DE2948797A1

DE2948797A1 - Regelkreis fuer eine heizungsanlage

Info

Publication number: DE2948797A1
Application number: DE19792948797
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 7406 Mössingen Salzmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1979-12-04
Publication date: 1981-06-11
Also published as: DE2948797C2; IT8045744A0; ATA556580A; AT378054B; FR2470933A1; FR2470933B3; IT1136462B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regelkreis zur Regelung der Wassertemperatur eines brennergeheizten Heizkessels in einer Heizungsanlage mit ventilgesteuerten Heizkörpern, die an ein Vorlauf- und an ein Rücklaufsystem für das Heizwasser angeschlossen sind.

Bei den herkömmlichen Zentralheizungen wird die Wassertemperatur des Heizkessels auf einen konstanten Wert von in der Regel nicht mehr als 95° C, meistens auf einen Wert zwischen 7o und 85° C, geregelt. Um mit dieser konstanten Wassertemperatur des Heizkessels eine von der Außentemperatur abhängige Temperaturregelung des Vorlaufwassers zu erhalten, ist weiterhin ein durch einen entsprechenden Außentemperaturfühler gesteuertes Mischventil vorhanden, das eine Beimischung des Rücklaufwassers zu dem Vorlaufwasser in den zum Erreichen jeder vorbestimmten Solltemperatur benötigten Teilmengen erlaubt. Nachteilig bei dieser Regelung ist, daß sofern die Anlage auch für eine Warmwasserbereitung genutzt ist, was den Regelfall darstellt, in den Übergangszeiten und insbesondere im Sommer höhere Stillstandsverluste auftreten. Es ist bekannt, für eine Reduzierung dieser höheren Stillstandsverluste sog. Proportional-Steuerungen auf den Brenner zu schalten, die wiederum in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine Absenkung der Wassertemperatur des Heizkessels auf einen Minimalwert von in der Regel nicht weniger als 35° C steuern, wobei dann gleichzeitig eine Vorrangsschaltung verwirklicht ist, die den für die Warmwasserbereitung benötigten Wärmebedarf sichert. Eine solche besondere Proportional-Steuerung erhöht die Kosten der Regeleinrichtung und ist wie im übrigen auch die Steuerung für das Mischventil darin nachteilig In der Abhängigkeit von der Außentemperatur, daß für den Außentemperaturfühler eine separate Anschluß-Verdrahtung benötigt wird ohne die Möglichkeit einer gleichzeitigen Berücksichtigung beispielsweise der Sonneneinstrahlung auf

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das Gebäude oder von Windeinflussen bei der Anordnung des Fühlers, so daß also der unter solchen Umständen entsprechend verringerte bzw. erhöhte Wärmebedarf des Gebäudes dann nicht eine unmittelbare Regelung erfahren kann. Solche Steuerungen sind außerdem darin nachteilig, daß sie nach einer vorgenommenen Nachtabsenkung die Aufheizung der Räume auf die gewünschte Solltemperatur nur sehr verzögert ergeben, wenn nicht eine die Steuerung verteuernde besondere Schnellaufheizung vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, zur Ausräumung dieser und weiterer Nachteile bei den herkömmlichen Zentralheizungen einen Regelkreis für eine Heizungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, der mit vergleichbar geringeren Kosten eine engere Anpassung an den effektiven Wärmebedarf eines Gebäudes ergibt und mithin zu einer entsprechend weitreichenden Einsparung an Heizenergie beiträgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Regelkreis zur Regelung dar Wassertemperatur eines brennergeheizten Heizkessels in einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers eine Differenz gebildet wird, die um den Minimalwert einer gebäudebezogen in Abhängigkeit von der Außentemperatur für die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers angelegten Heizkurve vergrößert und für die Steuerung eines Ein- und Ausschalten des Brenners mit der Vorlauftemperatur des Heizwassers verglichen wird.

Nach der Erfindung wird damit also die bisher geübte Regelung einer konstanten Wassertemperatur des Heizkessels verlassen zu Gunsten einer variablen Regelung in Abhängigkeit von jedem augenblicklichen Wärmebedarf des Gebäudes, der an eine für dieses Gebäude vorgegebene Heizkurve angebunden ist. Der Verlauf dieser Heizkurve ist in der Ausbildung des eigentlichen Reglers berücksichtigt, durch den die für den Brenner benötigte Stellgröße bereit gestellt wird, und da mit einer solchen vorgegebenen Heizkurve bereits eine Abhängigkeit von der Außentemperatur be-

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rücksichtigt ist, muß folglich für die mit dieser Stellgröße bewirkte Steuerung des Ein- und Ausschalter^ des Brenners keine separate Messung der Außentemperatur erfolgen. Es kann folglich auf die Installation eines besonderen Außentemperaturfühlers ebenso verzichtet werden wie auch auf die Installation eines besonderen Mischventils, was eine entsprechende Verringerung der Kosten ergibt.

Weitere vorteilhafte und aveckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen erfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Heizungsanlage,

für die ein Regelkreis gemäß Erfindung zur Regelung der Wassertemperatur des Heizkessels verwirklicht ist, und

Fig. 2 die Darstellung einer Heizkurve, die in einem

solchen Regelkreis für eine Regelung der Wassertemperatur des Heizkessels in Abhängigkeit von der Außentemperatur vorgegeben ist.

Gemäß der Schemadarstellung in Fig.1 umfaßt eine Heizungsanlage herkömmlicher Ausbildung einen zentralen Heizkessel 1, der mittels eines Gas- oder ölbrenners 2 beheizt wird. An den Heizkessel 1 ist ein Vorlaufsystem 3 und ein Rücklaufsystem 4 für das Heizwasser angeschlossen, das mittels einer Umwälz pumpe 5 im Kreislauf durch die einzelnen Heizkörper 6 geführt wird. In jeder Anschlußleitung 3¹ eines Heizkörpers 6 an dae Vorlaufsystem 3 ist ein Thermostatventil 7 eingebaut, das den Zulauf des Vorlaufwassers zu dem betreffenden Heizkörper in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf des Raumes steuert, in welchem dieser Heizkörper installiert ist. Das Vorlaufsystem 3 ist außerdem noch über eine Nebenleitung mit einem eingebauten Überströmventil 8 mit dem Rücklaufsystem 4 verbunden, wobei

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diese Nebenleitung durch Absperrventile 9 und 1o des Vorlaufsystems 3 und des Rücklaufsystems 4 zu den Heizkörpern 6 hin absperrbar ist.

Der Heizkessel 1 ist mit einem ersten Meßfühler 11 zum Messen der Temperatur des Vorlaufwassers und mit einem zweiten Meßfühler 12 zum Messen der Temperatur des Rücklaufwassers ausgerüstet. Die beiden Meßfühler 11 und 12 sind über einen A/D-Wandler 13 an einen Mikrorechner 14 angeschlossen, der eine Eingabetastatur 15 zum Auslösen unterschiedlicher Rechenoperationen, eine Zeitschaltuhr 16 zur Ermöglichung einer zeitabhängigen Regelung und ein Sichtgerät 17 zur Anzeigemöglichkeit bestimmter Daten, die durch den Mikrorechner 14 ermittelt werden , umfaßt.

Der Mikrorechner 14 umfaßt eine Differenzierschaltung, die aus den von dem A/D-Wandler 13 erhaltenen Digitalwerten der mittels des Meßfühlers 11 gemessenen Vorlauftemperatur und der mittels des Meßfühlers 12 gemessenen Rücklauftemperatur eine Differenz bildet. Er umfaßt weiterhin eine mittels der Eingabetastatur wahlweise ein- und ausschaltbare MuItipIizierschaltung, um für eine voneinander abweichende Tages- und Nachtsteuerung des Brenners 2 die so gebildete Differenz mit einem Verstärkungsfaktor zu multiplizieren. Dieser Verstärkungsfaktor kann beispielsweise für die Tagessteuerung den dreifachen Wert des für die Nachtsteuerung zu Grunde gelegten Verstärkungsfaktors betragen. Der Mikrorechner 14 umfaßt weiterhin eine Additionsschaltung, mittels der das durch die Multiplizierschaltung erhaltene Produkt aus der Differenz der Meßwerte für die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers und einen solchen Verstärkungsfaktor um den Minimalwert einer gebäudebezogen in Abhängigkeit von der Außentemperatur für die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers angelegten Heizkurve vergrößert wird, die beispielsweise den in Fig.2 gezeigten Verlauf haben kann.

Mit dieser Heizkurve gemäß Fig.2 wird in Übereinstimmung mit den herkömmlichen Zentralheizungen vorausgesetzt, daß die vol-

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le Heizleistung des Heizkessels eine maximale Vorlauftemperatur von beispielsweise 9o°C bei einer Außentemperatur von -2o°C erreichen lassen muß, während andererseits bei einer Außentemperatur von +2o°C nur eine minimale Vorlauftemperatur von beispielsweise 3o°C benötigt wird. Wird nun für die maximale Vorlauftemperatur von 9o°C bei einer vollen Öffnung der Thermostatventile 7 aller Heizkörper 6 eines Gebäudes eine Temperatursprelzung von 2o°C zum Erreichen einer Rücklauftemperatur von 7o°C zugestanden, dann wird derselbe Unterschied zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur bei jeder höheren Außentemperatur offenbar nicht benötigt und es kann vielmehr für ausreichend angesehen werden, diesen Temperaturunterschied linear so zu verkleinern, daß er bei der Außentemperatur von +2o°C nicht mehr auftritt. Die in der Kurvendarstellung gemäß Fig.2 veranschaulichte Spreizung zwischen den beiden Teilkurven 18 und 19 für die Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur ist über die Heizkörper 6 und ihre Thermostatventile 7 gebäudebezogen festlegbar und wird nun also in der Weise im Umfang der Additionsschaltung des Mikrorechners berücksichtigt, daß dabei der Minimalwert von 3o°C der um einen bestimmten Verstärkungsfaktor vergrößerten Differenz aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers hinzuaddiert wird, um damit einen Sollwert für die Wassertemperatur des Heizkassels 1 zu erhalten, nach dessen Größe die Steuerung des Brenners 2 ausgerichtet wird.

Der Mikrorechner 14 umfaßt dann weiter eine Vergleichsschaltung, durch die der so erhaltene Sollwert,der mithin die maßgebliche Führungsgröße im Regelkreis darstellt, mit der durch den Meßfühler 11 gemessenen Vorlauftemperatur, die mithin die maßgebliche Regelgröße in dem Regelkreis bildet, verglichen wird. Die aus diesem Vergleich ermittelte Abweichung ergibt die Stellgröße in dem Regelkreis, die für die Steuerung eines Ein- und AusSchaltens des Brenners 2 über ein Schaltrelais 2o in der Weise ausgewertet wird, daß bei einem positiven Wert der Stellgröße, der erhalten wird, wenn der Sollwert der Vorlauftemperatur größer ist als deren Istwert, d.h. wenn die Führungsgröße größer ist als Regelgröße, der Brenner eingeschaltet wird. 130024/0256

Der Brenner wird dagegen ausgeschaltet, wenn diese Stellgröße einen negativen Wert annimmt, also die Führungsgröße kleiner ist als die Regelgröße. Dabei kann gleichzeitig eine Schalthysterese in der Größenordnung von beispielsweise drei Grad verwirklicht sein, um ein allzu häufiges Schalten des Brenners zu verhindern. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Bildung dieser Stellgröße nur in bestimmten Zeitabständen periodisch wiederholt wird, die beispielsweise der Umlaufzeit des Heizwassers entsprechen, um so während einer Aufheizphase jede Übersteuerung zu vermeiden.

Mit dem Mikrorechner 14 kann auch eine unterschiedliche Tages- und Nachtsteuerung des Brenners erhalten werden. Auch ist damit eine Vorrangssteuerung für eine Warmwasserbereitung erreichbar, die beispielsweise voraussetzt, daß die Wassertemperatur des Heizkessels auf einen konstanten Wert von beispielsweise 65°C zumindest für die Dauer der Wassererwärmung geregelt wird. Über das von dem Mikrorechner 14 angesteuerte Sichtgerät 17 können beispielsweise die verschiedenen Wassertemperaturen, die Abgastemperatur und der öl- oder Gasverbrauch des Brenners angezeigt werden, wobei diese unterschiedlichen Anzeigen mit der Eingabetastatur 15 vorwählbar sind.

Anstelle des Mikrorechners mit angeschlossenen Peripheriegeräten läßt sich der Regelkreis auch mit analogen Bauteilen realisieren.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Hegelkreis zur Regelung der Wassertemperatur eines brennergeheizten Heizkessels in einer Heizungsanlage mit ventilgesteuerten Heizkörpern, die an ein Vorlauf- und an ein Rücklaufsystem für das Heizwasser angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet , daß aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers eine Differenz gebildet wird, die um den Minimalwert einer gebäudebezogen in Abhängigkeit von der Aui3entemperatur für die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers angelegten Heizkurve vergrößert und für die Steuerung eines Ein- und Ausschaltens des Brenners in Lt der Vor lauf temperatur des Heizwassers verglichen wird.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Regelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers gebildete Differenz für die Tagessteuerung des Brenners eine von dessen Nachtsteuerung abweichende Verstärkung erfährt.

3. Regelkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkung der Differenz aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers veränderbar ist.

4. Regelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Minimalwert und/oder der Maximalwert der Heizkurve veränderbar ist.

5. Regelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenzbildung aus den Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizwassers periodisch in Zeitabständen entsprechend der Umlaufzeit des Heizwassers vorgenommen wird.

6. Regelkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Minimalwert der Heizkurve auf eine Vorlauftemperatur des Heizwassers von 3o°C - 5°C bei einer Außentemperatur von 2o°C und für eine Rücklauftemperatur des Heizwassers von 3o°C eingestellt wird.

7. Regelkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der Heizkurve auf eine Vorlauftemperatur des Heizwassers von 9o°C - 5°C bei einer Außentemperatur von -2o°C und für eine Rücklauftemperatur des Heizwassers von 7o°C eingestellt wird.

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