WO2009074145A2 - Verfahren zum steuern oder regeln einer heizungsanlage und heizanlage - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates first to a method according to the introductory features of the independent method claims and then further to a heating system according to the introductory features of the independent apparatus claims.
  • German patent application DE 102 45 571 which is formulated as an addition to German patent application DE 102 14 242 and is published as DE-A-number, discloses both the multipath mixing valve described in the underlying patent application DE 102 14 242 for supplying a two-circuit heating system can be used from two partial heat sources and with a heat source for operating a heat exchanger as a system separation for the low-temperature heating branch of a two-circuit heating system.
  • heating systems with such mostly regenerative partial heat sources are increasingly gaining in importance due to the shortage and increase in the price of fossil energy reserves, as well as the increasing limitation of emissions of climate-damaging greenhouse gases.
  • Due to the limited performance or lower controllability of this part of the heat generation storage of regenerative heat is essential.
  • For this purpose are usually with water or similar fluid heating media filled buffer storage used.
  • the supply of so-called sensible heat increases the temperature of the heating medium in the buffer tank. If this is insufficient in the case of heat extraction in order to meet a specific requirement - such as drinking water heating, radiator or surface heating - it must be reheated by a high-performance, easily controllable and therefore usually fossil or electric peak load source.
  • heat storage In order to maximize the proportion of regeneratively generated heat in any kind of annual demand profile, heat storage must strive for the following goals:
  • the present invention is therefore based on the object, the said adverse effect of the through the use of system tions or system separation heat exchangers and additional pumps in low-temperature heating branches caused too high return temperatures to reduce the proportion of regeneratively generated partial heat.
  • 1 is a hydraulic circuit diagram of a heating system with a boiler
  • FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 with a variant
  • FIG. 3 shows a further modification of FIG. 1 with typical wall-mounted circulating water heaters
  • Fig. 4 shows a third variant of the invention
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment of the invention.
  • a heating system 1 has essentially five elements, namely a buffer memory 2, a well controllable peak load boiler 3, a mixing valve device 4, a Hochtemperaturwitchtg 5 and a Niedertemperaturwitzweig 6, which together form a heat sink and which are all connected to each other via a plurality of lines.
  • the buffer memory 2 is formed by a vessel standing upright, through the top 7 of a provided with a valve 8 service water pipe 9 goes off.
  • An interior 10 of the vessel is subdivided by a step insert 11 which separates a service water space 12 from a heating water space 13.
  • the interior is formed as a helically shaped heat exchanger tube. In the lower part of the hot water room 12 opens a Kaltbrauchwasserzulauf effet 14.
  • the lower portion of the hot water room 12 enclosing a heat exchanger coil 15 is arranged, which is connected with its two ends 16 and 17 to a series connection of a solar collector 18 with a charge pump 19 , Alternatively, the solar collector 18 via an external heat exchanger - or even directly - connected to the Edelwasserraum 13.
  • the buffer tank 2 has four further connections 20, 21, 22 and 23, of which the highest connection 20 is connected to a line leading to a boiler feed line 24, in which a series circuit of a storage loading pump 26 with a gravity brake or a backflow preventer or check valve 27th is provided.
  • a boiler return 28 is directly connected to the next lower terminal 21 by a line 29.
  • the connection 20 as well as the part of the buffer storage tank required for heating the service water may also be omitted.
  • the mixing valve device 4 With the boiler feed 24 is further via a with a pressure regulated pump 30 provided line 31, the mixing valve device 4 is connected.
  • This pump has a pressure regulator 32, which measures the differential pressure via the pump 30 in the line 31 with a pair of sensors 33, compares with a presettable at a setpoint generator 58 on the pressure regulator 32 and a differential pressure of about 200 to 250 mbar 2 up to 2.5m water column regulates.
  • an unregulated pump 30 ' can be used in conjunction with an overflow valve 57 in the high-temperature heating branch 5.
  • the line 31 passes through the mixing valve device 4, wherein in the mixing valve device 4 downstream of a line branch 34, a gravity brake or a backflow preventer or check valve 35 is located.
  • the line 31 continuing at the outlet 36 from the mixing valve device 4 leads to the high-temperature heating branch 5, which consists of a parallel connection of a multiplicity of radiators and / or convectors 38 each provided with a thermostatic valve 37, all of which are possibly bridged by the overflow valve 57 , consists.
  • a return line 39 of the high-temperature heating branch 5 leads to a pressure regulating valve 40 arranged in the mixing valve device 4, which is provided downstream of a branching point 41 in the return line 39, which then continues to the connection 22 on the buffer store 2.
  • This pressure control valve 40 generates a largely independent of the throughput through the return line 39, constant pressure difference, which corresponds approximately to that pressure difference, which would cause the full water flow rate of Niedertemperatursammlungzweiges 6 in a counter-current operated plate heat exchanger 46 in a series connection of the two and typically at 60 mbar or 0.6 m water column, cf. later operating state 3.
  • the mixing valve device 4 From the manifold 34 leads within the mixing valve device 4 is provided with a gravity brake or a backflow preventer or check valve 42 line 43 to a first input (El) of the actual mixing valve 44, which still has another input (E2).
  • a particularly advantageous design of the actual mixing valve 44 results when it receives a third input E3, but closed in the present invention and thus is inoperative, but can be opened and used for other applications.
  • the input E2 is connected directly to the branching point 41 in the return line 39.
  • An output A of the actual mixing valve 44 is connected via a line 45 with the counter-current acting plate heat exchanger 46, which is part of the Niedertemperatursammlungzweiges 6.
  • On the return side of the plate heat exchanger 46 On the return side of the plate heat exchanger 46 is connected to a passing through the mixing valve means 4 line 47, which leads to the terminal 23.
  • the low-temperature heating branch 6 has, on the secondary side, a circuit 48, which consists of a series connection of a secondary side 49 of the plate heat exchanger 46 with one or more floor heating coils 50 with a circulating pump 51.
  • a single gravity brake or a single backflow preventer or check valve is within the mixing valve device 4.
  • the individual modules of the heating system 1 are separated by shut-off or inspection valves 75 for maintenance from each other. Between the entrance E2 and the branching point 41 is a backflow preventer 59.
  • Fig. 2 shows the hydraulic and mechanical structure of the mixing valve device 4 enlarged and thus more clearly.
  • the actual mixing valve can be used both as a rotary valve and as a slide valve with three inputs El, E2 and E3 and one output A be guided, of which the input E3 is closed with a cap cover 52 or with a stopper.
  • a control body 55 is mounted rotatably or slidably and driven by a servomotor 56 in order to be able to approach certain positions of the actuating body.
  • the individual modules of the heating system 1 are here separated by shut-off or inspection valves 75 for maintenance from each other.
  • the pump 30 ' is designed as an unregulated pump, but the already mentioned overflow valve 57 is parallel to the high-temperature heating branch 5 available. Irrespective of the effect, the above-mentioned overflow valve 57 keeps the differential pressure above the mixing valve 44 constant regardless of the throughput in the high-temperature heating branch 5, specifically set to typically 200 to 250 mbar.
  • an electronic temperature sensor 61 is provided in series with the pump 51 and the shut-off valve 57 downstream, which measures the temperature prevailing in this line and via a measuring line 62 to a three-point regulator 63.
  • This is assigned via a line 64, a setpoint generator 65 whose setpoint is variable by a setpoint adjuster 66, which is preferably variable with the outside temperature.
  • the control amplifier 63 When comparing setpoint and actual value, the control amplifier 63 generates a control signal given via a control line 67 to the drive motor 56 of the mixing valve 44 for (further) opening or closing of the mixing valve.
  • Input El is fully open and input E2 is fully closed. This means that the low-temperature heating branch is fed directly by the flow of the boiler and thus also with its original temperature.
  • Input El is more or less open and input E2 is less or more open. This means that the low-temperature heating branch is fed by a mixing temperature between that of the boiler flow and the return of the high-temperature heating branch.
  • Input El is fully closed and input E2 is fully open. This means that the low-temperature heating branch is fed by the temperature of the return of the high-temperature heating branch.
  • Input El is fully closed and input E2 is more or less open. This means that the low-temperature heating branch is supplied by the temperature of the return of the high-temperature heating branch but with a reduced throughput.
  • the sensor 61 of the three-point controller 63 which is weather-compensated, for example in its setpoint generator 65, detects the flow temperature of the low-temperature heating branch 6 on the secondary side 49 of the system separation (plate heat exchanger 46). If this temperature is above the setpoint, which is preferably predetermined by the weather, the output A of the mixing valve 44 is closed via the drive 56; if it lies below it, it is opened. An opening of the mixing valve 44 now either
  • the opening of the outlet A of the mixing valve 44 causes a further opening of the input E2 and thus an increase in the water extraction from the high-temperature Heizweig return 39. This passes through the terminal 22nd less warm and more cold water into the interior space 10 of the buffer 2 via the connection 23 back.
  • the task is performed to keep the water in the interior 10 of the buffer memory 2 despite using a system separation without additional pump using the three-point controller 63 up for as long as possible and cool down as quickly as possible, which increases the usability of regenerative heat.
  • Fig. 3 shows a further embodiment, a heating system 1 with several parallel commercial wall heaters 68, 68 'with each in a housing 69, 69' built unregulated boiler pump 70, 70 ', burner 81, 81' and a switching valve 71, for dhw heating or for charging the buffer memory 2 as a peak load boiler.
  • a single wall heater 68 can be used.
  • the wall-hung ing circulating water heater 68 is connected with its hot water supply 72 to the terminal 20 and with its return 73 via the line 29 to the terminal 21 of the buffer memory 2; the heating flow 74 is connected to the line 31 of the heat sink 5,6.
  • a buffer memory 2 'with three connections without dhw heating and / or without solar collector 18 can be used.
  • the buffer memory 2 has been replaced by a series connection of a boiler 3 with a plate heat exchanger 76 and which is fed on its primary side 77 of the aforementioned solar collector 18 to the pump 19.
  • a feed line 78 on the secondary side 79 of the plate heat exchanger 76 is connected to the line 39, which comes back from the mixing valve device 4 and leads to the line 29, which leads to the return port 28 of the boiler 3, the supply line 24 is connected to the line 25 ,
  • two series-connected partial heat sources are now provided as an alternative.
  • FIG. 5 The embodiment of FIG. 5 is based on the just described and adds this circuit the hot water tank 12, which is part of a storage enclosure 80, which fed from the boiler 3 and / or from the solar collector 18 via lines 83 and 84 by means of a pump 85 Coil 82 for heating the hot water contains, and to which the lines 14 and 9 are connected to the valve 8.
  • the heating of the buffer memory 2 is carried out with a regenerative heat source, preferably with a solar collector (18), by a biomass boiler or a combined heat and power plant (combined heat and power) or a heat pump.

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Abstract

Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einer von einem Kessel (3, 68) mit einer Kesselpumpe (26, 70) aufladbaren Pufferspeicher (2) mit drei auf verschiedenen Höhen liegenden Anschlüssen (20, 21, 22, 23), einem direkt mit dem Pufferspeicher (2) verbundenen Hochtemperatur-Heizzweig (5) und einem indirekt über eine Systemtrennung (46) verbundenen und durch ein mit einem Dreipunktsignal steuerbaren Ventil (44) in seiner Vorlauftemperatur steuerbaren Niedertemperatur-Heizzweig (6), die beide eine Wärmesenke bilden, bei dem folgende Betriebszustände möglich sind: Die sekundärseitige Vorlauftemperatur des Niedertemperatur-Heizzweiges (6) wird mittels Einwirkung auf den primärseitigen Vorlauf der Systemtrennung (46) geändert entweder durch Veränderung des Mischungsverhältnisses aus Kesselvorlaufwasser und Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser oder durch Veränderung des Durchsatzes von Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser, wobei der Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig (5) und die Systemtrennung (46) des Niedertemperatur-Heizzweiges von einer einzigen im Kesselvorlauf angeordneten Pumpe oder ein im Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklauf angeordnetes Differenzdruckventil (40) aufgebracht und der nicht durch die Systemtrennung fliessende Teil des Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufes separat vom primärseitigen Niedertemperatur-Heizzweig-Rücklauf aus der Systemtrennung zum Pufferspeicher zurückgespeist wird.

Description

HG Baunach GmbH & Co KG 1602/08
Rheinstr. 7 9. Dezember 2008
41 836 Hückelhoven
Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Heizungsanlage und Heizanlage
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren nach den einleitenden Merkmalen der unabhängigen Verfahrensansprüche und dann ferner auf eine Heizungsanlage nach den einleitenden Merkmalen der unabhängigen Vorrichtungsansprüche.
In der als Zusatz zur Deutschen Patentanmeldung DE 102 14 242 formulierten als DE-A gleicher Nummer publizierten Deutschen Patentanmeldung DE 102 45 571 wird sowohl offenbart, wie das in der zugrunde liegenden Patentanmeldung DE 102 14 242 beschriebene Mehrwege-Mischventil zur Versorgung einer Zweikreis-Heizungsanlage aus zwei Teilwärmequellen als auch mit einer Wärmequelle zum Betrieb eines Wärmetauschers als Systemtrennung für den Niedertemperaturheizzweig einer Zweikreis-Heizungsanlage genutzt werden kann.
Einerseits gewinnen Heizungsanlagen mit solchen meist regenerativen Teilwärmequellen durch die Verknappung und Verteuerung fossiler Energievorkommen sowie die zunehmende Beschränkung der Emissionen klimaschädlicher Treibhausgase ständig an Bedeutung. Durch die beschränkte Leistungsfähigkeit oder geringere Steuerbarkeit dieses Teils der Wärmeerzeugung ist eine Speicherung der regenerativ erzeugten Wärme unumgänglich. Zu diesem Zweck werden meist mit Wasser oder ähnlichen fluiden Heizmedien gefüllte Pufferspeicher eingesetzt. Durch die Zufuhr sogenannter sensibler Wärme steigt dabei die Temperatur des Heizmediums im Pufferspeicher. Reicht diese im Falle einer Wärmeentnahme nicht aus, um eine bestimmte Anforderung - wie beispielsweise Trinkwassererwärmung, Radiatoren- oder Flächenbeheizung - zu erfüllen, muss durch eine leistungsstarke, gut steuerbare und daher meist fossile oder elektrische Spitzenlastquelle nachgeheizt werden. Um also den Anteil regenerativ erzeugter Wärme an einem wie auch immer gearteten Jahresbedarfsprofil zu maximieren, muss die Wärmespeicherung folgende Ziele anstreben:
1. Die Fähigkeit der spezifischen Wärmeaufnahme des Puffers muss möglichst hoch sein.
2. Hohe Temperaturen im Puffer müssen möglichst lange erhalten bleiben .
Diese beiden Ziele werden durch den in der DE 102 45 571 Al beschriebenen Betrieb des Mehrwege-Mischventils mit zwei Teilwärmequellen bereits erreicht. Andererseits aber werden bestehende Niedertemperaturkreise im Sanierungsfall häufig mit Systemtrennungen ausgestattet, um moderne Heizkessel vor Korrosionsschäden durch Sauerstoffdiffusion durch Kunststoffröhre zu schützen. Dadurch ist nicht nur der Einsatz einer zusätzlichen Pumpe erforderlich. Sehr häufig führt ein zu großer Volumenstrom auf der Erzeugerseite der Systemtrennung zu einer zu hohen Rücklauftemperatur in der Wärmequelle. Hohe Rücklauftemperaturen führen aber nicht nur zu geringeren Nutzungsgraden moderner Brennwertkessel; sie können aus den genannten Gründen vor allem den Anteil regenerativ erzeugter Wärme an einem wie auch immer gearteten Jahresbedarfsprofil in erheblichem Umfang mindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, die genannte nachteilige Wirkung der durch den Einsatz von Systemtren- nungen oder Systemtrennungswärmetauschern und zusätzlichen Pumpen in Niedertemperatur-Heizzweigen verursachten zu hohen Rücklauftemperaturen auf den Anteil regenerativ erzeugter Teilwärme zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäss in erster Linie durch die Merkmale der unabhängigen Verfahrensansprüche und in zweiter Linie durch die Merkmale der unabhängigen Vorrichtungsansprüche gelöst.
Diese erfindungsgemässen Verfahren und die seinen Betrieb ermöglichenden erfindungsgemässen Vorrichtungen beschreiben mithin die zwei Betriebszustände "Hochtemperatur-Mischen" oder "Niedertemperatur- Drosseln" .
Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 ein hydraulisches Schaltbild einer Heizungsanlage mit einem Heizkessel ,
Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 mit einer Variante,
Fig. 3 eine weitere Modifikation aus Fig. 1 mit typischen wandhängenden Umlaufwasserheizern ,
Fig. 4 eine dritte Variante der Erfindung und
Fig. 5 eine vierte Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung.
In allen fünf Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten. Eine Heizungsanlage 1 weist im Wesentlichen fünf Elemente auf, nämlich einen Pufferspeicher 2, einen gut steuerbaren Spitzenlastkessel 3, eine Mischventileinrichtung 4, einen Hochtemperaturheizzweig 5 und einen Niedertemperaturheizzweig 6, die zusammen eine Wärmesenke bilden und die alle über eine Vielzahl von Leitungen miteinander verbunden sind.
Der Pufferspeicher 2 ist von einem hochkant stehenden Gefäss gebildet, durch dessen Oberseite 7 eine mit einem Ventil 8 versehene Brauchwasserleitung 9 abgeht. Ein Innenraum 10 des Gefässes ist durch einen Stufeneinsatz 11 unterteilt, der einen Brauchwasserraum 12 von einem Heizwasserräum 13 abtrennt. Alternativ ist der Innenraum als schraubenlinienförmig geformtes Wärmetauscherrohr ausgebildet. In den unteren Bereich des Brauchwasserraumes 12 mündet eine Kaltbrauchwasserzulaufleitung 14. Im Heizwasserraum 13 ist, den unteren Bereich des Brauchwasserraumes 12 umschliessend, eine Wärmetauscherrohrschlange 15 angeordnet, die mit ihren beiden Enden 16 und 17 an eine Reihenschaltung eines Sonnenkollektors 18 mit einer Ladepumpe 19 angeschlossen ist. Alternativ ist der Sonnenkollektor 18 über einen externen Wärmetauscher - oder aber auch direkt - mit dem Heizwasserraum 13 verbunden.
Der Pufferspeicher 2 weist vier weitere Anschlüsse 20, 21, 22 und 23 auf, von denen der höchstgelegene Anschluss 20 mit einer zu einem Kesselvorlauf 24 führenden Leitung 25 verbunden ist, in der eine Reihenschaltung einer Speicherladepumpe 26 mit einer Schwerkraftbremse oder einem RückflussVerhinderer oder Rückschlagventil 27 vorgesehen ist. Ein Kesselrücklauf 28 ist mit dem nächsttiefergelegenen Anschluss 21 durch eine Leitung 29 unmittelbar verbunden. In einer alternativen Ausführung kann der Anschluss 20 sowie der zur Brauchwassererwärmung erforderliche Teil des Pufferspeichers auch entfallen.
Mit dem Kesselvorlauf 24 ist weiterhin über eine mit einer druckge- regelten Pumpe 30 versehenen Leitung 31 die Mischventileinrichtung 4 verbunden. Diese Pumpe weist einen Druckregler 32 auf, der den Differenzdruck über die Pumpe 30 in der Leitung 31 mit einem Paar Fühlern 33 misst, mit einem an einem Sollwertgeber 58 am Druckregler 32 vorgebbaren Wert vergleicht und auf einen Differenzdruck von etwa 200 bis 250 mbar entsprechend 2 bis 2,5m Wassersäule regelt. Alternativ kann eine ungeregelte Pumpe 30 ' in Verbindung mit einem Überströmventil 57 im Hochtemperatur-Heizzweig 5 eingesetzt werden. Die Leitung 31 geht durch die Mischventileinrichtung 4 hindurch, wobei sich in der Mischventileinrichtung 4 stromab einer Leitungsverzweigung 34 eine Schwerkraftbremse oder ein RückflussVerhinderer oder Rückschlagventil 35 befindet. Die sich am Ausgang 36 aus der Mischventileinrichtung 4 fortsetzende Leitung 31 führt zu dem Hochtempe- raturheizzweig 5, der aus einer Parallelschaltung einer Vielzahl von je mit einem Thermostatventil 37 versehenen Radiatoren und/oder Konvektoren 38, die allesamt ggf. von dem Überströmventil 57 überbrückt sind, besteht. Eine Rücklaufleitung 39 des Hochtemperaturheizzweiges 5 führt zu einem in der Mischventileinrichtung 4 angeordneten Druckregelventil 40, das stromab einer Verzweigungsstelle 41 in der Rücklaufleitung 39 vorgesehen ist, die sich anschliessend zu dem An- schluss 22 am Pufferspeicher 2 fortsetzt.
Dieses Druckregelventil 40 erzeugt eine vom Durchsatz durch die Rücklaufleitung 39 weitestgehend unabhängige, konstante Druckdifferenz, die in etwa derjenigen Druckdifferenz entspricht, welche der volle Wasserdurchsatz des Niedertemperaturheizzweiges 6 in einem im Gegenstrom betriebenen Plattenwärmetauscher 46 bei einer Serienschaltung der beiden verursachen würde und der typischerweise bei 60 mbar liegt oder 0,6m Wassersäule entspricht, vgl. später Betriebszustand 3.
Von der Leitungsverzweigung 34 führt innerhalb der Mischventileinrichtung 4 eine mit einer Schwerkraftbremse oder einem Rückflussverhinderer oder Rückschlagventil 42 versehene Leitung 43 zu einem ersten Eingang (El) des eigentlichen Mischventils 44, das noch einen weiteren Eingang (E2) besitzt. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung des eigentlichen Mischventils 44 ergibt sich, wenn es einen dritten Eingang E3 erhält, der aber in der vorliegenden Erfindung verschlossen und damit funktionslos ist, aber für andere Verwendungsfälle geöffnet und verwendet werden kann. Der Eingang E2 ist unmittelbar mit der Verzweigungsstelle 41 in der Rücklaufleitung 39 verbunden. Ein Ausgang A des eigentlichen Mischventils 44 ist über eine Leitung 45 mit dem im Gegenstromprinzip wirkenden Plattenwärmetauscher 46 verbunden, der Teil des Niedertemperaturheizzweiges 6 ist. Rücklaufseitig ist der Plattenwärmetauscher 46 mit einer durch die Mischventileinrichtung 4 hindurchgehenden Leitung 47 verbunden, die zum Anschluss 23 führt. Statt eines Plattenwärmetauschers 46 kann auch ein anderer Aufbau des Wärmetauschers verwendet werden, beispielsweise ein Rohrwendelwärmetauscher. Der Niedertemperatur- heizzweig 6 weist sekundärseitig einen Kreis 48 auf, der aus einer Serienschaltung einer Sekundärseite 49 des Plattenwärmetauschers 46 mit einer oder mehreren Fussbodenheizschlangen 50 mit einer Umwälzpumpe 51 besteht.
Statt der beiden Schwerkraftbremsen oder Rückflussverhinderer oder Rückschlagventile 35 und 42 könnte auch alternativ in der Leitung 31 zwischen der Pumpe 30 und der Leitungsverzweigung 34 eine einzige Schwerkraftbremse oder ein einziger RückflussVerhinderer oder Rückschlagventil vorgesehen sein, die oder das sich aber innerhalb der Mischventileinrichtung 4 befindet. Die einzelnen Baugruppen der Heizungsanlage 1 sind durch Absperr- oder Revisionsventile 75 zu Wartungsarbeiten voneinander trennbar. Zwischen dem Eingang E2 und der Verzweigungsstelle 41 befindet sich ein Rücklaufverhinderer 59.
Die Fig. 2 zeigt den hydraulischen und mechanischen Aufbau der Mischventileinrichtung 4 vergrössert und damit deutlicher. Das eigentliche Mischventil kann sowohl als Dreh- als auch als Hubschieberventil mit drei Eingängen El, E2 und E3 und einem Ausgang A aus- geführt werden, wovon der Eingang E3 mit einem Überwurfdeckel 52 oder mit einem Stopfen verschlossen ist. Im Innern 53 eines Gehäuses 54 ist ein Stellkörper 55 dreh- oder schiebbar gelagert und von einem Stellmotor 56 angetrieben, um bestimmte Stellungen des Stellkörpers anfahren zu können. Die einzelnen Baugruppen der Heizungsanlage 1 sind auch hier durch Absperr- oder Revisionsventile 75 zu Wartungsarbeiten voneinander trennbar. Die Pumpe 30' ist als ungeregelte Pumpe ausgeführt, dafür ist das bereits erwähnte Überströmventil 57 parallel zum Hochtemperatur-Heizzweig 5 vorhanden. Wirkungsidentisch hält das erwähnte Überströmventil 57 den Diffenrenz- druck über dem Mischventil 44 unabhängig vom Durchsatz im Hochtemperatur-Heizzweig 5 konstant und zwar eingestellt auf typischerweise 200 bis 250mbar. Es sind eine Vielzahl einzelner mit je einem Thermostatventil 37 ausgerüsteter Konvektoren und/oder Radiatoren 38 im Hochtemperatur-Heizzweig 5 vorhanden.
In eine Niedertemperatur-Heizzweig-Vorlaufleitung 60 ist in Reihe zu der Pumpe 51 und dem Absperrventil 57 nachgeschaltet ein elektronischer Temperaturfühler 61 vorgesehen, der die in dieser Leitung herrschende Temperatur misst und über eine Messleitung 62 auf einen Dreipunkt-Regler 63 gibt. Diesem ist über eine Leitung 64 ein Sollwertgeber 65 zugeordnet, dessen Sollwert von einem Sollwertsteller 66 variierbar ist, der bevorzugt mit der Aussentemperatur variabel ist. Beim Vergleich von Soll- und Istwert erzeugt der Regelverstärker 63 ein über eine Stelleitung 67 auf den Antriebsmotor 56 des Mischventiles 44 gegebenes Stellsignal zum (weiteren) Öffnen oder Schliessen des Mischventiles .
Die Benutzung des eigentlichen Mischventiles 44 mit einem verschlossenen Eingang (E3) ermöglicht den Vorteil, ein baugleiches Ventil sowohl nach den Anwendungen der Deutschen Patentanmeldungen 102 45 571.4 und 102 45 572.6 zu verwenden, als auch zusätzlich nach dem erfindungsgemässen Verfahren und dessen Schaltung ztur Duchführung des Verfahrens einzusetzen. Bei letzterer sind folgende Betriebs- zustände des eigentlichen Mischventils 44 möglich und vorgesehen:
1. Der Eingang El ist vollständig geöffnet und der Eingang E2 ist vollständig geschlossen. Das bedeutet, dass der Niedertemperatur- Heizzweig unmittelbar vom Vorlauf des Kessels und damit auch mit dessen originärer Temperatur gespeist ist.
2. Der Eingang El ist mehr oder weniger geöffnet und der Eingang E2 ist weniger oder mehr geöffnet. Das bedeutet, dass der Niedertemperaturheizzweig von einer Mischtemperatur zwischen der des Vorlaufes des Kessels und der des Rücklaufes des Hochtemperaturheiz- zweiges gespeist ist.
3. Der Eingang El ist vollständig geschlossen und der Eingang E2 ist vollständig geöffnet. Das bedeutet, dass der Niedertemperatur- Heizzweig von der Temperatur des Rücklaufes des Hochtemperatur- heizzweiges gespeist ist.
4. Der Eingang El ist vollständig geschlossen und der Eingang E2 ist mehr oder weniger geöffnet. Das bedeutet, dass der Niedertempera- turheizzweig von der Temperatur des Rücklaufes des Hochtempera- turheizzweiges aber mit verringertem Durchsatz gespeist ist.
5. Der Eingang El ist vollständig geschlossen und der Eingang E2 ist vollständig geschlossen. Das bedeutet, dass der Niedertemperatur- heizzweig hydraulisch gesperrt ist.
Der Fühler 61 des beispielsweise in seinem Sollwertgeber 65 witte- rungsgeführten Dreipunkt-Reglers 63 erfasst die Vorlauftemperatur des Niedertemperatur-Heizzweiges 6 auf der Sekundärseite 49 der Systemtrennung (Plattenwärmetauscher 46) . Liegt diese Temperatur oberhalb des bevorzugt von der Witterung vorgegebenen Sollwertes, wird der Ausgang A des Mischventiles 44 über den Antrieb 56 geschlossen, liegt sie darunter, wird er geöffnet. Ein Öffnen des Mischventiles 44 bewirkt jetzt entweder
1. eine Erhöhung der primärseitigen Vorlauftemperatur zur Systemtrennung, wenn beide Eingänge El und E2 geöffnet sind, indem El mehr und E2 weniger geöffnet wird. Da der Wasserdurchsatz durch die Primärseite des Plattenwärmetauschers 46 dabei nahezu konstant bleibt, wird die sekundärseitige Vorlauftemperatur angehoben, ohne dass es zu einem starken Anstieg der primären Rücklauf- temperatur in der Leitung 47 aus der Systeintrennung zum Anschluss 23 des Pufferspeichers 2 kommt,
2. oder aber, wenn nur der Eingang E2 teilweise geöffnet ist, bewirkt das Öffnen des Ausganges A des Mischventiles 44 ein weiteres Öffnen des Eingangs E2 und damit eine Zunahme der Wasserentnahme aus dem Hochtemperatur-Heizweig-Rücklauf 39. Dadurch gelangt über den Anschluss 22 weniger warmes und über den Anschluss 23 mehr kaltes Wasser in den Inneraum 10 des Pufferspeichers 2 zurück .
Auf diese Weise wird die Aufgabe erfüllt, das Wasser im Innenraum 10 des Pufferspeichers 2 trotz Einsatz einer Systemtrennung ohne zusätzliche Pumpe unter Verwendung des Dreipunktreglers 63 oben möglichst lange heiss zu halten und unten möglichst schnell abzukühlen, was die Nutzbarkeit regenerativer Wärme erhöht.
Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Heizanlage 1 mit mehreren parallelgeschalteten handelsüblichen Wandheizgeräten 68 , 68' mit in je ein Gehäuse 69, 69' eingebauter ungeregelter Kesselpumpe 70, 70', Brenner 81, 81' und einem Umschaltventil 71, zur Brauchwasserbereitung bzw. zur Aufladung des Pufferspeichers 2 als Spitzenlastkessel. Bei entsprechender Leistung kann auch nur ein einziges Wandheizgerät 68 zum Einsatz kommen.
Gerade hier zeigt sich die Einfachheit der Verrohrung: Der wandhän- gende Umlaufwasserheizer 68 wird mit seinem Brauchwasservorlauf 72 an den Anschluss 20 und mit seinem Rücklauf 73 über die Leitung 29 an den Anschluss 21 des Pufferspeichers 2 angeschlossen; der Heizungsvorlauf 74 wird mit der Leitung 31 der Wärmesenke 5,6 verbunden. Alternativ kann auch ein Pufferspeicher 2' mit drei Anschlüssen ohne Brauchwasserbereitung und/oder ohne Solarkollektor 18 verwendet werden .
Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist der Pufferspeicher 2 durch eine Reihenschaltung eines Kessels 3 mit einem Plattenwärmetauscher 76 und ersetzt worden, der auf seiner Primärseite 77 von dem bereits erwähnten Solarkollektor 18 mit der Pumpe 19 gespeist ist. Eine Vorlaufleitung 78 auf der Sekundärseite 79 des Plattenwärmetauschers 76 ist mit der Leitung 39 verbunden, die von der Mischventileinrichtung 4 rücklaufseitig kommt und zu der Leitung 29 führt, die zu dem Rücklaufanschluss 28 des Kessels 3 führt, dessen Vorlauf 24 mit der Leitung 25 verbunden ist. An Stelle des Pufferspeichers 2 sind nunmehr zwei in Serie geschaltete Teilwärmequellen als Alternative vorgesehen.
Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 baut auf dem eben beschriebenen auf und fügt dieser Schaltung den Brauchwasserspeicher 12 ein, der Teil eines Speichergehäuses 80 ist, das eine vom Kessel 3 und/ oder vom Solarkollektor 18 über Leitungen 83 und 84 mittels einer Pumpe 85 gespeiste Rohrschlange 82 zum Aufheizen des Brauchswassers enthält, und an das die Leitungen 14 und 9 mit dem Ventil 8 angeschlossen sind. Die Beheizung des Pufferspeichers 2 erfolgt mit einer regenerativen Wärmequelle, vorzugsweise mit einem Solarkollektor (18) , durch einen Biomasse-Kessel oder ein Blockheizkraftwerk (Kraft-Wärme-Kopplung) oder eine Wärmepumpe.
Alle Drehströmrichtungen sind durch nicht gesondert bezeichnete Pfeile gekennzeichnet.

Claims

HG Baunach GmbH & Co KG 1602/08Rheinstr. 7 9. Dezember 200841 836 HückelhovenPatentansprüche
1. Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einer Wärmequelle, enthaltend einen regenerativ beheizbaren Pufferspeicher (2) und einem zur Nachheizung als steuerbarer mit einer Kesselpumpe (30, 30', 70, 70') in Reihe liegenden Spitzenlastkessel (3,68), wobei der Pufferspeicher (2) versehen ist mit mindestens drei auf verschiedenen Höhen liegenden Anschlüssen (20,21,22,23) , einem direkt mit dem Pufferspeicher (2) verbundenen Hochtemperatur-Heizzweig (5) und einem indirekt über eine Systemtrennung (46) verbundenen und durch ein mit einem Dreipunktsignal steuerbaren Ventil (44) in seiner Vorlauftemperatur Steuer- oder regelbaren Niedertemperatur-Heizzweig (6) , die beide eine Wärmesenke bilden, gekennzeichnet dadurch, dass folgende Betriebszustände möglich sind: Die sekun- därseitige Vorlauftemperatur des Niedertemperatur-Heizzweiges (6) wird mittels Einwirkung auf den primärseitigen Vorlauf der Systemtrennung (46) geändert a. entweder durch Veränderung des Mischungsverhältnisses aus Kesselvorlaufwasser und Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser oder b. durch Veränderung des Durchsatzes von Hochtemperatur- Heizzweig-Rücklaufwasser , wobei der druckgeregelte Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig (5) aufgeteilt wird, ein Teil über einen vom Durchfluss erzeugten, möglichst konstanten Druckabfall zum Pufferspeicher (2) zurückfliesst und der andere Teil über die Systemtrennung (46) des Niedertemperatur-Heiz- zweiges abfliesst und der nicht durch die Systemtrennung fliessende Teil des Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufes separat vom primärseitigen Niedertemperatur-Heizzweig-Rücklauf aus der Systemtrennung (46) zum Pufferspeicher (2) zurückgespeist wird.
2. Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einer Wärmequelle , enthaltend einen regenerativ beheizbaren Pufferspeicher (2) und einem zur Nachheizung als steuerbarer mit einer Kesselpumpe (30, 30', 70, 70') in Reihe liegenden Spitzenlastkessel (3,68) , wobei der Pufferspeicher (2) versehen ist mit mindestens drei auf verschiedenen Höhen liegenden Anschlüssen (20,21,22,23) , einem direkt mit dem Pufferspeicher (2) verbundenen Hochtemperatur-Heizzweig (5) und einem indirekt über eine Systemtrennung (46) verbundenen und durch ein mit einem Dreipunktsignal steuerbaren Ventil (44) in seiner Vorlauftemperatur Steuer- oder regelbaren Niedertemperatur-Heizzweig (6) , die beide eine Wärmesenke bilden, gekennzeichnet dadurch, dass folgende Betriebszustände möglich sind: Der primär- seitige Vorlauf der Systemtrennung (46) wird a. ausschliesslich aus Kesselvorlaufwasser gespeist, b. aus einer Mischung aus Kesselvorlaufwasser und Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser gespeist, c. nur vom gesamten Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser gespeist, d. lediglich aus einem Teil des Hochtemperatur-Heizzweig- Rücklaufwassers gespeist und e. gegenüber der Wärmequelle abgeschlossen, also nicht von ihr gespeist ist, wobei der druckgeregelte Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig (5) aufgeteilt wird, ein Teil über einen vom Durchfluss erzeugten, möglichst konstanten Druckabfall zum Pufferspeicher (2) zurückfliesst und der andere Teil über die Systemtrennung (46) des Niedertemperatur-Heizzweiges abfliesst und der nicht durch die Systemtrennung fliessende Teil des Hochtemperatur- Heizzweig-Rücklaufes separat vom primärseitigen Niedertemperatur-Heizzweig-Rücklauf aus der Systemtrennung (46) zum Pufferspeicher (2) zurückgespeist wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem der Pufferspeicher (2) mit drei auf verschiedenen Höhen gelegenen Anschlüssen durch zwei in Reihe geschaltete Teilwärmequellen ersetzt wird.
4. Verfahren nach nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem der Pufferspeicher (2) mit vier auf verschiedenen Höhen gelegenen Anschlüssen (20,21,22,23) durch zwei in Reihe geschaltete Teilwärmequellen und einen Speicher zur Brauchwassererwärmung ersetzt wird.
5. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , bei dem der Pufferspeicher (2) durch wenigstens eine regenerative Wärmequelle, insbesondere einen Solarkollektor (18) oder durch einen Biomasse-Kessel , oder ein Blockheizkraftwerk (Kraft- Wärme-Kopplung) oder eine Wärmepumpe regenerativ beheizt wird.
6. Heizungsanlage (1) mit einer Wärmequelle, enthaltend einen regenerativ beheizbaren Pufferspeicher (2) und einem zur Nachheizung als steuerbarer mit einer Kesselpumpe (30, 30', 70, 70') in Reihe liegenden Spitzenlastkessel (3,68) , wobei der Pufferspeicher (2) versehen ist mit mindestens drei auf verschiedenen Höhen liegenden Anschlüssen (20,21,22,23), einem direkt mit dem Pufferspeicher (2) verbundenen Hochtemperatur-Heizzweig (5) und einem indirekt über einen Systemtrennungswärmetauscher (46) verbundenen und durch ein mit einem Dreipunktsignal auf seinen Antrieb steuerbaren Ventil (44) in seiner Vorlauftem- peratur Steuer- oder regelbaren Niedertemperatur-Heizzweig (6) , die beide eine Wärmesenke bilden, gekennzeichnet dadurch, dass fol-gende Betriebszustände möglich sind: Die sekundärsei- tige Vorlauftemperatur des Niedertemperatur-Heizzweiges (6) wird mittels Einwirkung auf eine im primärseitigen Vorlauf des Systemtrennungswärmetauschers (46) vorgesehene Ventileinrichtung (4) geändert a. entweder durch Veränderung des Mischungsverhältnisses aus Kesselvorlaufwasser und Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser oder b. durch Veränderung des Durchsatzes von Hochtemperatur- Heizzweig-Rücklaufwasser , wobei der druckgeregelte Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig (5) in seinem Rücklauf (39) an einer Verzweigungsstelle (41) aufgeteilt wird und diese einerseits über ein Differenzdruckventil (57) mit dem Pufferspeicher (2) und andererseits über eine Reihenschaltung des Mischventiles (44) mit dem Wärmetauscher (46) der Systemtrennung (46) des Niedertemperatur-Heizzweiges (6) mit dem Pufferspeicher (2) verbunden ist.
7. Heizungsanlage (1) mit einer Wärmequelle, enthaltend einen regenerativ beheizbaren Pufferspeicher (2) und einem zur Nachheizung als steuerbarer mit einer Kesselpumpe (30, 30', 70, 70') in Reihe liegenden Spitzenlastkessel (3,68) , wobei der Pufferspeicher (2) versehen ist mit mindestens drei auf verschiedenen Höhen liegenden Anschlüssen, einem direkt mit dem Pufferspeicher verbundenen Hochtemperatur-Heizzweig und einem indirekt über einen Systemtrennungswärmetauscher verbundenen und durch ein mit einem Dreipunktsignal auf seinen Antrieb steuerbaren Ventil in seiner Vorlauftemperatur Steuer- oder regelbaren Niedertemperatur-Heizzweig, die beide eine Wärmesenke bilden, gekennzeichnet dadurch, dass folgende Betriebs- zustände möglich sind: Der primärseitige Vorlauf der Systemtrennung wird a. ausschliesslich aus Kesselvorlaufwasser gespeist, b . aus einer Mischung aus Kesselvorlaufwasser und Hochtem- peratur-Heizzweig-Rücklaufwasser gespeist , c. nur vom gesamten Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklaufwasser gespeist, d. lediglich aus einem Teil des Hochtemperatur-Heizzweig- Rücklaufwassers gespeist und e. gegenüber der Wärmequelle abgeschlossen, also nicht von ihr gespeist, ist, wobei der druckgeregelte Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig (5) in seinem Rücklauf (39) an einer Verzweigungsstelle (41) aufgeteilt wird und diese einerseits über ein Differenzdruckventil (57) mit dem Pufferspeicher (2) und andererseits über eine Reihenschaltung des Mischventiles (44) mit dem Wärmetauscher (46) der Systemtrennung (46) des Niedertemperatur-Heizzweiges (6) mit dem Pufferspeicher (2) verbunden ist.
8. Heizungsanlage (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei der die beiden Rücklaufanschlüsse (22, 23) aus dem Hoch- und dem Niedertempe- raturheizzweig (5,6) am Pufferspeicher (2) auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, wobei der eine höhere Temperatur führendes Wasser aufweisende Anschluss (22) höher liegt.
9. Heizungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der Durchsatz des Heizmediums durch den Hochtemperatur-Heizzweig und die Systemtrennung des Niedertemperatur-Heizzweiges von einer einzigen in Serie mit dem Kessel- oder Umlaufwasserheizer-Wärmetauscher angeordneten von einem Druckregler (32) druckgeregelten Pumpe (30) oder bei einer ungeregelten Pumpe (30 ' ) durch ein im Hochtemperatur-Heizzweig-Rücklauf angeordnetes Differenzdruckventil (57) aufgebracht ist.
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