AT394261B - Steuervorrichtung fuer eine waermequelle - Google Patents

Description

AT 394 261 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Wärmequelle einer Zentralheizungsanlage mit einem ersten direkt angeschlossenen Verbraucherkreis und einem zweiten über ein Mischventil angeschlossenen Verbraucherkreis, einer Umwälzpumpe und einem Sollwertgeber für unterschiedliche Temperaturen in den beiden Verbraucherkreisen.

Es sind Zentralheizungsanlagen bekanntgeworden, die mehrere auf unabhängigen Soll-Temperaturen liegende Verbraucher zu speisen haben. Hierbei ist zu denken einmal an einen von einem Zentralheizungskessel aufzuladenden Brauchwasserspeicher bei gleichzeitiger Speisung einer Radiatorenheizungsanlage oder bei der Speisung einer Radiatorenheizungsanlage von einem Kessel, der gleichzeitig einer Fußbodenheizungsanlage parallel geschaltet ist. Hierzu ist es bislang üblich gewesen, den auf dem höheren Temperatumiveau liegenden Verbraucher direkt an die Wärmequelle anzukoppeln, wohingegen das Ankoppeln des auf dem tieferen Temperatumiveau liegenden Verbrauchers über ein Mischventil erfolgt. Beide Heizkreise wurden über eine gemeinsame Vorlauftemperatursteuerung gesteuert, die in der Regel eine Uhr enthält. Es ist nämlich üblich geworden, Heizungsanlagen mit Nachtabsenkungen zu betreiben, wobei in der Uhr ein hoher Tag-Sollwert und ein niedriger Nacht-Sollwert vorgegeben werden, auf denen die beiden Kreise gefahren werden. Nach dem Stand der Technik ist nur ein gemeinsames Absenken und Anheben beider Heizkreise möglich.

Hieraus resultieren entscheidende Nachteile, wenn insbesondere die Absenkung des auf dem höheren liegenden Temperatumiveau liegenden Verbraucherkreises den auf dem an und für sich tieferen Niveau liegenden Heizkreis insoweit in Mitleidenschaft zieht, als daß dessen Vorlauftemperatur gerade höher gefahren werden muß als die Wärmequelle eigentlich vorgibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und somit den Temperatur-Sollwert für die angeschlossenen Verbraucherkreise vorzugeben, daß der auf dem höheren Temperatumiveau Hegende Verbraucher den Sollwert diktiert.

Die Lösung der Aufgabe liegt erfindungsgemäß darin, daß der jeweils höhere der beiden Temperatur-Sollwerte als Führungsgröße für die Wärmequelle vorgesehen ist.

Somit ist es möglich, die Wärmequelle über die Steuervorrichtung mit dem Sollwert zu betreiben, der als der höhere für die beiden Verbraucherkreise notwendig ist Der Verbraucherkreis, der einen üeferen Vorlauftemperatur-Sollwert benötigt, wird dann über das Mischventil angeschlossen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Sollwert-Komparator vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem Magnetventil in der Brennstoffleitung der Wärmequelle verbunden ist und dessen Eingänge mit jeweils einem Sollwert-Aufbereitungsglied verbunden sind, auf die jeweils ein mit einer Außentemperatur variabler Wert, ein Heizkurven-Steilheitswert und die Hoch- beziehungsweise Niedertemperatur-Sollwerte geschaltet sind.

Durch diese Ausgestaltung läßt sich die Lösung der Aufgabe besonders einfach erzielen, da durch den Sollwert-Komparator der Vergleich der Sollwerte, welcher jeweils als Führungsgröße für die Wärmequelle vorgesehen ist, unmittelbar möglich ist, wobei dann vom Komparator unmittelbar das Magnetventil beaufschlagt werden kann, das die Energiezufuhr zur Wärmequelle direkt beherrscht. Durch die Verbindung der Eingänge des Komparators mit jeweils einem Sollwert-Aufbereitungsglied gelingt es, in diese Meßwertverarbeitung andere nötige Werte, z. B. den Außentemperaturwert, den Heizkurvensteilheitswert und die Sollwerte der beiden Heizverbraucherkreise, mitzuverarbeiten, ohne daß besondere Schaltungsglieder hierfür nötig sind.

Sind in den einzelnen Heizungskreisen gesonderte Pumpen vorhanden, so ist es gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung möglich, daß für jeden Pumpenmotor ein Pumpensteuerglied vorgesehen ist, das als Komparator geschaltet ist, dessen erste Eingänge mit dem Außentemperaturfühler und dessen zweite Eingänge mit den Sollwert-Einstellern über Schaltuhrenkontakte verbunden sind. Hierbei ist eine Einzelsteuerung von mehreren Pumpen besonders leicht erreichbar.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher erläutern:

Es zeigen:

Figur 1 eine hydraulische Prinzipskizze einer Zentralheizungsanlage und

Figur 2 ein elektrisches Blockschaltbild.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein gas- oder ölbeheizter Zentralheizungskessel (1) - es könnte sich ebensogut um einen gasbeheizten Umlaufwasserheizer oder um einen elektrischen Durchlauferhitzer handeln - ist über eine Vorlaufleitung (2) und eine Rücklaufleitung (3) an eine Zentralheizungsanlage (4) angeschlossen. Ferner ist ein elektrischer Anschluß (5) an ein speisendes Netz vorgesehen. Die Vorlaufleitung (2) führt zu einer Verzweigungsstelle (6), von der zwei Verbraucherkreise (7 und 8) abzweigen. Der erste Verbraucherkreis (8) ist über ein Rückschlagventil (9) und eine Umwälzpumpe (10), die einen Antriebsmotor (11) aufweist, an einen auf relativ hohem Temperaturniveau zu betreibenden ersten Verbraucher (12) angeschlossen, dessen rückwärtiger Anschluß (13) in die Rücklaufleitung (3) mündet Bei diesem Verbraucher (12) handelt es sich entweder um einen Brauchwasserspeicher, der auf eine Temperatur von maximal 80° aufzuladen ist, oder um ein Radiatorennetzwerk, das dann eine maximale Temperatur von etwa 60° im Vorlauf aufweist. Die Vorlaufleitung (2) der ersten Heizkreise (8) ist mit einem Anlegetemperaturfühler (15) versehen, der über eine Meßleitung (16) mit einem Steuergerät (17) -2- b * ►

AT 394 261 B verbunden ist Der an die Abzweigungsstelle (6) angeschlossene zweite Heizkreis (7) weist eine Vorlaufleitung (18) auf, in der ein Rückschlagventil (19) vorgesehen ist, an dem sich ein 3-Wege-Mischventil (20) anschließt, dessen Stellmotor (21) über eine Stelleitung (22) vom Steuergerät (17) verstellbar ist. Statt eines 3-Wege-Mischventils (20) könnte auch ein 4-Wege-Mischer in Frage kommen. Es ist gleichgültig, ob es sich 5 um ein Mischventil oder einen Klappenmischer handelt.

Ein Ausgang des Mischventils ist an eine Bypass-Leitung (23) angeschlossen, die direkt zur Rücklaufleitung (3) führt. Die weiterführende Vorlaufleitung (18') ist mit einer zweiten Umwälzpumpe (24) versehen, deren Antriebsmotor (25) über eine Netzspannungs-Versorgungsleitung (26) mit dem Steuergerät (17) verbunden ist. Auch an der Vorlaufleitung (18') ist ein Anlege-Vorlauftemperaturfühler (27) vorgesehen, der über eine 10 Meßleitung (28) mit dem Steuergerät (17) verkoppelt ist. Von der Vorlaufleitung (18') ist ein zweiter Verbraucher (29) gespeist, der in jedem Fall gegenüber dem Verbraucher (12) auf einem gewöhnlich niedrigeren Temperatumiveau liegt Ist der Verbraucher (12) als Brauchwasserspeicher ausgebildet, kann der Verbraucher (29) aus einer Radiatoren-Heizungsanlage bestehen, ist der Verbraucher (12) selbst als Radiatorengruppe ausgebildet, kann der Verbraucher (29) gleichfalls als Radiatorengruppe ausgebildet sein, die dann aus irgendei-15 nem Grunde auf einem normalerweise niedrigeren Temperatumiveau zu betreiben ist, der Verbraucher (29) kann auch eine Fußbodenheizungsanlage oder einen Teil einer solchen Anlage darstellen. Rücklaufseitig ist der Verbraucher (29) über eine Leitung (30) an die Rücklaufleitung (3) angeschlossen. Der Kessel wird vom Steuergerät (17) über eine Leitung (31) angesteuert

Ein Außentemperaturfühler (32) ist über eine Leitung (33) mit dem Steuergerät verbunden, es ist möglich, 20 eine Fernbedienungseinheit (34) über eine Leitung (35) mit dem Steuergerät (17) zu verbinden, wenn das Steuergerät (17) beispielsweise dem Kessel unmittelbar benachbart zugeordnet ist und eine Fernbedienung von einem Raum der zu beheizenden Wohnung ausgeführt werden soll.

Das Steuergerät weist zwei Uhren (36 und 37) auf, mit denen die Tag- und Nacht-Sollwerte der beiden Heizkreise beziehungsweise der beiden Verbraucher (12 und 29) gesteuert werden können. Es ist auch möglich, 25 dies mit einer Uhr zu tun, wenn diese nur unterschiedliche Schaltkontakte hat.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die Steuerung einer Wärmequelle für zwei Heizkreise, es können auch mehrere parallel angeordnete weitere Heizkreise vorhanden sein, die auf unterschiedlichen Temperaturen liegen. Diese werden dann ihrerseits über je ein Mischventil angefahren, und die Vorlaufleitungen hinter den Mischventilen sind mit Temperaturfühlern versehen, die dann in geschilderter Art und Weise mit dem Steuergerät 30 (17) verbunden sind. Es ist dann nötig, die Tag- und Nacht-Sollwerte dieser weiteren Verbraucherkreise über gesonderte Uhren oder über gesonderte Kontaktebenen einer einzigen Uhr anzusteuem.

Dem Steuergerät sind Einstellknöpfe (38) für den Tag-Sollwert des ersten Heizkreises, (39) für den Nacht-Sollwert des ersten Heizkreises und (40) für die Steilheit der Heizkurve des ersten Heizkreises sowie (41,42 und 43) für dieselben Werte des zweiten Heizkreises zugeordnet. Die Netzspannungsversorgung für den 35 Pumpenmotor (11) geschieht über eine Leitung (44), die durch die Wärmequelle (1) durchgeschleift ist und an die Leitung (31) angeschlossen ist.

Das Steuergerät (17) wird nur nach Maßgabe der Darstellung der Figur 2 näher erläutert. Als zentrales Element weist das Steuergerät einen Sollwert-Komparator (50) auf, dessen Ausgang (51) mit einem Vorlauftemperaturregler (52) verbunden ist. Über die Leitung (51) wird dem Vorlauftemperaturregler der jeweils 40 aktuelle Sollwert vorgegeben. Dem Vorlauftemperaturregler (52) ist als Istwert der vom Vorlauftemperaturfühler (15) über die Leitung (16) abgefühlte Vorlaufwert aufgegeben. Aufgrund der Regelabweichung entsteht am Ausgang (53) des Vorlauftemperaturreglers ein mit der Regelabweichung proportionales Signal, das auch auf das Magnetventil (45) die Wärmequelle (1) gegeben ist und entweder das Ein- oder Abschalten veranlaßt. Hieraus folgt, daß der Vorlauftemperaturregler als Zweipunktregler ausgebildet ist, daß dies aber nicht sein muß. 45 Gleichermaßen ist es nicht notwendig, daß innerhalb der Steuerung eine Vorlauftemperaturregelung stattfindet, es könnte in technisch äquivalenter Weise auch eine Rücklauftempeiaturregelung oder eine Regelung der am Verbraucher liegenden Diffeienztemperatur stattfinden.

Der Sollwert-Komparator (50) weist zwei Eingänge (54 und 55) auf, wovon der Eingang (54) mit dem Ausgang eines Sollwert-Aufbereitungsgliedes (56) verbunden ist. Dessen einen Eingang (57) bildet der 50 Heizkurven-Steilheitseinsteller (40). Ein zweiter Eingang (58) des Sollwert-Aufbereitungsgliedes ist an die Leitung (33) des Außentemperaturfühlers (32) angeschlossen. Ein dritter Eingang (59) des Sollwert-Aufbereitungsgliedes ist an die Schaltkontaktebene (60) der Uhr (36) angeschlossen. Diese Schaltkontaktebene schaltet entweder die Leitung (61) oder die Leitung (62) mit dem Tag-Sollwert, eingestellt am Einsteller (38), oder mit dem Nacht-Sollwert, eingestellt am Einsteller (39), auf die Leitung (59) durch und sperrt die jeweils andere 55 Leitung.

Analog ist ein zweites Sollwert-Aufbereitungsglied (63) vorgesehen, das dem zweiten Heizkreis (7) zugeordnet ist Der Ausgang (64) dieses Sollwert-Aufbereitungsgliedes ist einmal mit der Leitung (55) und zum anderen elektrisch parallel mit einem Eingang (65) des Mischerreglers (66) verbunden. Bei dem Mischerregler handelt es sich um einen Vorlauftemperaturregler für die Vorlauftemperatur des zweiten Heizkreises. Das Meß-60 glied hierzu ist der Vorlauftemperaturfühler (27) und das Stellglied ist die Stellung des Mischers (20). Die Führungsgröße wird über die Leitung (65) geliefert. Im Ausgang weist der Mischerregler zwei Leitungen (67 und 68) auf, die zum Antriebsmotor (21) des Mischers (20) führen und entweder taktweise ein langsames -3-

AT 394 261 B Öffnen oder langsames Schließen des Mischers zur Folge haben.

Ein erster Eingang (69) des Sollwert-Aufbereitungsgliedes (63) ist vom Einsteller (43) gebildet, der die Steilheit der Heizkurve für diesen zweiten Verbraucherkreis (7) vorgibt. Ein zweiter Eingang (70) ist elektrisch parallel an die Leitung (33) angeschlossen. Ein dritter Eingang (71) ist zur Schaltkontaktebene (72) der zweiten Uhr (37) geführt, die je nach Schaltlage ihrer Kontakte entweder die Leitung (73 oder 74) auf die Leitung (71) durchschaltet. Die Leitung (73) ist mit dem Nachtwert-Solleinsteller (42), die Leitung (74) mit dem Tag-Sollwerteinsteller (41) verbunden.

An die Leitung (33) ist weiterhin elektrisch parallel eine Leitung (75) angeschlossen, die auf einen Eingang (76) eines ersten Pumpensteuergliedes (77) geschaltet ist, das über die Leitung (44) den Pumpenmotor (11) der Pumpe (10) beherrscht. Der zweite Eingang (78) des Pumpensteuergliedes ist an die Leitung (59) angekoppelt. Weiterhin ist ein zweites Pumpensteuerglied (79) vorgesehen, dessen Ausgang mit der Leitung (26) verbunden ist und somit den Pumpenmotor (25) der zweiten Heizkreispumpe (24) beherrscht. Ein Eingang (80) des zweiten Pumpensteuergliedes (79) ist elektrisch parallel an die Leitung (33), der zweite Eingang (81) ist über eine Leitung (82) an die Leitung (71) angekoppelt.

Die in den Figuren 1 und 2 beschriebene Zentralheizungsanlage beziehungsweise ihre Steuerung weist folgende Funktion auf: Für die Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der Verbraucher (12) aus einer Radiatorengruppe besteht, wobei die einzelnen Radiatoren bestimmten Räumen eines Einfamilienhauses zugeordnet sind. Der zweite Verbraucher (29) besteht aus einer Fußbodenheizungsanlage, die anderen Räumen dieses Hauses Wärme zuführen soll. Hierbei ist davon auszugehen, daß der Vorlauftemperatur-Sollwert des Verbrauchers (29) sowohl tags als auch nachts tiefer liegt als der Vorlauftemperatur-Sollwert des Verbrauchers (12). Es soll weiter angenommen werden, daß der Verbraucher (12) zum Beispiel einer Einliegerwohnung dieses Einfamilienhauses zugeordnet ist. Damit gibt der Benutzer der Einliegerwohnung über die Schaltuhr (36) und die Sollwert-Einsteller (38 bis 40) sein individuelles Programm vor. Unter der Voraussetzung, daß der Einlieger aus Ersparnisgründen oder anderen Motiven eine relativ frühe Absenkung seines Heizkreises, beispielsweise um 21.00 Uhr, oder eine frühe Hochheizung seines Heizkreises, beispielsweise um 5.30 Uhr, wünscht, wird er die entsprechenden Umschaltpunkte in der Kontaktebene seiner Uhr markieren. Für die weitere Beschreibung sei vorausgesetzt, daß der Bewohner der Hauptwohnung dieses Hauses, also der, der den Heizkreis (29) beherrscht, eine Absenkung auf den Nacht-Sollwert erst gegen 22.00 Uhr und ein Hochheizen auf den Tag-Sollwert erst um 7.00 Uhr wünscht. Wird jetzt davon ausgegangen, daß die Zentralheizungsanlage und mithin der Kessel (1) in Betrieb sind und es 17.00 Uhr ist, so werden beide Heizkreise vom Kessel mit den entsprechend vorgegebenen Vorlauftemperaturen versoigt, die Vorlauftemperaturen werden geregelt, wobei der erste Heizkreis einen Regelkreis besitzt, der aus dem Fühler (15), dem Steuergerät (17) und als Stellglied dem Magnetventil (45) des Kessels (1) besteht. Der Regelkreis des zweiten Heizkreises (7) besteht aus dem Fühler (27), dem Steuergerät (17) und dem Mischer (20). Kommt nun der erste Umschaltbefehl auf den niedrigeren Nacht-Sollwert durch die Uhr (36), so würde das beim Stand der Technik ein gesamtes Absenken beider Heizkreise bewirken. Bei der Erfindung hingegen wird dieser Sollwert mit dem noch hohen zweiten Sollwert des zweiten Heizkreises (7) verglichen. Die beiden Sollwerte stehen über die Leitungen (54 und 64) am Sollwert-Vergleicher (50) an, der jeweils den höheren Sollwert der beiden durchschaltet. Damit wird der Absenkungswunsch des einen Benutzers nicht zur Kenntnis genommen, und die Wärmequelle arbeitet mit dem hohen Sollwert des einen Heizkreises weiter. Hierbei ist es gleichgültig, welcher der beiden Heizkreise oder bei einer Vielzahl von Heizkreisen von welchem Heizkreis der höhere Sollwertwunsch ausgeht. Erst wenn beide Heizkreise oder allgemein gesprochen alle Heizkreise die Absenkung vorgeben, wird von der Wärmequelle (1) eine niedrige Gesamtvorlauftemperatur gefahren. Wenn nach dem Enden des Nachtabsenkungszeitraums nur ein Sollwert der zwei oder der vielen Sollwerte wieder auf den höheren Wert springt, wird über den Sollwertvergleicher (50) der höchste Sollwert auf die Wärmequellentemperaturregelung gegeben. Die weiter bestehenden Absenkungswünsche anderer Heizkreise werden unterdrückt.

Der Benutzer eines Heizkreises hat aber die Möglichkeit, wenn er den Absenkungs-Sollwert, also jeweils durch Drehen der Knöpfe (39 oder 42), unter den Außentemperatur-Istwert senkt, daß das zugehörige Pumpensteuerglied (77 oder 79) ein Weiterlaufen der Pumpe unterdrückt. Die Pumpensteuerglieder (77 und 79) sind nämlich ihrerseits selbst als Komparatoren ausgebildet und vergleichen einmal den Raumtemperatur-Sollwert über die Leitungen (78 und 82) mit den Außentemperatur-Istwerten über die Leitungen (33) beziehungsweise (75 und 80). Damit ist es den zugehörigen Verbraucherbenutzem möglich, ein Maximum an Energie, auch elektrische Energie für die zugehörigen Pumpenmotoren, zu sparen, falls dies erwünscht ist.

Es soll noch angemerkt werden, daß sich der Ausdruck Nacht-Sollwertgeber nicht nur auf Nachtabsenkungen, sondern auch auf Tagabsenkungen beziehen kann. Gemeint ist eine gegenüber einem ersten hohen Sollwert gewollte Absenkung, gleichgültig zu welcher Zeit sie liegt. -4-

Claims (3)

1. AT 394 261 B 5 PATENTANSPRÜCHE 1. Steuervorrichtung für eine Wärmequelle einer Zentralheizungsanlage mit einem ersten direkt angeschlossenen Verbraucherkreis und einem zweiten über ein Mischventil angeschlossenen Verbraucherkreis, einer Umwälzpumpe und einem Sollwert-Geber für unterschiedliche Temperaturen in den beiden Verbraucherkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils höhere der beiden Temperatur-Sollwerte als Führungsgröße für die Wärmequelle (1) vorgesehen ist. 15
2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert-Komparator (50) vorgesehen ist, dessen Ausgang (51) mit einem Magnetventil (45) in der Brennstoffleitung der Wärmequelle (1) verbunden ist und dessen Eingänge (54, 55) mit jeweils einem Sollwert-Aufbereitungsglied (56, 63) verbunden sind, auf die jeweils ein mit einer Außentemperatur (32) variabler Wert, ein Heizkurven-Steilheitswert und die 20 Hoch- beziehungsweise Niedertemperatur-Sollwerte geschaltet sind.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Pumpenmotor (11, 25) ein Pumpensteuerglied (77, 79) vorgesehen ist, das als Komparator geschaltet ist, dessen erste Eingänge (76, 80) mit dem Außentemperaturfühler (32) und dessen zweite Eingänge (78, 80) mit den Sollwert-Einstellem (38, 25 39, 41, 42) über Schaltuhrenkontakte (60, 72) verbunden sind. 30 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen