CH674256A5

CH674256A5 -

Info

Publication number: CH674256A5
Application number: CH5039/87A
Authority: CH
Inventors: Willi Guidon
Original assignee: Tem Ag
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1990-05-15
Also published as: DE3820429A1; DE3820429C2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Regler zur Durchführung des Verfahrens gemäss Oberbegriff des s Anspruches 7.

Es sind verschiedene Heizungsanlagen und Verfahren bekannt, um die Kondensatbildung im Heizkessel beim Betrieb im Niedertemperaturbereich zu vermeiden bzw. schnell zu beseitigen.

i o Die DE-AS 28 32 810 beschreibt eine Heizungsanlage mit einer Schutzschaltung gegen Niedertemperaturkorrosion. Hierzu ist am oberen Teil und am unteren Teil des Heizkessels je ein Temperaturfühler angeordnet, die an einem den Brenner steuernden Schaltkreis angeschlossen sind. Letzterer bildet aus den von 15 den Temperaturfühlern abgefühlten Kesselwassertemperaturen einen Mittelwert. Beim Absinken des gesamten Mittelwertes unter einen ersten vorbestimmten Wert wird der Brenner eingeschaltet und beim Ansteigen des genannten Mittelwertes über einen zweiten vorbestimmten Wert wird der Brenner wieder abgeschaltet. 20 Ein erster und ein zweiter Betriebsbereich werden durch eine Schwellwertschaltung festgelegt, die beim Überschreiten einer vorbestimmten Vorlauftemperatur die beiden vorbestimmten Werte erhöht, wodurch der Brenner später ausgeschaltet wird,

also der Heizkessel mit einer höheren Kesseltemperatur gefahren 25 wird. Abgesehen davon, dass die Anlage relativ kompliziert ist, ist ein Unterschreiten der Kesselminimaltemperatur nicht möglich. Ausserdem bleibt das Wärmeabgabesystem stets eingeschaltet, so dass ein schnelles Hochfahren des Heizkessels nicht möglich ist.

Beim Verfahren und der Heizungsanlage nach der DE-PS 30 25 49 561 wird die Schalttemperaturgrösse eines Zweipunktreglers in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsanforderung zu unteren Leistungsbereichen hin vergrössert, um die Brennerlaufzeiten in unteren Leistungsbereichen zu vergrössern. Das dort beschriebene Verfahren und die entsprechende Einrichtung wei-35 sen aber den Nachteil auf, dass sie die Kesselminimaltemperatur unberücksichtigt lassen, so dass zwar längere Brennerlaufzeiten in den unteren Leistungsbereichen gegeben sind, die jedoch vielfach zu kurz sind, um die Kesselminimaltemperatur zu erreichen. Dies führt zu Kondensatbildung im Heizkessel, und die Folge davon 40 ist Korrosion.

Die DE-OS 31 10 143 beschreibt weiter eine Heizungsanlage, bei der der Heizkessel unter die Heizkesselminimaltemperatur gefahren werden kann. Hierzu wird der Heizkessel bei zu Kondensat im Kessel führenden Temperaturen periodisch, zum Bei-■»5 spiel nach fünfmaligem Brennereinschalten auf eine solche Kesseltemperatur hochgefahren, bei der sich ansammelndes Kondensatverdampft. Nachteilig ist, dass sich zwischen den periodischen Hochfahrphasen während längerer Zeit Kondensat ansammelt und seine schädigende Wirkung entfaltet.

so Zur Vermeidung der obigen Nachteile ist es weiter bekannt, die Schalttemperaturgrösse über den ganzen Betriebsbereich wenigstens annähernd konstant zu halten und in einem ersten Betriebsbereich oberhalb der Kesselminimaltemperatur der Heizkurve zu folgen und in einem zweiten Temperaturbereich unter-55 halb der Kesselminimaltemperatur nicht mehr der Heizkurve zu folgen, sondern der Kesselminimaltemperatur. Dies fuhrt allerdings dazu, dass bei reduziertem Betrieb, beispielsweise in der Übergangszeit oder bei Frostschutz, die Heizwassertemperatur zu hoch ist.

so Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Regler der eingangs genannten Art so auszubilden, dass trotz Berücksichtigung der Kesselminimaltemperatur der Betrieb der Heizungsanlage bei jeder Aussentemperatur optimal der Heizkurve angepasst werden kann, wodurch die Kondensatbildung vermie-65 den bzw. innerhalb kurzer Perioden rasch beseitigt wird und die Heizwassertemperatur nicht zu hoch ist, wodurch Heizenergie eingespart werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss:

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a) bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ; und b) beim eingangs genannten Regler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7

gelöst.

Dadurch, dass man auch im zweiten Betriebsbereich den Heizkessel und den Brenner primär nach der Heizkurve betreibt, die ja den optimalen Leistungsbedarf in Abhängigkeit von der Aussentemperatur angibt, kann der Heizkessel auf tiefere Temperaturen abfallen, bevor der Brenner wieder einschaltet und den Heizkessel auf die Kesselminimaltemperatur plus konstante Temperaturgrösse aufheizt. Im Mittel gesehen ergeben sich dadurch tiefere Heizkessel- und Vorlauftemperaturen fur das Wärmeabgabesystem. Dennoch kommt es zu keiner schädlichen Kondensatbildung in dem Heizkessel bzw. eine solche wird innert kurzer Perioden rasch beseitigt, da der Heizkessel stets um eine konstante Temperaturgrösse über die Kesselminimaltemperatur aufgeheizt wird.

Vorteilhafte Ausfuhrungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2, wodurch das Hochfahren des Heizkessels und die Beseitigung etwaiger Kondensatreste schneller erfolgt. Das An- und Abschalten des Wärmeabgabesystems kann durch ein Misch- bzw. Mehrwegventil gemäss Anspruch 4 erfolgen, vorzugsweise jedoch mittels einer Umwälzpumpe nach Anspruch 3.

Die Heizkesseltemperatur kann gemäss Anspruch 5 entweder direkt am Kessel gemessen werden oder gemäss Anspruch 6 indirekt am Vorlauf des Wärmeabgabesystems, wobei dann die Umwälzpumpe während des Aufheizens nicht vollständig ausgeschaltet werden kann, sondern in reduziertem Betrieb weiterlaufen muss.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 : das Schema einer Heizungsanlage ohne Mischvorrichtung;

Fig. 2: das Schema einer Heizungsanlage mit Mischvorrichtung;

Fig. 3: das Regeldiagramm einer Heizungsanlage in Abhängigkeit von der Aussentemperatur;

Fig. 4: die Heizkesseltemperatur im Betriebszustand Bx der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Zeit;

Fig. 5: das Betriebsdiagramm des Brenners und der Umwälzpumpe nach dem Verfahren gemäss Fig. 4;

Fig. 6: ein zweites Beispiel der Heizkesseltemperatur im Betriebszustand Bx der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Zeit; und

Fig. 7: das Betriebsdiagramm des Brenners und der Umwälzpumpe nach dem Verfahren gemäss Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt eine Heizungsanlage, die einen Heizkessel 2 aufweist, der von einem Brenner 4 beheizt wird. An dem Heizkessel 2 ist ein Wärmeabgabesystem 6 über einen Vorlauf 8 und einen Rücklauf 10 angeschlossen. Im Vorlauf 8 ist eine Umwälzpumpe 12 angeordnet. Ein Regler 14 dient zur Steuerung der Heizungsanlage und ist einerseits über eine Leitung 16 mit dem Brenner 4, über eine Leitung 18 mit einem Temperaturfühler 20 für die Aussentemperatur Ta, über eine Leitung 22 mit der Umwälzpumpe 12 und über eine Leitung 24 mit einem Temperaturfühler 26 für die Heizkesseltemperatur Tr verbunden. Anstelle der Leitung 24 und des Temperaturfühlers 26 kann eine Leitung 28 für einen Temperaturfühler 30 vorgesehen sein, der am Vorlauf 8 nach der Umwälzpumpe 12 angeordnet ist und die Temperatur TK1 des Heizkessels 2 misst.

Die Heizungsanlage der Fig. 2 entspricht jener der Fig. 1, wobei zusätzlich vor der Umwälzpumpe 12 im Vorlauf 8 eine Mischvorrichtung 32 angeordnet ist, die mit einer Bypassleitung 34 mit dem Rücklauf 10 verbunden ist und über eine Leitung 36 am Regler 14 angeschlossen ist.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Betrieb der Heizungsanlage gemäss Fig. 1 beschrieben. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Heizungsanlage gemäss einer Heizkurve KH betrieben, die die optimale Heizkesseltemperatur TK in Abhängigkeit von der Aussentemperatur TAangibt.

Der Regler 14 ist mit einem nicht näher dargestellten Schaltglied ausgerüstet, welches auf die Kesselminimaltemperatur T^n eingestellt ist und welches den Regler wechselweise zwischen einem ersten Betriebsbereich Bi und einem zweiten Betriebsbereich B2 umschaltet. Im ersten Betriebsbereich B[ erfolgt die Steuerung der Heizungsanlage anhand der Heizkurve KH. Unterschreitet die Heizkesseltemperatur TK bei gegebener Aussentemperatur Ta die Heizkurve KH, so wird der Brenner 4 eingeschaltet und brennt bei laufender Umwälzpumpe 12 solange bis die Heizkesseltemperatur um die Schalttemperaturgrösse

Si = ATkon

über die Abschaltkurve KA angestiegen ist. Im zweiten Betriebsbereich B2, in dem die Heizkurve KH unterhalb der Kesselminimaltemperatur Tjcmin liegt, setzt sich die Schalttemperaturgrösse S2 zusammen aus der Temperaturdifferenz ATvar zwischen der Heizkurve KH und der Heizkesselminimaltemperatur TKmin plus der wenigstens annähernd konstanten Temperaturgrösse ATkon gemäss der Formel

S2 = ATkon + ATvar Für den in Fig. 3 angedeuteten Betriebszustand Bx ergibt sich damit gemäss Fig. 4 ein Kurvenverlauf Kjkx der Kesseltemperatur, der zwischen der Heizkurve KH und der Abschaltkurve KA hin- und herpendelt. Wie aus den zugehörigen Betriebsdiagrammen der Fig. 5 für den Brenner 4 und die Umwälzpumpe 12 hervorgeht, wird beim Absinken der Heizkesseltemperatur TK unter die Heizkurve KH, beispielsweise auf 20 °C, die Umwälzpumpe ausgeschaltet (Phase U2x) und gleichzeitig der Brenner eingeschaltet (Phase Flx). Nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur TKmin; beispielsweise 50 °C, wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet (Phase Ulx). Das Abschalten des Brenners erfolgt erst nach Überschreiten der Abschaltkurve KA (Phase F2x). Aus dem Kurvenverlauf der Fig. 4 ergibt sich, dass die Heizkesseltemperatur Tk im zweiten Betriebsbereich B2 gesamthaft niederer gehalten werden kann als nach dem Betriebsverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem sie lediglich im Bereich ATkon zwischen der Heizkesselminimaltemperatur T^,, und der Abschaltkurve KA hin- und heipendeln müsste.

Die Fig. 6 zeigt einen abgewandelten Kurvenverlauf K'tkx der Heizkesseltemperatur und die Fig. 7 das zugehörige Betriebsdiagramm für den Brenner 4 und die Umwälzpumpe 12. In diesem Betriebsfall wird beim Absinken der Heizkesseltemperatur TK unter die Heizkurve KH die Umwälzpumpe wiederum ausgeschaltet (Phase U'2x) und gleichzeitig der Brenner eingeschaltet (Phase F'ix). Nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur TKtnjn wird die Umwälzpumpe wieder eingeschaltet (Phase U'lx). Durch das kühlere Wasser des Wärmeabgabesystems sinkt jedoch die Heizkesseltemperatur TK plötzlich ab. Sinkt die Heizkesseltemperatur Tk um mehr als eine bestimmte Temperaturgrösse ÄTkonl von beispielsweise 2 ° C unter die Heizkesselminimaltemperatur TKmin,s0 wird die Umwälzpumpe wieder ausgeschaltet (Phase U'2x), worauf die Heizkesseltemperatur TK wieder ansteigt. Dieses Pendeln um die Heizkesselminimaltemperatur T^in in der Temperaturgrösse ATitonj erfolgt solange, bis sich das Wärmeabgabesystem soweit aufgeheizt hat, dass beim Einschalten der Umwälzpumpe kein Temperaturabfall der Temperaturgrösse ATkoni auftritt und sich der Heizkessel um die Temperaturgrösse ATkon über die Heizkesselminimaltemperatur Tjünin erwärmen kann, worauf der Brenner abgeschaltet wird (Phase F'2x). Durch diese Betriebsweise erfolgt ein schnelleres Aufheizen des Heizkessels und damit auch ein schnelleres Verdampfen eines etwaigen Kondensates.

Die Heizungsanlage gemäss der Fig. 2 wird in analoger Weise

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wie die Heizungsanlage gemäss Fig. 1 betrieben, wobei zusätzlich zum Ein- und Ausschalten der Umwälzpumpe 12 synchron auch die Mischvorrichtung 32 ein- und ausgeschaltet wird.

Für den Fall, dass zur Messung der Heizkesseltemperatur TK1 anstelle des Temperaturfühlers 26 im Heizkessel 2 ein Temperaturfühler 30 im Vorlauf 8 des Wärmeabgabesystems 6 verwendet wird, darf die Umwälzpumpe 12 in der Aufheizphase nicht ganz abgeschaltet werden, sondern muss auf reduzierten Betrieb umgeschaltet werden.

Der hier verwendete Begriff Schaltglied ist in allgemeinster 5 Form zu verstehen und erstreckt sich insbesondere auch auf elektronische Steuerungen und Programme.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

674 256 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, wobei ein Wärmeabgabesystem (6) über einen Vor- (8) und einen Rücklauf (10) mit einem intermittierend befeuerten Heizkessel (2) verbunden ist, wobei ein Brenner (4) des Heizkessels (2) bei Unterschreiten der Heizkesseltemperatur (Tr) unter eine Heizkurve (KH) eingeschaltet und nach Erreichen einer Schalttemperaturgrösse (S) wieder ausgeschaltet wird, wobei die Einschaltdauer des Brenners (4) in einem ersten Betriebsbereich (B[) kleiner ist als in einem zweiten Betriebsbereich (B2), dadurch gekennzeichnet, dass die Schalttemperaturgrösse (SO im ersten Betriebsbereich (Bj), in dem die Heizkurve (KH) oberhalb einer Heizkesselminimaltemperatur (Ikmin) liegt, eine wenigstens annähernd konstante Tempera-turgrösse (ATkon) ist, und sich im zweiten Betriebsbereich (B2), in dem die Heizkurve (KH) unterhalb der Heizkesselminimaltemperatur (Tjcmin) liegt, zusammensetzt aus der Temperaturdifferenz (AT^ zwischen Heizkesselminimaltemperatur (Tkmin) und Heizkurve (Kh) plus der wenigstens annähernd konstanten Tempera-turgrösse (ATkon) und dass beim Hochfahren des Heizkessels (2) im zweiten Betriebsbereich (B2) das Wärmeabgabesystem (6) abgeschaltet oder auf Reduktionsbetrieb geschaltet wird, bis der Heizkessel (2) die Heizkesselminimaltemperatur (Tumin) erreicht hat, worauf das Wärmeabgabesystem wieder eingeschaltet oder auf Vollbetrieb geschaltet wird und der Brenner (4) nach Erreichen der Schalttemperaturgrösse (S2) wieder abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabesystem (6) beim Hochfahren des Heizkessels (2) wieder abgeschaltet oder auf Reduzierbetrieb geschaltet wird, wenn die Heizkesseltemperatur (TK) nach Erreichen der Heizkesselminimaltemperatur (Tkrain) und nach Einschalten des Wärmeabgabesystems die Heizkesseltemperatur (Tr) die Heizkesselminimaltemperatur Clkmin) um eine Temperaturgrösse (ATKoni) unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer Umwälzpumpe im Wärmeabgabesystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabesystem (6) mittels der Umwälzpumpe (12) zu- und abgeschaltet oder auf Voll-und Reduktionsbetrieb geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer den Vorlauf (8) mit dem Rücklauf (10) verbindenden Mischvorrichtung (32) mit Bypassleitung (34),

dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabgabesystem (6) mittels der Mischvorrichtung (32) mit Bypassleitung (34) zu- und abgeschaltet oder auf Voll- und Reduktionsbetrieb geschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkesseltemperatur (Tr) am Heizkessel (2) gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkesseltemperatur (TK1) am Vorlauf (8) gemessen wird.

7. Regler zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, welcher den Brenner (4) gemäss einer Heizkurve (Kh) regelt und an dem ein Temperaturfuhler (20) für die Aussentem-peratur (Ta) und ein Temperaturfuhler (26, 30) für die Heizkesseltemperatur (Tg) oder die Vorlauftemperatur (Tri) angeschlossen sind und der ein Schaltglied zum wechselweisen Umschalten von einem Betriebsbereich (Bi) in einen anderen Betriebsbereich (B2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied auf die Kesselminimaltemperatur (Tf^.n) anspricht und den Regler (14) wechselweise zwischen dem ersten Betriebsbereich (Bt) oberhalb der Kesselminimaltemperatur (T^n), in dem die Schalttemperaturgrösse (SO wenigstens annähernd eine konstante Temperaturgrösse (ATkon) ist, und dem zweiten Betriebsbereich (B2) unterhalb der Kesselminimaltemperatur (TuminX in dem sich die Schalttemperaturgrösse (S2) aus der Temperaturdifferenz (ATva,) zwischen Heizkesselminimaltemperatur (TKmin) und Heizkurve (Kh) und aus der wenigstens annähernd konstanten Temperaturgrösse (ATkon) zusammensetzt, umschaltet.

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