, dass die Brennerleistung bei grösseren Mengen von abgeführten Wärmeträgermedium stärker und bei kleineren Mengen von abgeführten Wärmeträgermedium schwächer verändert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmbare Brennerleistung 60% bis 100%, vorzugsweise etwa 80% der benötigten Brennerleistung bei maximaler abführbarer Menge des Wärmeträgermediums bei einer eingestellten Solltemperatur (ϑSoll) gewählt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerleistung in Abhängigkeit von der eingestellten Solltemperatur (ϑSoll) auf einen Maximalwert begrenzt wird, der einem Bruchteil der Brennerleistung bei maximaler Solltemperatur (ϑSollmax) und bei grösster abführbarer Menge des Wärmeträgermediums entspricht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die begrenzte Brennerleistung im Anschluss an die Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums für die modulierende Regelung verwendet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der Brennerleistung auf den Maximalwert abgestellt wird, wenn sich der Regler (1) länger als eine vorbestimmbare Zeitdauer an der Leistungsgrenze befindet und/oder wenn die Auslauftemperatur (ϑAus) die Solltemperatur (ϑSoll) abzüglich einer Temperaturdifferenz nicht erreicht und/oder wenn die Anstiegsgeschwindigkeit (vA) der Auslauftemperatur (ϑAus) unterhalb einer vorbestimmbaren Grenze liegt.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Erwärmung des Wärmeträgermediums die Summe der Solltemperatur (ϑSoll) und einer Sollkorrekturtemperatur (ϑKorr) verwendet wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollkorrekturtemperatur (ϑKorr) an mindestens zwei verschiedenen Werten der Solltemperatur (ϑSoll) durch Messung der exakten Solltemperaturen berechnet und bei allen anderen Werten der Solltemperatur (ϑSoll) anhand einer zwischen den zwei verschiedenen Werten der Solltemperatur (ϑSoll) liegenden Geraden linear interpoliert wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium mittels eines Sekundärtauschers (10) erwärmt wird, dass als Einlauftemperatur (ϑEin) die gemessene Puffermediumtemperatur zuzüglich einer Korrekturtemperatur verwendet wird, wenn kein Einlauftemperaturfühler (B5) vorhanden ist und wenn die abgeführte Menge an Wärmeträgermedium eine vorbestimmbare Maximalmenge und/oder die Zeit der Abführung eine vorbestimmbare Maximalzeit überschreitet.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Einlauftemperatur (ϑEin) die gemessene Puffermediumtemperatur zuzüglich einer Korrekturtemperatur nur dann verwendet wird, wenn diese innerhalb eines vorbestimmbaren Temperaturbereichs um einen bevorzugten Mittelwert herum liegt.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Starten des Brenners (2) von einer Zündleistung auf eine vorbestimmbare und abspeicherbare Taktleistung des Brenners umgeschaltet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktleistung des Brenners die letzte Leistung vor der Abschaltung des Brenners (2) oder die minimale einstellbare Leistung des Brenners (2) ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse des Brenners (2) im Taktbetrieb, d.h. bei kleinen abgeführten Mengen des Wärmeträgermediums, nicht ausgeschaltet und vorzugsweise mit einer Zünddrehzahl betrieben wird.
  24. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 23 zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers.
  25. Regler (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 23, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers, mit mindestens einem Eingang zum Einlesen oder einem Prozessor zur Berechnung der Differenz zwischen einer einstellbaren Solltemperatur (ϑSoll) und der Auslauftemperatur (ϑAus) eines von einem Brenner (2) erwärmbaren Wärmeträgermediums, und mindestens einem Ausgang zur Regelung der Leistung des Brenners (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) mindestens einen Eingang zum Einlesen der Auslauftemperatur (ϑAus) aufweist, dass der Regler (1) eine Anstiegsgeschwindigkeit (vA) der Auslauftemperatur (ϑAus) bei einer vorbestimmbaren Brennerleistung misst, wobei anhand der Anstiegsgeschwindigkeit (vA) die abgeführte Menge des Wärmeträgermediums berechnet wird, und dass der Regler (1) die Erwärmung des Wärmeträgermediums auch anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums regelt.
  26. Regler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) die Brennerleistung im Anschluss an die Berechnung der Menge des abgeführten Wärmeträgermediums modulierend verändert, wobei die Reglerparameter anhand der berechneten Menge des abgeführten Wärmeträgermediums veränderbar sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019123030A1 (de) * 2019-08-28 2021-03-04 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betrieb eines Heizgeräts
WO2023235393A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Laars Heating Systems Company System and method for determining heat transfer capacity of an indirect water heater

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0413304D0 (en) * 2004-06-15 2004-07-14 Taran Systems Ltd Heating control system
IT1393216B1 (it) * 2009-03-05 2012-04-11 Eberle Dispositivo per il miglioramento del bilancio energetico, particolarmente per caldaie per riscaldamento.
DE102021108035A1 (de) 2021-03-30 2022-10-06 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Warmwassergerät und Verfahren zum Steuern des Warmwassergerätes
CN114251831B (zh) * 2021-08-24 2023-04-11 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 即热式加热装置及其调控方法和装置、用水设备和介质

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH667516A5 (de) * 1984-05-29 1988-10-14 Vaillant Gmbh 2-punkt-regelverfahren fuer eine waermequelle.
JPS61149761A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス瞬間給湯器
NL8503345A (nl) * 1985-12-04 1987-07-01 Nefit Nv Inrichting voor het sturen van een warmwatervoorziening.
IT1188694B (it) * 1986-05-23 1988-01-20 Nuovo Pignone Ind Meccaniche & Sistema di regolazione della temperatura dell'acqua sanitaria in caldaie murali istantanee miste a gas
CH682185A5 (de) * 1991-07-17 1993-07-30 Landis & Gyr Business Support
GB2265027A (en) * 1992-03-12 1993-09-15 Worcester Heat Systems Ltd Controlling operation of a gas boiler
DE4305870C2 (de) * 1993-02-25 1997-07-03 Sandler Energietechnik Brauchwasser-Temperaturregelung
DE4438881A1 (de) * 1994-10-31 1996-05-02 Buderus Heiztechnik Gmbh Verfahren zum bedarfsangepaßten Betreiben einer Heizungsanlage
DE19512025C2 (de) * 1995-03-31 1999-01-28 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Gasheizgerät
DE19804565C2 (de) * 1998-02-05 2000-01-27 Christoph Kummerer Selbstlernendes Regelverfahren
DE19841256C2 (de) * 1998-09-09 2000-10-26 Viessmann Werke Kg Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung bzw. Abkühlung eines Fluids in einem Wärmeaustauscher bzw. Kälteaustauscher und Regelung hierfür
DE19844856C1 (de) * 1998-09-30 2000-05-18 Honeywell Bv Warmwasser-Heizgerät

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019123030A1 (de) * 2019-08-28 2021-03-04 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betrieb eines Heizgeräts
WO2021037311A1 (de) 2019-08-28 2021-03-04 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zum betrieb eines heizgeräts
WO2023235393A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Laars Heating Systems Company System and method for determining heat transfer capacity of an indirect water heater

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