CH670497A5

CH670497A5 -

Info

Publication number: CH670497A5
Application number: CH3191/86A
Authority: CH
Inventors: Werner Atzenhofer
Original assignee: Werner Atzenhofer
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1989-06-15
Also published as: AT384481B; DE3624864A1; DE3624864C2; ATA233385A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungsanlage mit einem an einen Heizkreislauf angeschlossenen Heizkessel und einem Pufferspeicher, der über eine obere Anschlussleitung mit dem Vorlauf und über eine untere Anschlussleitung mit dem Rücklauf des Heizkreislaufes verbunden ist.

Da das Wärmeangebot bei Heizkesseln für feste Brennstoffe nicht immer an den Wärmebedarf eines Heizkreislaufes angepasst werden kann - die Feuerung des Heizkessels kann ja nur bis auf einen minimalen, wirtschaftlichen Abbrand gedrosselt werden, - ist es zur besseren Wärmeaus-nützung bekannt, einen Pufferspeicher an den Vor- und den Rücklauf des Heizkreislaufes anzuschliessen, um im Teillastbereich der Heizungsanlage Überschusswärme speichern zu können, die dann wieder an den Heizkreislauf abgegeben werden kann. Nachteilig bei diesen bekannten Heizungsanlagen mit einem Pufferspeicher ist allerdings, dass durch die Kesselladepumpe stets ein Teil des im Heizkessel erwärmten Wärmeträgers über den Pufferspeicher im Kreislauf geführt wird, so dass bei kaltem Pufferspeicher die Kesseltemperatur gegenüber Heizungsanlagen ohne Pufferspeicher langsamer ansteigt. Dies steht nicht nur einem raschen Aufwärmen des Heizkreislaufes im Wege, sondern macht sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn über der Pufferspeicher ein Brauchwasserspeicher im Wärmeaustausch erwärmt werden soll, weil zur Brauchwassererwärmung zunächst das gesamte Volumen des Wärmeträgers im Pufferspeicher erwärmt werden muss.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Heizungsanlage der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass die Vorteile eines Pufferspeichers ausgenützt werden können, ohne den Nachteil eines vergleichsweise trägen Erwärmungsverlaufes in Kauf nehmen zu müssen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die untere Anschlussleitung des Pufferspeichers über ein Steuerventil mit einer im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung in den Pufferspeicher mündenden Kurzschlussleitung in Verbindung steht und dass das Steuerventil mittels einer Steuereinrichtung über einen Stelltrieb in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur des Heizkreislaufes verstellbar ist.

Durch das Vorsehen einer Kurzschlussleitung, die im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung an den Pufferspeicher angeschlossen ist, kann der Rücklauf mit dem über den Vorlauf in den Pufferspeicher geförderten, erwärmten Wärmeträger gespeist werden, so dass bei einer solchen Kurzschlussschaltung die Temperaturschichtung im Pufferspeicher erhalten bleibt und der Pufferspeicher nicht aufgewärmt wird. Es können somit mit Hilfe der Kurzschlussleitung Verhältnisse geschaffen werden, wie sie bei Heizungsanlagen ohne Pufferspeicher herrschen. Erreicht die Rücklauftemperatur der Heizungsanlage einen vorgegebenen Wert, so wird über die Steuereinrichtung das Steuerventil der Kurzschlussleitung beaufschlagt und die Rücklauftemperatur auf dem vorgegebenen Wert durch ein Zumischen von kaltem Wärmeträger aus dem Pufferspeicher über die untere Anschlussleitung konstant gehalten, wobei gleichzeitig der Pufferspeicher erwärmt wird. Die im Pufferspeicher gespeicherte Wärme kann dann wieder bei Bedarf an den Heizkreislauf abgegeben werden, indem dem Rücklauf über die Kurzschlussleitung ein warmer Wärmeträger aus dem Pufferspeicher zugeleitet wird, so dass eine erforderliche Vorlauftemperatur für den Heizkreislauf sichergestellt werden kann, ohne die Kesselfeuerung hochfahren zu müssen. Wird der Heizkessel abgeschaltet, so kann die Kurzschlussleitung über das Steuerventil gesperrt werden, was eine Versorgung des Heizkreislaufes über den Pufferspeicher ermöglicht.

Die Kurzschlussleitung zwischen dem oberen Teil des Pufferspeichers und der unteren Anschlussleitung erlaubt aber nicht nur ein rasches Erwärmen eines Heizkreislaufes, sondern stellt auch eine rasche Aufwärmung eines Brauchwasserspeichers über den Pufferspeicher sicher, weil zum Aufwärmen des Brauchwassers nicht das gesamte Volumen des Pufferspeichers aufgeheizt werden muss. Um das Brauchwasser besonders rasch erwärmen zu können, kann im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung im Pufferspeicher ein Temperaturfühler vorgesehen werden, über den die Pumpe für den Heizkreislauf abgeschaltet werden kann, so dass die gesamte Leistung des Heizkessels für die Brauchwassererwärmung zur Verfügung steht.

Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Steuereinrichtung aus einer an einen Temperaturgeber für den Rücklauf angeschlossenen Soll-Istwertvergleichsstufe besteht, die ein Stellglied für den Stelltrieb des Steuerventiles ansteuert. Wird in der Soll-Istwertvergleichsstufe festgestellt, dass der Istwert der Rücklauftemperatur dem vorgegebenen Sollwert entspricht, so wird das Stellglied für den Stelltrieb des Steuerventiles im Sinne eines Schliessens der Kurzschlussleitung angesteuert, was ein Zumischen von kühlerem Wärmeträger aus dem Pufferspeicher in den Rücklauf und zugleich eine Wärmespeiche-rung im Pufferspeicher zur Folge hat. Sinkt der Istwert der Rücklauftemperatur unter den Sollwert, so wird die Kurzschlussleitung geöffnet und die untere Anschlussleitung puf-ferseitig gesperrt.

Damit bei einem Abstellen der Kesselladepumpe der Pufferspeicher selbsttätig an den Heizkreislauf angeschlossen wird, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung das Stellglied für den Stelltrieb des Steuerventiles über einen Schaltwächter für die in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizkessels einschaltbare Kesselladepumpe angesteuert werden. Wird die Kesselladepumpe beispielsweise aufgrund

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eines Absinkens der Kesseltemperatur unter einem vorgegebenen Schwellwert abgeschaltet, so wird die Kurzschlussleitung über das Steuerventil gesperrt und die untere Anschlussleitung zum Pufferspeicher geöffnet, so dass der Rücklauf des Heizkreislaufes über die untere Anschlussleitung und der Vorlauf über die obere Anschlussleitung an den Pufferspeicher angeschlossen sind.

Um bei einem Abschalten der Kesselladepumpe den Heizkreislauf nicht zwingend an den Pufferspeicher anschliessen zu müssen, kann schliesslich das Stellglied des Stelltriebes für das Steuerventil eine vom Schaltwächter für die Kesselladepumpe steuerbare Verriegelungsschaltung aufweisen, der ein die Verriegelung des Stellgliedes aufhebendes Zeitglied zugeordnet ist. Durch die Verriegelungsschaltung wird das Steuerventil beim Abschalten der Kesselladepumpe in seiner jeweiligen Stellung über das Stellglied für die am Zeitglied eingestellte Zeit festgehalten, so dass bei einem Wiedereinschalten der Kesselladepumpe innerhalb der Abiaufzeit des Zeitgliedes das Steuerventil im allgemeinen nicht verstellt zu werden braucht. Bleibt die Kesselladepumpe abgeschaltet, dann wird über das Steuerventil der Heizkreislauf an den Pufferspeicher angeschlossen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Heizungsanlage in einem schematischen Schaltbild und

Fig. 2 die Steuereinrichtung für den Stelltrieb des Steuerventiles der Kurzschlussleitung in einem Blockschaltbild.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, weist der Heizkreislauf 1 der dargestellten Heizungsanlage einen an einem Vorlaufsammler 2 angeschlossenen Vorlauf 3 und einen an einem Rücklaufsammler 4 angeschlossenen Rücklauf 5 auf. Über diese Vor- und Rücklaufsammler 2 und 4 ist der Heizkreislauf 1 mit einem Heizkessel 6 verbunden, wobei in der Leitung 7 zwischen dem Rücklaufsammler 4 und dem Heizkessel 6 eine Kesselladepumpe 8 und ein Rückschlagventil 9 vorgesehen sind. Die Kesselladepumpe 8 kann über ein Stellglied 10 ein- und ausgeschaltet werden. Zu diesem Zweck ist das Stellglied 10 an eine Steuereinrichtung 11 angeschlossen, die mit einem Temperaturfühler 12 für die Kesseltemperatur verbunden ist. Die durch den Heizkessel 6 strömende Wärmeträgermenge kann über ein Stellventil 13 eingestellt werden.

Um Überschusswärme des Heizkessels 6 speichern zu können, ist ein Pufferspeicher 14 vorgesehen, der über eine obere Anschlussleitung 15 mit dem Vorlaufsammler 2 und über eine untere Anschlussleitung 16 mit dem Rücklaufsammler 4 in Verbindung steht. Neu gegenüber herkömmlichen Heizungsanlagen dieser Art ist, dass die untere Anschlussleitung 16 des Pufferspeichers 14 über ein Steuerventil 17 mit einer im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung 15 in den Pufferspeicher 14 mündenden Kurzschlussleitung 18 verbunden ist. Diese Kurzschlussleitung 18 macht es möglich, dem Rücklaufsammler 4 Wärmeträgerschichten unterschiedlicher Temperatur aus dem Pufferspeicher 14 zuzuführen, je nach der Stellung des Steuerventiles 17. Aufgrund der Temperaturschichtung im Pufferspeicher 14 wird nämlich bei geöffneter Kurzschlussleitung die über die Anschlussleitung 15 dem Pufferspeicher zugeführte, warme Wärmeträgerschicht wieder aus dem Pufferspeicher abgezogen, weil die Kurzschlussleitung 18 im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung 15 an den Pufferspeicher 14 angesetzt ist. Bei gesperrter Kurzschlussleitung 18 wird der Wärmeträger aus dem unteren, kalten Pufferspeicherbereich über die Anschlussleitung 16 entnommen, während bei Zwischenstellungen des Steuerventiles 17 dem Rücklaufsammler 4 ein Wärmeträger mit einer entsprechenden Mischtemperatur zugefördert werden kann.

Zur Steuerung des Steuerventiles 17 ist ein Stelltrieb 19 vorgesehen, der über die Steuereinrichtung 11 in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur beaufschlagt wird. Die Rücklauftemperatur wird dabei durch einen Temperaturgeber 20 erfasst, der in Strömungsrichtung des Wärmeträgers nach dem Rücklaufsammler 4 also nach der Einmündung der Anschlussleitung 16 in den Rücklauf 5 vorgesehen ist.

Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Pufferspeicher 14 mit einem Brauchwasserspeicher 21 versehen, der über den Wärmeträger des Pufferspeichers 14 im Wärmeaustausch erwärmt wird. Um für die Erwärmung des Brauchwassers die volle Kesselleistung zur Verfügung zu haben, ist im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung 15 im Pufferspeicher 14 ein Temperaturfühler 22 vorgesehen, der die Pumpe 23 für den Heizkreislauf 1 über ein Stellglied 24 erst einschaltet, wenn im Bereich des Temperaturfühlers 22 eine vorgegebene Mindesttemperatur herrscht.

Damit zum Erwärmen des Brauchwassers nicht das volle Wärmeträgervolumen im Pufferspeicher 14 miterwärmt werden muss, wird die Kurzschlussleitung 18 über das Steuerventil 17 geöffnet und die Anschlussleitung 16 speicherseitig gesperrt, so dass dem Rücklaufsammler 4 der Wärmeträger aus dem oberen Pufferspeicherbereich zugeführt wird und lediglich dieser obere Pufferspeicherbereich erwärmt werden muss. Ist die Warmwasserbereitung im wesentlichen abgeschlossen, was über den Temperaturfühler 22 angezeigt wird, kann der Heizkreislauf 1 in Betrieb gehen, der über das Stellglied 24 eingeschaltet wird. Da beim Hochfahren der Heizungsanlage grössere Wärmemengen benötigt werden können, als durch den Heizkessel 6 zur Verfügung gestellt werden, kann es zu einem Absinken der Temperatur im Pufferspeicher 14 kommen, was bei einem Unterschreiten des eingestellten Schwellwertes ein Abschalten des Heizkreislaufes zur Folge hat, bis die Temperatur im Pufferspeicher wieder angehoben ist. Im üblichen Heizungsbetrieb entspricht das Wärmeangebot des Heizkessels 6 dem Wärmebedarf des Heizkreislaufes 1, so dass neben der üblichen Feuerungsregelung des Heizkessels 6 in Abhängigkeit von der Kesseltemperatur keine besonderen Regeleingriffe erforderlich werden. Steigt jedoch im Teillastbereich die durch den Temperaturgeber 20 erfasste Rücklauftemperatur über einen Sollwert an, so wird über die Steuereinrichtung 11 der Stelltrieb 19 für das Steuerventil 17 betätigt und das Steuerventil 17 so verstellt, dass die Kurzschlussleitung 18 gedrosselt und die Anschlussleitung 16 zum Pufferspeicher 14 hin geöffnet wird, um dem Rücklaufsammler 4 einen kühleren Wärmeträger zuzuführen. Durch die Steuerung der aus dem unteren Pufferspeicherbereich stammenden Wärmeträgermenge kann die Rücklauftemperatur auf einen eingestellten Sollwert gehalten und die über den Heizkessel 6 erzeugte Überschusswärme im Pufferspeicher gespeichert werden. Steigt der Wärmebedarf für den Heizkreislauf 1 an, so wird über das Steuerventil 17 die Zufuhr wärmerer Wäremträgerschichten aus dem oberen Pufferspeicherbereich zum Rücklaufsammler 4 veranlasst, wobei der grössere Wärmebedarf des Heizkreislaufes aus dem Pufferspeicher 14 gedeckt werden kann, ohne in die Feuerungsregelung des Heizkessels 6 eingreifen zu müssen, der weiterhin in wirtschaftlicher Weise mit einem geringen Abbrand betrieben werden kann.

Wird die Kesselladepumpe 8 über das Stellglied 10 abgeschaltet, weil beispielsweise die Kesseltemperatur unter den vorgegebenen Schwellwert abgesunken ist, so wird das Steuerventil 17 über die Steuereinrichtung 11 im Sinne einer Absperrung der Kurzschlussleitung 18 beaufschlagt und der

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Pufferspeicher 14 über die untere Anschlussleitung 16 an den Heizkreislauf 1 angeschlossen, der nunmehr über den Pufferspeicher 14 versorgt werden kann.

Die Steuereinrichtung 11 weist gemäss Fig. 2 eine an den Temperaturgeber 20 für den Rücklauf angeschlossene Soll-Istwertvergleichsstufe 25 auf, über die ein Stellglied 26 für den Stelltrieb 19 des Steuerventiles 17 angesteuert wird. Übersteigt der Temperatur-Istwert den eingestellten Sollwert, so wird über die Soll-Istwertvergleichsstufe 25 das Stellglied 26 für den Stelltrieb 19 des Steuerventiles im Sinne einer Drosselung der Kurzschlussleitung 18 beaufschlagt und die untere Anschlussleitung 16 speicherseitig teilweise geöffnet. Die dem Rücklaufsammler 4 zugeführten kälteren Wärmeträgerschichten aus dem Pufferspeicher 14 bedingen ein Absenken der Rücklauftemperatur, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Über das Steuerventil 17 kann folglich das Ansteigen der Rücklauftemperatur über den Sollwert verhindert werden.

Um das Abschalten der Kesselladepumpe 8 in Abhängigkeit von der Kesseltemperatur berücksichtigen zu können, ist der Temperaturfühler 12 für die Kesseltemperatur ebenfalls an eine Vergleichsstufe 27 angeschlossen, die den gemessenen Istwert mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und beim Unterschreiten dieses Schwellwertes die s Kesselladepumpe 8 über das Stellglied 10 abschaltet. Dieses Stellglied 10 ist dabei als Schaltwächter 28 ausgebildet, dessen Ausgang einerseits mit einer Verriegelungsschaltung 29 für das Stellglied 26 des Stelltriebes 19 und anderseits mit einem Zeitglied 30 verbunden ist, das die Verriegelung des Stell-io gliedes 26 aufhebt. Wird zufolge dieser Schaltung die Kesselladepumpe 8 nur kurzzeitig abgeschaltet, so bleibt die Steuerung der Heizungsanlage erhalten, weil die Stellung des Steuerventiles 17 über die Verriegelung des Stellgliedes 26 festgehalten wird, bis das Zeitglied 30 abfällt und die Verrie-is gelung aufhebt. Wurde allerdings in der Zwischenzeit die Kesselladepumpe 8 nicht mehr eingeschaltet, so wird das Stellglied 26 für den Stelltrieb 19 des Steuerventiles 17 über den Schaltwächter 28 im Sinne einer Sperrung der Kurzschlussleitung 18 beaufschlagt, was den Anschluss des Heiz-20 kreislaufes 1 an den Pufferspeicher 14 zur Folge hat.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Heizungsanlage mit einem an einen Heizkreislauf ( 17) angeschlossenen Heizkessel (6) und einem Pufferspeicher (14), der über eine obere Anschlussleitung (15) mit dem Vorlau f (3 ) und über eine untere Anschlussleitung ( 16) mit dem Rücklauf (5) des Heizkreislaufes (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Anschlussleitung (16) des Pufferspeichers (14) über ein Steuerventil (17) mit einer im Höhenbereich der oberen Anschlussleitung (15) in den Pufferspeicher (14) mündenden Kurzschlussleitung (18) in Verbindung steht und dass das Steuerventil (17) mittels einer Steuereinrichtung (11) über einen Stelltrieb (19) in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur des Heizkreislaufes (1) verstellbar ist.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) aus einer an einen Temperaturgeber (20) für den Rücklauf angeschlossenen Soll-Istwertvergleichsstufe (25) besteht, die ein Stellglied (26) für den Stelltrieb (19) des Steuerventiles (17) ansteuert.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (26) für den Stelltrieb (19) des Steuerventiles (17) über einen Schaltwächter (28) für eine in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizkessels (6) einschaltbare Kesselladepumpe (8) ansteuerbar ist.

4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (26) des Stelltriebes (19) für das Steuerventil (17) eine vom Schaltwächter (28) für die Kesselladepumpe (8) steuerbare Verriegelungsschaltung (29) aufweist, der ein die Verriegelung des Stellgliedes (26) aufhebendes Zeitglied (30) zugeordnet ist.