DE19527830A1

DE19527830A1 - Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und Heizanlage

Info

Publication number: DE19527830A1
Application number: DE1995127830
Authority: DE
Inventors: Walter Zimmerly
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-29
Filing date: 1995-07-29
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-07-30
Also published as: DE19527830C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage sowie eine Heizanlage mit einer Hauptheizung und mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruches.

In der Praxis ist es bekannt, Hauptheizungen mit Zusatzheizungen, insbesondere Solarheizungen zu verbinden. In der Hauptheizung werden fossile Brennstoffe unter kontrollierter Flammenbildung verbrannt, wobei von der Hauptheizung aus ein oder mehrerer Verbraucherkreise, z. B. ein Heizkreis und ein Warmwasserkreis, geregelt werden. Die Zusatzheizung mußte bislang immer separat geschaltet werden. Für Heizzwecke war ein eigenständiger Pufferspeicher mit integriertem Wärmetauscher erforderlich, der bei einer Solarheizung große Kollektorflächen benötigte. Der Pufferspeicher mußte längere Zeit aufgeheizt werden und öffnete erst bei Erreichen eines bestimmten Energieniveaus. Die Energie der Zusatzheizung wurde dadurch oftmals nicht ausreichend ausgenutzt. Für die Warmwasseraufbereitung mußte im Warmwasserboiler ein zweiter Kreislauf eingebaut und direkt mit der Zusatzheizung verbunden werden. Dabei benötigte man ein Wasser/Glykol-Gemisch als Wärmeträger. Die Warmwasseraufbereitung mußte außerdem getrennt vom Heizwasser erfolgen. Alternativ ist es auch bekannt, einen Wärmetausch auf der Zulauf- bzw. Frischwasserseite des Wasserboilers durchzuführen. Dies hatte Kalkausfällungen im Wärmetauscher des Solarkollektors und im Warmwasserboiler zur Folge. Außerdem wurde die laminare Temperaturschichtung im Warmwasserboiler zerstört. Die vorbekannten Heizanlagen waren insgesamt teuer, umständlich und benötigten einen erheblichen Bau- und Umrüstungsaufwand. Außerdem mußten hohe Wärmeverluste der Zusatzheizung in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Heizanlage und ein besseres Verfahren zum Betrieb einer solchen Heizanlage aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. Bei der Erfindung sind die Zusatzheizung und die Hauptheizung mit dem Vor- und dem Rücklauf der Verbraucherkreise verbunden, wobei die Zusatzheizung ihre Wärmeenergie durch einen Wärmetauscher auf den Vor- und Rücklauf überträgt. Die Zusatzheizung braucht dadurch weder einen Pufferspeicher noch einen speziellen Warmwasserboiler oder besondere Umbaumaßnahmen am Warmwasserboiler. Die erfindungsgemäße Heizanlage zeichnet sich auch sonst durch einen geringen Bauaufwand aus.

Die Zusatzheizung kann mit schaltbarem Vorrang vor der Hauptheizung betrieben werden. Zusätzlich ist es auch möglich, beide Heizungen parallel zu betreiben, wobei sie mit unterschiedlichen Verbrauchern verbunden sind.

Die Zusatzheizung ist parallel zur Hauptheizung auf den Vorlauf der Verbraucherkreise geschaltet. Der Rücklauf der Verbraucherkreise ist mit steuerbarem Vorrang über die Zusatzheizung geführt. Im Vorrangbetrieb kann dadurch der Rücklauf zur Hauptheizung abgeschaltet werden und der Verbraucherkreis über die Zusatzheizung geführt werden. Zugleich wird im Vorrangbetrieb die Flammenbildung in der Hauptheizung unterbrochen. Die von der Hauptheizung ausgehende Regelung der Verbraucherkreise bleibt dabei jedoch aufrechterhalten. Auf diese Weise können aufwendige Umbaumaßnahmen an der Hauptheizung vermieden werden. Mit Zuschaltung der Zusatzheizung wird im Vorrangbetrieb lediglich der Wärmeerzeuger ausgetauscht.

Die Flammenbildung wird auf besonders einfache Weise durch Öffnung der Thermostatschleife unterbrochen. Diese Schleife ist in der Brennersteuerung ohnehin vorhanden und wird in Abhängigkeit von der Kesseltemperatur betätigt. Der Unterbrecher der Zusatzheizung liegt in Reihe mit dem Thermostatschalter des Kessels und überbrückt diesen im Vorrangbetrieb.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung können bestehende Hauptheizungen mit einer Zusatzheizung nachgerüstet werden. Die Integration der Zusatzheizung ist auch bei Neuanlagen möglich. Die ursprünglichen Installationen können weitestgehend behalten werden. Ferner ist ein individueller Einsatz der Zusatzheizung für beliebige Verbraucherkreise je nach Anlage und Kundenwunsch möglich. Die erfindungsgemäße Heizanlage hat einen modularen Aufbau und läßt sich dadurch jederzeit ohne großen Aufwand erweitern und abwandeln. Zudem ergibt sich eine kompakte und platzsparende Bauweise in Verbindung mit einem geringen hydraulischen sowie elektrischen Montageaufwand. Insbesondere sind nur geringfügige Eingriffe am Rohrnetz der bestehenden Heizung erforderlich.

Vorteilhafterweise können die in den Verbraucherkreisen vorhandenen Pump- und Mischsysteme für den Betrieb der Zusatzheizung verwendet werden. Eigene Pumpen für den Sekundärkreis des Wärmetauschers in der Zusatzheizung sind entbehrlich. Nur im Zusatzkreis ist eine Pumpe erforderlich. Eine Leistungsanpassung der Zusatzheizung kann auf einfache Weise über Durchflußsteller erreicht werden.

Mit der erfindungsgemäßen Einbindung der Zusatzheizung lassen sich besondere Vorteile am Warmwasserboiler erzielen. Bei Wasserboilern mit zwei oder mehr Heizwendeln kann die Zusatzheizung mit mehreren Heizwendeln umsteuerbar verbunden werden. Hierdurch ist wahlweise eine Schnellaufladung und/oder eine Bevorratungsladung des Warmwasserboilers möglich.

Die Zusatzheizung kann mit beliebigen Energieträgern betrieben werden. Von besonderem Vorteil ist ein Betrieb mit Umgebungswärme, insbesondere mit Solarenergie. Daneben sind als Wärmeträger auch Geowärme, Wärmerückführung von Industrieanlagen, Wärmeerzeugung aus Biogas, Gülle und dergleichen möglich. Unter Beibehaltung des gleichen Wohnkomforts kann durch den Zusatzheizbetrieb die Hauptheizung häufig abgeschaltet werden. Das spart fossile Brennstoffe und mindert den Schadstoffausstoß.

Durch den einfachen Aufbau und die einfache Einbindung der Zusatzheizung läßt sich vorteilhafterweise auch eine Notabschaltung realisieren. Bei Störungen, Heizungsausfällen und anderen Fehlerursachen läßt sich dadurch die Zusatzheizung mit einem einfachen Knopfdruck abschalten und die gesamte Heizanlage automatisch elektrisch und hydraulisch auf den Hauptheizungsbetrieb umschalten. Manuelle Eingriffe an Ventilen, Reglern oder dergleichen sind entbehrlich.

Durch die geschlossenen Verbraucherkreise und den Wärmetausch mit dem Zusatzkreis ist die Zusatzheizung optimal gegen Verkalken, Korrosion und andere negative Einflüsse geschützt. Sie läßt sich dadurch leichter und besser als bekannte Konstruktionen in die Heizanlage einbinden.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 bis 4 einen hydraulischen Schemaschaltplan einer Heizanlage in verschiedenen Ausgestaltungen und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Flammenbildungsunterbrechung am Brennerstecker.

Fig. 1 bis 4 zeigen in hydraulischen Schaltplänen eine Heizanlage (1) in verschiedenen Ausführungsformen. Die Heizanlage (1) besteht jeweils aus einer Hauptheizung (2) und einer Zusatzheizung (3) sowie ein oder mehreren Verbraucherkreisen (15), die hier beispielsweise als Heizkreis (16) und Brauchwasserkreis (17) ausgebildet sind.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 wird die Zusatzheizung (3) beim Zuschalten stets mit Vorrang vor der Hauptheizung (2) betrieben, die dazu in der nachfolgend beschriebenen Weise abgeschaltet und von den Verbraucherkreisen (15) getrennt wird. Die Zusatzheizung (3) versorgt dann alle Verbraucherkreise (15).

In der Ausführungsform von Fig. 4 ist diese Betriebsart ebenfalls vorgesehen, wenn die Zusatzheizung (3) genügend Heizenergie liefert. Zusätzlich ist hier aber auch noch ein Parallelbetrieb von Zusatz- und Hauptheizung (3, 2) möglich, wobei die beiden Heizungen (2, 3) unterschiedliche Verbraucherkreise (15) bedienen. Die Zusatzheizung (3) arbeitet z. B. auf den Brauchwasserkreis (17) und die Hauptheizung (2) auf den Heizkreis (16).

Alternativ können auch mehrere Heizkreise (16) für Fußboden-, Bad- und Radiatorenheizung etc. vorhanden sein. Die Zusatzheizung (3) kann im Parallelbetrieb dann auch z. B. die Fußbodenheizung mitbedienen, während die Hauptheizung (2) die Radiatoren versorgt. Die Auswahl der jeweils von der Zusatzheizung (3) mitbedienten Verbraucherkreise erfolgt nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten, Boilervorrang, Niedertemperaturkreisen etc.

In der Hauptheizung (2) werden vorzugsweise fossile Brennstoffe mit kontrollierter Flammenbildung verbrannt. Die Flamme kann von außen gesteuert unterbrochen werden, indem zum Beispiel die Brennstoffzufuhr abgesperrt oder ggf. auch die Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr unterbrochen wird. Vorzugsweise ist die Hauptheizung (2) als Öl- oder Gasheizung ausgebildet. Sie kann aber auch mit regenerativen Brennstoffen, wie z. B. Rapsöl, Holz oder dgl., betrieben werden. Die Brennstoffe können flüssig, gasförmig oder fest sein.

Die Zusatzheizung (3) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Solarheizung ausgebildet. Sie besitzt ein oder mehrere Kollektoren (32), die über Rohrleitungen in einem Zusatzkreis (24) mit einer nachfolgend näher beschriebenen Schalteinheit (4) verbunden sind. Alternativ kann die Zusatzheizung (3) auch als Luft- oder Wasser-Wärmepumpe, als Fernheizung, Geowärmeheizung oder dgl. ausgebildet sein. Die Wärmeerzeuger können grundsätzlich beliebig sein. Die Wärme wird über ein Fluid im Zusatzkreis (24) übertragen. Das Fluid kann Wasser, eine besondere Trägerflüssigkeit, aber auch ein Gas sein.

Die Verbraucherkreise (15) haben im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 einen gemeinsamen Vorlauf (18) und einen gemeinsamen Rücklauf (19), die beide im Kessel (7) der Hauptheizung (2) münden. Der Zusatzkreis (24) ist über einen Wärmetauscher (25) mit dem Vor- und Rücklauf (18, 19) verbunden. Der Zusatzkreis (24) kann dadurch ein eigenes angepaßtes Trägermedium haben, z. B. ein Wasser/Glykol-Gemisch, ohne daß dadurch die Verbraucherkreise (15) beeinträchtigt werden.

Der Rücklauf (19) ist mit steuerbarem Vorrang über die Zusatzheizung (3) geführt, bevor er in den Kessel (7) kommt. Zu diesem Zweck ist der Rücklauf (19) in einer Rohrschleife über ein steuerbares Umschaltventil (26) in der Zusatzheizung (3) geführt. Durch das Umschaltventil (26) kann der Rücklauf (19) beim Vorrangbetrieb über den Wärmetauscher (25) auf den Vorlauf (18) geschaltet werden. Im Hauptheizungsbetrieb wird das Umschaltventil (26) geschlossen, so daß der Wärmetauscher (25) in der Zusatzheizung (3) abgehängt und der Rücklauf (19) in den Kessel (7) geführt wird. Die Rohrschleife im Rücklauf (19) läßt sich auf einfache Weise mit Fittings und einem Stück neuer Rohrleitung bilden. Vom Wärmetauscher (25) führt eine zusätzliche Rohrleitung in den Vorlauf (18) und ist auf diesen parallel zum Zulauf auf den Kessel (7) geschaltet. Dies kann ebenfalls auf einfache Weise über einen Fitting geschehen.

Die Schalteinheit (4) der Zusatzheizung (3) beinhaltet den vorerwähnten Wärmetauscher (25), der primärseitig über Leitungen mit Rohranschlüssen (30) mit dem Zusatzkreis (24) verbunden ist. Der Wärmetauscher (25) ist vorzugsweise als Plattentauscher mit einem getrennten Zwei-Kanal-System für den Primär- und Sekundärkreislauf ausgebildet. Die Platten sind profiliert und erzeugen übertragungsgünstige hohe Turbulenzen in den strömenden Medien. Ansonsten kann der Wärmetauscher (25) auch in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.

In die Leitungsführung innerhalb der Schalteinheit (4) sind primärseitig, d. h. im Zusatzkreis (24), ein Druckausdehnungsgefäß (29) und eine Pumpe (27) sowie geeignete Ventile und/oder Absperrhähne integriert. Außerdem können an den Leitungen geeignete Wärmefühler angebracht sein. Sekundärseitig ist der Wärmetauscher (25) über eine Leitung mit dem besagten Umschaltventil (26) und der Rohrschleife zum Rücklauf (19) verbunden. Hierbei sind ebenfalls geeignete Rohranschlüsse (30) vorhanden. Am anderen sekundärseitigen Ende ist der Wärmetauscher (25) über eine weitere Leitung mit Rohranschlüssen (30) mit dem Vorlauf (18) verbunden. Auch hier können an den Leitungen Wärmefühler angebracht sein. Außerdem kann an dem zulaufseitigen Leitungsstück eine Entlüftung vorgesehen sein. Die erwähnten Komponenten befinden sich ebenfalls in der Schalteinheit (4).

Die Leistungsanpassung in der Zusatzheizung (3) zwischen dem primärseitigen Zusatzkreis (24) und dem sekundärseitigen Vor- und Rücklauf (18, 19) erfolgt über einen Durchflußsteller im Sekundärkreis. Es wird angestrebt, im Wärmetauscher (25) primär- und sekundärseitig zur optimalen Übertragung den gleichen Durchfluß zu haben. Sekundärseitig braucht die Zusatzheizung (3) keine zusätzlichen Pumpen, sondern greift auf die vorhandenen Pumpsysteme in den Verbraucherkreisen (15, 16, 17) zurück, die das Fluid sekundärseitig durch den Wärmetauscher (25) und die Vor- und Rücklaufleitungen saugen. Durch den Durchflußsteller kann der Durchfluß unabhängig von der vorhandenen Pumpenleistung auf einen festen Wert eingestellt und gehalten werden.

Die Schalteinheit (4) umfaßt ferner noch eine Steuerung (5) für die Zusatzheizung (3). Diese beinhaltet einen Zusatzregler (6), der als Solarregler ausgebildet ist und der die Primärseite des Wärmetauschers (25) und den Zusatzkreis (24) beeinflussen. Die Zusatzsteuerung (5) ist mit dem Hauptregler (9) der Hauptheizung (2) verbunden. Beide ergänzen sich bei der Regelung der Heizanlage (1) im Vorrangbetrieb.

Die Zusatzsteuerung (5) beinhaltet ferner eine Notschaltung (28) mit einem Druckknopf oder einem anderen geeigneten Betätigungsmittel. Über die Notschaltung (28) kann die Zusatzheizung (3) komplett abgeschaltet und die Hauptheizung (2) automatisch eingeschaltet werden. Durch Knopfdruck läßt sich ohne zusätzliche Maßnahmen automatisch von Zusatz- auf Hauptheizungsbetrieb umstellen.

Die genannten Komponenten der Zusatzheizung (3) sind in der kompakten Schalteinheit (4) in unmittelbarer Nähe zueinander untergebracht und miteinander verbunden. Die Schalteinheit (4) ist in einem Gehäuse (31) untergebracht, das vorzugsweise aus einem wärmedämmenden Material, z. B. einem Schaumstoff besteht. Das Gehäuse (31) hat geeignete Befestigungsmittel und läßt sich an der Wand oder einer anderen geeigneten Stelle im Heizungsraum befestigen. Das Gehäuse (31) umgibt die Schalteinheit (4) vorzugsweise am vollen Umfang und bietet Auslaßöffnungen für die Rohranschlüsse (30). Außerdem können Sichtöffnungen für die Zusatzsteuerung (5) und den Zusatzregler (6) nebst Notschalter (28) sowie die an den Rohranschlüssen (30) befindlichen Ventile und Absperrhähne vorhanden sein. Durch geeignete Gehäuseöffnungen können auch Wärmefühler und/oder Thermometer oder dergleichen Kontrollinstrumente von außen zugänglich sein. Die Schalteinheit (4) läßt sich im Gehäuse (31) als kompakte Baueinheit transportieren und mit wenig Aufwand sowie genormten Anschlüssen montieren.

In der Heizanlage (1) von Fig. 1 bis 3 werden die Hauptheizung (2) und die Zusatzheizung (3) abwechselnd betrieben. Im Vorrangbetrieb wird die Hauptheizung (2) abgeschaltet. Dies geschieht durch Unterbrechung der Flammenbildung im Brenner (8). Vorzugsweise wird dieser Vorgang durch die Zusatzsteuerung (5) ausgelöst und gesteuert.

Die Unterbrechung der Flammenbildung erfolgt vorzugsweise durch Öffnen der Thermostatschleife (14) in der Steuerverbindung zwischen Brenner (8) und Kessel (7). Zu diesem Zweck ist die Thermostatschleife (14) über geeignete Schaltmittel mit der Zusatzsteuerung (5) verbunden.

Fig. 5 gibt eine bevorzugte Ausführungsform für einen solchen Flammeneingriff über den Brennerstecker (10) wieder. Im Brennerstecker (10) ist die Thermostatschleife (14) über die Kontakte (T2) und (T1) geschaltet. In Serie zu dem normalen Thermostatschalter (nicht dargestellt), ist über geeignete Klemmen eine zusätzliche Leitung (12) geschaltet, die zur Zusatzsteuerung (5) und einem dort befindlichen Schalter (13) führt. Durch Öffnen des Schalters (13) wird die Thermostatschleife (14) im Vorrangbetrieb unterbrochen. Dies hat ein Abschalten des Brenners (8) zur Folge, wobei der Hauptregler (9) unangetastet bleibt. Vom Hauptregler (9) können dadurch nach wie vor die Pumpen, Ventile und sonstigen Betätigungs- und Steuerorgange im Verbraucherkreis (15) betätigt werden. Auch die Regelung über die Außen- und Innenthermostate bleibt erhalten. Über entsprechende Steuersignale vom Hauptregler (9) zur Zusatzsteuerung (5) wird die Zusatzheizung (3) in geeigneter Weise betrieben und geregelt.

In den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Heizanlage (1) zeigt Fig. 1 eine einfache Bauvariante, bei der ein sogenannter Unit-Kessel (7) zum Einsatz kommt und der Warmwasserbehälter (20) integriert ist. Der Heizkreis (16) ist über ein vom Hauptregler (9) steuerbares Mehrwegeventil (23) mit dem Vorlauf (18) verbunden. Zwischen Kessel (7) und Warmwasserbehälter (20) befindet sich ebenfalls eine pumpenbestückte und mit Ventilen versehene Leitung. Bei geschlossenem Mehrwegeventil (23) und geöffneten Verbindungsrohren wird der Vorlauf (18) in den Warmwasserbehälter (20) geleitet, von wo aus der Rücklauf (19) wieder in den Kessel (7) führt.

Fig. 2 zeigt eine konventionelle Hauptheizung (2), bei der der Kessel (7) über einen gemeinsamen Vorlauf (18) mit dem Heizkreis (16) und dem Brauchwasserkreis (17) sowie einem Warmwasserboiler (20) verbunden ist. Der Warmwasserboiler (20) hat nur eine Heizwendel (21), die im Bodenbereich angeordnet ist. Die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) arbeiten beide auf die gleiche Heizwendel (21) und beschicken den Heiz- und Brauchwasserkreis (16, 17) in gleicher Weise.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung, die besonders auf die Zusatzheizung (3) abgestimmt ist. Hier hat der Warmwasserboiler (20) zwei Heizwendeln (21, 22), deren Vorläufe auf ein steuerbares Mehrwegeventil (23) geschaltet sind. Die Rückläufe der Heizwendeln (21, 22) münden gemeinsam im Rücklauf (19). Das Mehrwegeventil (23) wird vorzugsweise von der Zusatzsteuerung (5) aus geschaltet. Im Hauptheizungsbetrieb wird z. B. nur die obere Heizwendel (22) für die Schnellaufladung des Warmwasserboilers (20) beaufschlagt. Im Vorrangbetrieb wird das Mehrwegeventil (23) so gesteuert, daß wahlweise die untere oder die obere oder beide Heizwendeln (21, 22) beaufschlagt werden. Über die Zusatzheizung (3) kann dadurch wahlweise eine Schnellaufladung des Warmwasserboilers (20) über die obere Heizwendel (22) erfolgen. Ist das obere Wasserreservoir im Boiler (20) ausreichend erhitzt, kann auf die untere Heizwendel (21) für die Bevorratungsladung umgeschaltet werden.

In allen Ausführungsformen bleiben die konventionellen Regelkonzepte, d. h. die übliche Vorrangschaltung für die Warmwasseraufbereitung gegenüber der Heizung etc. erhalten.

Die Umschaltung von Hauptheizungs- auf Zusatzheizungsbetrieb erfolgt in Abhängigkeit von der Versorgungstemperatur im Zusatzkreis (24). Vorzugsweise mißt dazu die Zusatzsteuerung (5) über geeignete Sensoren die Temperatur im Kollektor (32) und im Rücklauf des Zusatzkreises (24). Sobald die Kollektortemperatur über einer voreingestellten und wählbaren Grenztemperatur liegt und zugleich höher ist als die Rücklauftemperatur, schaltet der Solarregler (6) die Pumpe (27) ein und setzt die Zusatzheizung (3) in Betrieb. Zugleich meldet die Zusatzsteuerung (5) die Heizungsumschaltung an den Hauptregler (9) und unterbricht in der vorbeschriebenen Weise die Flammenbildung am Brenner (8). Außerdem wird das Umschaltventil (26) betätigt und der Rücklauf (19) auf die Zusatzheizung (3) geschaltet. Vor Abschaltung der Hauptheizung (2) kann die Zusatzheizung (3) bei ausreichender Energiezufuhr, d. h. zum Beispiel ausreichender Sonneneinstrahlung, zuerst im Leerlauf gefahren werden. Das bedeutet, daß Auskühlverluste im Kollektorsystem vermieden werden und eine gleichmäßige Energiestabilisierung im Solarsystem stattfinden kann.

Ist bei der üblichen Brauchwasser-Vorrangschaltung die Soll-Temperatur im Warmwasserboiler (20) erreicht, wird von der Zusatzsteuerung (5) über den Hauptregler (9) automatisch auf den Heizkreis (16) umgeschaltet. Die Umschaltung wird an der Zusatzsteuerung (5) oder dem Zusatzregler (6) optisch angezeigt. Der Vorlauf des Heizsystems (16) kann mit einem Sicherheitsthermostaten ausgestattet werden, der eine zu hohe Vorlauftemperatur verhindert. Wird der am Sicherheitsthermostaten voreingestellte Wert überschritten, schaltet die betroffene Heizungspumpe ab, der ggf. vorhandene Mischer schließt und zugleich schaltet die zum Warmwasserboiler (20) gehörige Pumpe selbsttätig wieder ein. Diese Funktion kehrt sich um, wenn die Maximaltemperatur des Sicherheitsthermostaten im Heizungsvorlauf wieder unterschritten wird.

Mit der Zusatzheizung (3) können Überhitzungen im Zusatzkreis (24), aber auch ein Einfrieren vermieden werden. Zu hohe Temperaturen des Kollektors (32), die z. B. im Sommerbetrieb bei saisonalem Überschuß entstehen können, werden durch die Abfuhr der Wärme über den Heizkreis (16) vermieden. Es genügt, einige Heizkörperventile, z. B. im Keller, offenzulassen und hierüber die überschüssige Wärme abzuführen.

Im Winter wird hingegen bei Frostgefahr und Absinken der Kollektortemperatur unter eine voreingestellte Temperaturschwelle die Pumpe (27) in Betrieb gesetzt. Hierdurch wird solange Wärme vom konventionellen Heizungssystem zum Kollektor (32) abgeführt, bis der Eigenschutz und die Sicherheitstemperatur im Zusatzkreis (24) wieder erreicht sind. Zu diesem Zweck kann auch zeitweise auf Zusatzheizungsbetrieb umgeschaltet werden.

Bei Ausfall von Temperaturfühlern im Zusatzheizsystem kann die Zusatzsteuerung (5) reagieren und zum Beispiel die Pumpe (27) auf Dauerbetrieb schalten, um durch eine permanente Fluidumwälzung eine Überhitzung oder einen Frostschaden im Zusatzkreis (24) zu vermeiden.

Fig. 4 zeigt eine Variante der Heizanlage (1), die einen Vorrangbetrieb der Zusatzheizung (3) und einen Parallelbetrieb von Haupt- und Zusatzheizung (2, 3) ermöglicht.

Der Vorlauf (18) und der Rücklauf (19) sind hier jeweils in mehrere Vorlaufzweige (18′, 18′′, 18′′′) und Rücklaufzweige (19′, 19′′, 19′′) unterteilt. Die Vorlaufzweige (18′, 18′′, 18′′′) sind untereinander zu einem gemeinsamen Vorlauf (18) verbunden. Die Rücklaufzweige (19′, 19′′, 19′′′) sind über ein steuerbares Mehrwegeventil (23) und das Umschaltventil (26) miteinander verbunden. Je nach Schaltstellung der Ventile (23, 26) können die Rücklaufzweige (19′, 19′′, 19′′′) miteinander gekoppelt oder voneinander getrennt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zusatzheizung (3) zwischen den Brauchwasserkreis (17) und den Heizwasserkreis (16) geschaltet. Im Vorrangbetrieb versorgt die Zusatzheizung (3) beide Verbraucherkreise (15, 16, 17), wobei die Hauptheizung (2) in der vorstehend beschriebenen Weise abgeschaltet wird. Der Vorrangbetrieb stellt sich ein, wenn der Zusatzkreis (24) genügend Wärmeenergie liefert. Ist das Energieangebot nicht voll ausreichend, kann die Heizanlage (1) auf Parallelbetrieb schalten. In diesem Fall speist die Zusatzheizung (3) nur den Brauchwasserspeicher (20). Die Hauptheizung (2) bleibt in Betrieb, versorgt aber nur den Heizkreis (16). In diesem Fall ist der Rücklauf (19) aufgeteilt. Bei abgeschalteter Zusatzheizung (3) versorgt die Hauptheizung (2) alle Verbraucherkreise (15, 16, 17).

Im Vorrangbetrieb teilt sich der aus der Zusatzheizung (3) kommende Vorlauf in den zum Warmwasserboiler führenden Vorlaufzweig (18′) und den nach der anderen Seite zum Heizkreis (16) führenden Vorlaufzweig (18′′) auf. Der aus dem Heizkreis (16) kommende Rücklauf wird an dem von der Zusatzheizung (3) gesteuerten Mehrwegeventil (23) über die Flußrichtung AB-A auf den Rücklaufzweig (19′′) zur Zusatzheizung (3) geleitet. Der aus dem Warmwasserboiler (20) kommende Rücklaufzweig (19′) vereinigt sich an einer Stromkreuzung mit dem Rücklaufzweig (19′′) und geht mit diesem unter Berücksichtigung des Boilervorrangs gemeinsam über das Umschaltventil (26) und die Stromrichtung AB-A wieder in den Wärmetauscher (25). Über das Mehrwegeventil (23) ist im Vorrangbetrieb der zur Hauptheizung (2) führende Rücklaufzweig (19′′′) gesperrt und damit die Hauptheizung (2) vom Rücklauf aus den Verbraucherkreisen (15, 16, 17) abgehängt.

Im Parallelbetrieb wird das Mehrwegeventil (23) umgeschaltet. Der aus der Zusatzheizung (3) kommende Vorlauf geht dann nur über den Vorlaufzweig (18′) in die Heizwendel (21) und von dort über den Rücklaufzweig (19′) zurück auf das Umschaltventil (26) und in den Wärmetauscher (25). Das Umschaltventil (26) ist auf die Strömungsrichtung AB-A geschaltet und verhindert ein Überströmen des Rücklaufs in Richtung zum Heizkreis (16). Im Parallelbetrieb speist die Hauptheizung (2) über den Vorlaufzweig (18′′′) den Heizkreis (16). Dessen Rücklauf wird über das nun umgeschaltete Mehrwegeventil (23) und die Stromrichtung AB-B auf den Rücklaufzweig (19′′′) und zurück in die Hauptheizung (2) geleitet. Durch einen geeigneten Abgleich der Pumpen im Brauchwasserkreis (17) und im Heizkreis (16) oder durch Durchflußsteller wird der Vorlaufzweig (18′′) zwischen Zusatzheizung (3) und Heizkreis (16) im wesentlichen stromlos. Dadurch bleiben auch die Vorlaufzweige (18′) und (18′′′) getrennt. Rücklaufseitig verlaufen die Zweige (19′) und (19′′′) getrennt.

Wenn im dritten Betriebsfall die Zusatzheizung (3) abgeschaltet ist, versorgt die Hauptheizung (2) über die miteinander verbundenen Vorlaufzweige (18′, 18′′, 18′′′) alle Verbraucherkreise (15, 16, 17) unter Berücksichtigung des Boilervorrangs etc. Das Umschaltventil (26) ist dann auf den Stromweg AB-B geschaltet, so daß der vom Brauchwasserkreis (17) kommende Rücklaufzweig (19′) über das Umschaltventil (26) wieder aus der Zusatzheizung (3) herausgeführt und zum Mehrwegeventil (23) geleitet wird. Dieses ist in der Stromrichtung AB-B geschaltet, so daß die sich hier vereinigenden Rückläufe des Heizkreises (6) und des Brauchwasserkreises (17) gemeinsam über den Rücklaufzweig (19′′′) zurück in die Hauptheizung (2) geführt werden.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. So können zum Beispiel die angegebenen Variationsmöglichkeiten beliebig untereinander kombiniert werden. Abwandlungen sind auch hinsichtlich der Verbraucherkreise (15) möglich, wobei beispielsweise mehrere Heizkreise (16) als Radiatoren- und Fußbodenheizung nebeneinander geführt werden. Außerdem können verbraucherseitig auch noch andere beliebige Warmwasserversorgungen angeschlossen sein. Ferner kann die Zusatzheizung mehrere parallel oder in anderer Form betriebene Einzelheizsysteme aufweisen, z. B. Solarheizung und Wärmepumpenheizung. Entsprechend sind dann mehrere Zusatzkreise über Wärmetauscher an die Verbraucherkreise angeschlossen und in geeigneter Weise, z. B. zentral gesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Heizanlage
2 Hauptheizung, Öl- oder Gasheizung
3 Zusatzheizung, Solarheizung
4 Schalteinheit
5 Zusatzsteuerung
6 Zusatzregler, Solarregler
7 Kessel
8 Brenner
9 Hauptregler
10 Brennerstecker
11 Gegenstecker
12 Leitung
13 Schalter
14 Thermostatschleife
15 Verbraucherkreise
16 Heizkreis
17 Brauchwasserkreis
18 Vorlauf
18′ Vorlaufzweig
18′′ Vorlaufzweig
18′′′ Vorlaufzweig
19 Rücklauf
19′ Rücklaufzweig
19′′ Rücklaufzweig
19′′′ Rücklaufzweig
20 Warmwasserboiler
21 Heizwendel
22 Heizwendel
23 Mehrwegeventil
24 Zusatzkreis
25 Wärmetauscher
26 Umschaltventil
27 Pumpe
28 Notschaltung
29 Druckausdehnungsgefäß
30 Rohranschluß
31 Gehäuse
32 Kollektor

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage mit einer Hauptheizung und mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung, wobei in der Hauptheizung Brennstoffe unter kontrollierter Flammenbildung verbrannt werden und von der Hauptheizung aus ein oder mehrere Verbraucherkreise geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Vor- und Rücklauf (18, 19) der Verbraucherkreise (15) über die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) geführt werden und die Wärmeenergie der Zusatzheizung (3) über Wärmetausch auf den Vor- und Rücklauf (18, 19) übertragen wird, wobei die Zusatzheizung (3) mit schaltbarem Vorrang oder parallel zur Hauptheizung (2) betrieben wird und im Vorrangbetrieb der Rücklauf (19) zur Hauptheizung (1) abgeschaltet und die Flammenbildung in der Hauptheizung (1) unter Aufrechterhaltung der Regelung der Verbraucherkreise (15) unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) im Vorrangbetrieb mit allen Verbraucherkreisen (15, 16, 17) verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Parallelbetrieb die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) mit unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17) verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) und die Hauptheizung (2) parallel auf den Vorlauf (18) geschaltet werden und der Rücklauf (19) im Vorrangbetrieb vor der Hauptheizung (2) mit steuerbarem Vorrang über die Zusatzheizung (3) geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor- und Rücklauf (18, 19) jeweils in mehrere Zweige (18′, 18′′, 18′′′, 19′, 19′′, 19′′′) aufgeteilt werden, wobei die Vorlaufzweige (18′, 18′′, 18′′′) mit unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17) verbunden werden und die Rücklaufzweige (19′, 19′′, 19′′′) durch eine steuerbare Umschaltung für Vorrangbetrieb miteinander gekoppelt und für Parallelbetrieb voneinander getrennt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenbildung durch Öffnung der Thermostatschleife (14) unterbrochen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Rücklaufs (19) und die Unterbrechung der Flammenbildung von der Zusatzheizung (3) gesteuert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) zur wählbaren Schnellaufladung und/oder Bevorratungsladung mit mehreren Heizwendeln (21, 22) eines Warmwasserboilers (20) umsteuerbar verbunden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Notschaltung (28) die Zusatzheizung (3) komplett abgeschaltet und der Hauptheizungsbetrieb automatisch wiederhergestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) mit Umgebungswärme, insbesondere mit Solarenergie betrieben wird.

11. Heizanlage mit einer Hauptheizung und mindestens einer zuschaltbaren Zusatzheizung, wobei die Hauptheizung einen Brenner mit steuerbarer Flammenbildung und einen Hauptregler zur Regelung von ein oder mehreren Verbraucherkreisen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor- und der Rücklauf (18, 19) der Verbraucherkreise (15) mit der Zusatzheizung (3) und der Hauptheizung (2) verbunden sind und die Zusatzheizung (3) einen Wärmetauscher (25) zur Übertragung der Wärmeenergie auf den Vor- und Rücklauf (18, 19) aufweist, wobei die Zusatzheizung (3) mit schaltbarem Vorrang oder parallel zur Hauptheizung (2) betreibbar ist und im Vorrangbetrieb die Flammenbildung im Brenner (8) unter Belassung des Hauptreglers (9) abschaltbar ist.

12. Heizanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) parallel zur Hauptheizung (2) auf den Vorlauf (18) der Verbraucherkreise (15) geschaltet ist und der Rücklauf (19) über ein Umschaltventil (26) mit steuerbarem Vorrang in die Zusatzheizung (3) geführt ist.

13. Heizanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor- und Rücklauf (18, 19) jeweils in mehrere Zweige (18′, 18′′, 18′′′, 19′, 19′′, 19′′′) aufgeteilt sind, wobei die Vorlaufzweige (18′, 18′′, 18′′′) mit unterschiedlichen Verbraucherkreisen (15, 16, 17) verbunden sind und die Rücklaufzweige (19′, 19′′, 19′′′) zu ihrer Koppelung oder Trennung mindestens ein von der Zusatzheizung (3) steuerbares Mehrwegeventil (23) aufweisen.

14. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (5) der Zusatzheizung (3) mit der Thermostatschleife (14) des Brenners (8) verbunden ist.

15. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (5) der Zusatzheizung (3) mit dem Brennerstecker (10) verbunden ist.

16. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf (18) mit mehreren Heizwendeln (21, 22) eines Warmwasserboilers (20) verbunden ist, wobei im Vorlauf (18) ein von der Zusatzheizung (3) steuerbares Mehrwegeventil (23) angeordnet ist.

17. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) eine Notschaltung (28) zu ihrer kompletten Abschaltung und automatischen Wiederherstellung des Hauptheizungsbetriebs aufweist.

18. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung (3) einen mit Umgebungswärme, insbesondere mit Solarenergie betriebenen Zusatzkreis (24) aufweist, der über den Wärmetauscher (25) mit dem Vor- und Rücklauf (18, 19) gekoppelt ist.

19. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (5), der Wärmetauscher (25) und das Umschaltventil (26) der Zusatzheizung (3) sowie die Rohranschlüsse (30) zum Vor- und Rücklauf (18, 19) und dem Zusatzkreis (24) zu einer kompakten Schalteinheit (4) mit einem umgebenden Gehäuse (31) zusammengefaßt sind.

20. Heizanlage nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsteuerung (5) mit dem Hauptregler (9) der Heizanlage (1) verbunden ist.