NO152388B - Fremgangsmaate og anordning for regulering av et varmeoverfoeringsanlegg. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangs-

måte og anordning for regulering av et varmeoverfør-ingsanlegg med en sirkulerende varmebærer, særlig et sentralvarmtvannsanlegg, idet fremløpstemperaturen og tilbakeløpstemperaturen måles og■fremløpstemperaturen blir regulert i avhengighet av temperaturforskjellen mellom frem- og tilbakeløpstemperaturen slik at frem-løpstemperaturen senkes når den målte temperaturfor-

skjell underskrider en innstilt nominell temperaturforskjell, henholdsvis økes, når den nominelle tempe-^ raturforskjell blir overskredet.

Ved sentralfyringsanlegg med konstant, sirkulerende varmt-vannsstrøm er det kjent å regulere det fremførte varmt-vannets temperatur ved hjelp av en ytre termostat i avhengighet av temperaturen utenfor. Denne fremgangsmåte har dog den ulempe at fyringsanlegget ikke kan styres optimalt etter det aktuelle energiforbruk, slik at vær-elsene som fyres opp lett kan bli for stexkt hhv., for lite oppvarmets

Fra DE-^OS 1803248 er det kjent hvorledes reguleringen

av et oppvarmingskretsløp skjer, ved bestemmelse av frem-løps- og tilbakeløpstemperaturen samt romtemperaturen..

Mens reguleringsanordningen opprettholder en forutbestemt temperaturforskjell mellom fremløp og tilbakeløp,. tjener en romtermostat til betjening av en drosselventil, hvil-^ken styrer omløpsmengden av oppvarmingsvannet i avhengighet av romtemperaturen.,

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveie-bringe en fremgangsmåte samt anordning for styring av sentralfyringsanlegg, som gjør det mulig å kjøre anleg-gene optimalt i avhengighet av varmeforbruket „

Ved fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsen, løses dette

ved at varmebæreren føres med en i alt vesentlig kon-

stant sirkulasjonsstrøm gjennom varmeoverføringsanleg-

get, at den nominelle temperaturforskjell mellom frem-

og tilbakeløpstemperatur varieres i avhengighet av den målte fremløpstemperatur etter en tilnærmet lineær funksjon, og at den nedre grense for fremløpstempe-raturen blir begrenset ved en forut gitt minimumstemperatur.

Ved hjelp av oppfinnelsen kan fremløpstemperaturen i avhengighet av tilbakeløpstemperaturen innstille seg automatisk etter det nødvendige varmebehov.. Den innstilte temperaturdifferanse er foranderlig i avhengig-

het av fremløpstemperaturen og ute-temperaturen tilsvarende en tilnærmet lineær funksjon og er lik null ved en fremløps- og utetemperatur på ca.. 20°C, Hvis man f.eks. velger en temperaturdifferanse på 20°C for en f remløpstemperatur på 9 0°C, som f..eks., er beregnet for en ute-temperatur på -12°C, vil de tilsvarende temperaturdifferanser for de forskjellige fremløps-temperaturer fremkomme automatisk.. Synker varmebe-

hovet som følge av stigende ute-temperatur,. og oppstår det en temperaturdifferanse som er lavere enn innstilt,

vil fremløpstemperaturen senkes ved hjelp av forskjel-

lige forholdsregler, inntil den temperaturdifferanse som svarer til de innstilte verdier er oppnådd. Når varmtvanns^temperaturene ved avtagende energibehov når den innstilte minimumstemperatur, oppheves temperaturdifferanse-styringen og erstattes av den såkalte basis-belastningsregulering..

Ved oppnåelse av den innstilte minimumstemperatur kjø-

res fremløpstemperaturen under opphevelse av temperatur-differansestyringen opp og ned, fortrinnsvis i et innstilt område mellom minimumstemperaturen og en innstilt terskelverdi.

For utførelse av fremgangsmåten foreslås det en anord-

ning for regulering av et varmeoverføringsanlegg, sær-

lig et sentralvarmeanlegg, med en sirkulerende varme-

bærer omfattende en reguleringsanordning som tilføres temperatur-måleverdier fra en fremløps- og en tilbake-løpstemperaturføler, og som regulerer fremløpstempera-turen slik at den målte forskjell mellom frem- og til-bakeløpstemperaturen blir lik en innstilt, nominell temperaturforskjell, hvilken anordning kjennetegnes,-ifølge oppfinnelsen, ved at varmebærerkretsløpet er innrettet for føring av en konstant varmebærerstrøm, at reguleringsanordningen er innrettet til å variere den nominelle temperaturforskjell mellom frem- og tilbake-løpstemperaturen i avhengighet av den målte fremløpstem-peratur etter en tilnærmet lineær funksjon, og at reguleringsanordningen er forbundet med en basisbelastnings-temperaturføler for begrensning av fremløpstemperaturen ved en forut gitt minimumstemperatur. Fortrinnsvis er det anordnet to basisbelastnings-temperaturfølere som er anordnet i fremløpsledningen og tilbakeløpsledningen, slik at anlegget kan kjøres opp og ned mellom minimumstemperaturen og en høyere terskelverdi. Til innstilling av ytterligere programmer, f.eks. natt- eller ukepro-^ grammer, kan det foreligge ytterligere termostater..

For innstilling av fremløpstemperaturen er det anordnet en fireveis-blanderventil som er manøvrerbar over reguleringsanordningen ved hjelp av en motor. For at man skal unngå en spontan temperaturøkning i fremløps-ledningen, er en tidsbryter innkoblet mellom motoren og reguleringsanordningen, hvilket sikrer at ventilen kjøres langsomt opp i innstilte tidsintervaller. Inn-^stillingen av tidsbryteren er anleggsbetinget, idet det kreves korte intervaller for et kort kretsløp og lange for et langt kretsløp..

For at anlegget skal bli mer mangfoldig og tilpasnings-dyktig kan det innbefatte minst en ekstra energikilde, idet reguleringsanordningen er forsynt med midler for henholdsvis inn- og utkobling av den ekstra enegrikil-den, når det oppnås en forutbestemt nedre, henholdvis øvre grenseverdi for den målte temperaturforskjellen.

Ved denne fremgansmåte er det mulig å kombinere valgfrie energiformer på en problemfri måte. Derved kan også solenergi, som oppnås i forskjellige mengder i avhengighet av tidspunktet på dagen og årstiden, uten videre utnyttes i forbindelse med konvensjonelle energiformer til drift av valgfrie fyringsanlegg. De verdier som fremkommer ved registrering av temperaturdifferansen mellom fyringens fremløp og tilbakeløp benyttes derved til inn- hhv. utkobling av den subsidiære energi.

Som hovedenergikilde kan være anordnet solstrålesamlere, med hvilke varmtvann i et reservoar kan varmes, idet det som ekstra energikilde anordnes en vanlig oppfyrt varmekjele som kan inn-^ og utkobles ved hjelp av reguleringsanordningen .

Anlegget kan selvsagt utelukkende være installert for bruksvannproduksjon.

På samme måte er oppfinnelsen likeledes egnet til utnyt-telse av fjernvarme. Oppfinnelsen kan dessuten benyttes til drift av lufteanlegg.

Oppfinnelsen er illustrert i tegningen,, og skal i det følgende beskrives i detalj under henvisning til utfør-r elseseksemplene i tegningen, hvor

fig. 1 er en skjematisk gjengivelse av styreinnretningen for et sentralfyringsanlegg med varmtvann og fig. 2 er en skjematisk gjengivelse av et sentralfyringsanlegg kombinert med bruksvann-produksjon, som er beregnet for stort forbruk av varmtvann, f.eks. for bade-anlegg og i kombinasjon med svømmebasseng-oppvarming..

Ifølge tegningens fig. 1, hvor styreinnretningen for

et sentralfyringsanlegg for varmtvann er illustrert, kommer varmtvannet via en ledning 2 fra en ikke vist varmekjel, som arbeider med koks- eller oljefyring og produserer varmtvann med konstant temperatur. Via en fireveis-blandeventil 4 går varmtvannet til frem-løpsledningen 6, hvor det presses gjennom fyringsanlegget med hjelp av en pumpe 8. En tilsvarende til-bakeløpsledning 10 munner likeledes i blandeventilen 4, fra hvilken tilbakeløpsvannet i avhengighet av ven-tilens innstilling går via en ledning 12 til varme-kjelen eller helt eller.delvis føres tilbake til fremføringsledningen 6.

Fireveis-blandeventilens 4 innstilling styres på grunn-lag av temperaturdifferansen mellom fremførings-^og tilbakeløpsvann.

Styringen oppnås ved hjelp av et styreorgan 14, som får tilført temperaturverdiene via en fremløps-temperatur-føler!6ogen tilbakeløps-^temperaturf øler 18.. I frem-føringen og tilbakeløpet er det videre anordnet basis-belastnings-temperaturfølere 20 og 22, som likeledes

er forbundet med styreorganet 14., Styreorganet 14 betjener en motor 24, som innstiller blanderventilen 4 slik ifølge den registrerte temperaturforskjell, at mer eller mindre tilbakeløpsvann blandes i fremløps-vannet. Hvis den innstilte temperaturforskjell på f.eks. 10° ikke kan opprettholdes og tilbakeløps-vannet bare er 8° kaldere enn f remløpsvannetreguleres ^ventilen på en slik måte at en større andel av tilbake-løpsvannet iblandes fremløpsvannetHvis energiforbruket på grunn av et varmeinnbrudd blir så lavt at temperatur— forskjells-styringen ikke lenger virker, ledes hele til-bakeløpet til det fremløpsvannet, inntil det sirkulerende varmtvann når den innstilte minimumstemperatur,

som tilføres styreorganet 14 via basisbelastnings-

temperaturfølerne. Etter oppnåelse av denne minimumstemperatur pendler anlegget mellom denne temperatur og en terskelverdi som f.eks. ligger 10° eller 20° høyere, inntil energibehovet igjen øker og basisbelastnings-styringen kan avløses av temperaturforsjells-styringen.

Opp- og ned-pendlingen i basisbelastningsområdet har foruten varmetekniske fordeler også den fordel at termostatventiler som f.eks. er anordnet på varmelege-met, blir hyppigere betjent, hvilket er nødvendig for at disse ventiler skal forbli funksjonsdyktige.

For at åpning av blandeventilen for forbindelse av tilførselsledningen 2 med fremløpet 6 ikke skal føre til en spontan temperaturøkning, åpnes ventilen 4 bare gradvis ved hjelp av motoren 24. Dette oppnås ved hjelp av en tidsbryter 26, som er koblet inn bak styreorganet, og som i åpningsfasen kobler ut motoren 24 igjen etter en kort kjøretid. Derved unngås i stor utstrekning fyringsstøy, og dessuten sikres en konstant gjennomblanding i hele kretsløpet og dermed en brukbar temperaturmåling.

Styreorganet er utstyrt med en tidsbryterklokke for dagsprogram med natt-reduksjon eller for et week-end-program. Temperatursenkningen om natten hhv., i week-enden kan på en enkel måte oppnås ved at temperaturforskjellen velges større eller at hele temperaturnivået inklusive basisbelastningen senkes..

Ved det omtalte utførelseseksemplet har man gått ut fra at det til enhver tid foreligger varmtvann med konstant temperatur, som etter behov senkes til et bestemt tempe-raturnivå ved iblanding av tilbakeløpsvann. Alterna-tivt kan fyringskjelen, f.eks. ved elektrisk fyring, kjøres slik at det fyringsvann som kommer fra kjelen allerede har tilsvarende fremføringstemperatur. I dette tilfelle kan man unnvære en blandeventil. Styreorganet 15 må da være utført slik at det regulerer energitilfør—

selen til fyringskjelen.

I fig. 2 er det antydet en bygning 28, hvor det er anordnet ét fyringsvann-kretsløp 20, vist med hel strek, og et bruksvannkretsløp 30, vist med stiplet strek.

Kretsløpet 29 for oppvarmingsvann omfatter en lagrings-beholder 31, en fremløpsledning 33, som via en sirkulasjonspumpe 32 leder vannet ut fra beholderen 31,

en eller flere forbrukere 34 samt et tilbakeløp 36.

I fremløpet 33 likesom i tilbakeløpet 36 er det anordnet temperaturfølere 38 og 40 til registrering av temperaturforskjellen. Temperaturfølerne 38 og 40 er forbundet med et styreorgan 42.

Til oppvarming av vannet i beholderen 31 er det som hovedenergikilde anordnet solstrålesamlere 4 6 på husets 28 tak 44. Vannet kan oppvarmes direkte eller indirekte ved hjelp av disse solstrålesamlere. For dette formål er det ført et kretsløp 48 gjennom solstrålesamlerne 46, likesom gjennom beholderen 31. Sirkulasjonen sikres med en sirkulasjonspumpe 50. Ved større varmebehov kan en parallell-koblet andre sirkulasjonspumpe 51 øke vann-passasjen gjennom solstrålesamlerne.. Sirkulasjonspump-ene 50 og 51 betjenes via styreorganet 42 i avhengighet av temperaturforskjellen som registreres ved hjelp av

temperaturfølerne 38 og 40.

Som ekstra energikilde er det anordnet en konvensjonelt fyrt fyringskjel 52, som angir sin varme til vannet i beholderen 31 via varmeutvekslingsflater som ikke er gjengitt i tegningen. Fyringskjelen 52 kobles automatisk inn hhv.ut av styreorganet 4 2 ved oppnåelse av tilsvarende grenseverdier av den temperaturdifferanse som registreres av termostatene 38 og 40..

Bruksvann-forsyningen virker på samme måte som fyrings-yannj^<p>x^syningen. Bruksvannets kretsløp 30 omfatter en beholder 54, et fremløp 56, som leder til et tappested 58, samt et tilbakeløp 62 som er forsynt med en sirku-las jonspumpe 60. I tilbakeløpet 62 munner en tilførsels-ledning 64, ved hjelp av hvilken friskt vann kan til-føres ved uttak av bruksvann. Temperaturfølerne 66 og 68 registrerer temperaturforskjellen mellom fremløp- og tilbakeløp og avgir sine verdier til et akstra styreorgan 70 som sørger for automatisk inn- hhv- utkobling av den sekundære energikilde. Likesom ved fyrings-vannanlegget kan ..oppvarmingen dels skje ved hjelp av et kretsløp 72 som forløper gjennom samlerne og dels via en fyringskjel 74.

Både i kretsløpet for fyringsvann og i kretsløpet for bruksvann kan det være anordnet tilsvarende innretninger for overholdelse av en minimumstemperatur»

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for regulering av et varmeoverfør-ingsanlegg med en sirkulerende varmebærer, særlig et sentralvarmtvannsanlegg, idet fremløpstemperaturen og tilbakeløpstemperaturen måles og fremløpstemperaturen blir regulert i avhengighet av temperaturforskjellen mellom frem- og tilbakeløpstemperaturen slik at frem-løpstemperaturen senkes når den målte temperaturforskjell underskrider en innstilt nominell temperaturforskjell, henholdsvis økes, når den nominelle temperaturforskjell blir overskredet,karakterisert vedat varmebæreren føres meden i alt vesentlig konstant sirkulasjonsstrøm gjennom varmeoverførings-anlegget, at den nominelle temperaturforskjell mellom frem- og tilbakeløpstemperatur varieres i avhengighet av den målte fremløpstemperatur etter en tilnærmet lineær funksjon, og at den nedre grense for fremløps-temperaturen blir begrenset ved en forut gitt minimumstemperatur .

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat fremløpstemperaturen reguleres opp og ned innenfor et forut bestemt temperaturområde mellom minimumstemperaturen og en innstillet temperatur, når fremløpstemperaturen har nådd minimumsverdien, mens temperaturforskjellsreguleringen er utkoblet.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det ved hjelp av temperaturforskjells-' reguleringen henholdsvis inn- og utkobles en ytterligere energikilde, når den målte temperaturforskjell oppnår en forutbestemt nedre, henholdvis øvre grenseverdi.

4. Anordning for regulering av et varmeoverførings-anlegg, særlig et sentralvarmeanlegg, med en sirkulerende varmebærer, omfattende en reguleringsanordning(14, 42) som tilføres temperatur-måleverdier fra en fremløps-(16J 38) og en tilbakeløpstemperaturføler (18 J 40) og som regulerer fremløpstemperaturen slik at den målte forskjell mellom frem- og tilbakeløpstemperatur blir lik en innstilt, nominell temperaturforskjell, karakte risert ved at varmebærerkretsløpet (4, 6, 8, 10 J 29, 32, 34, 36) er innrettet for føring av en konstant varmebærerstrøm, at reguleringsanordningen (14 ) 42) er innrettet til å variere den nominelle temperaturforskjell mellom frem- og tilbakeløpstemperaturen i avhengighet av den målte fremløpstemperatur etter en tilnærmet lineær funksjon, og at reguleringsanordningen er forbundet med en basisbelastnings-temperaturføler (20, 22) for begrensning av fremløpstemperaturen ved en forut gitt minimumstemperatur .

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisert vedat to basisbelastnings-temperaturfølere (20, 22) er anordnet i fremløpsledningen og tilbakeløps-ledningen.

6. Anordning som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert veden for innstilling av fremløpstempe-raturen anordnet fireveis-blanderventil (4) som er man-øvrerbar over reguleringsanordningen (14) ved hjelp av en motor (24) .

7. Anordning som angitt i krav 6,karakterisert vedat en tidsbryter (26) er innkoblet mellom motoren (24) og reguleringsanordningen (14)..

8. Anordning som angitt i et av kravene 4-7,karakterisert vedat den innbefatter minst en ekstra energikilde (52), og at reguleringsanordningen (42) er forsynt med midler for henholdsvis inn- og utkobling av den ekstra energikilden (52), når det oppnås en forutbestemt nedre, henholdvis øvre grenseverdi for den målte temperaturforskjellen.

9. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert veddet som hovedenergikilde er anordnet solstrålesamlere (46), med hvilke varmtvann i et reservoar (31) kan varmes, og at det som ekstra energikilde er anordnet en vanlig oppfyrt varmekjele (52), som kan inn- og utkobles ved hjelp av reguleringsanordningen (42) .