DE4419941C2

DE4419941C2 - Verfahren zum Steuern einer Raumheizungsanlage

Info

Publication number: DE4419941C2
Application number: DE4419941A
Authority: DE
Inventors: Jan-Aede Dipl Ing Stapensea
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2014-06-09
Also published as: DE4419941A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Raumheizungsanlage, die einen Heizkessel, insbesondere Gasheizkessel, und eine Umwälzpumpe in einem Heizungskreislauf aufweist, wobei die Leistung der Umwälzpumpe temperaturabhängig gesteuert wird.

In der DE 30 05 209 A1 ist ein derartiges Verfahren beschrieben. Nach der DE 30 05 209 A1 soll die Verlustenergie der Umwälzpumpe verringert werden. Als ideal ist dort eine fortlaufende Anpassung der Umwälzpumpen-Drehzahl an die Außentemperatur angegeben. Eine solche Steuerung hat den Nachteil, daß die Pumpe dann schon unmittelbar bei der tiefsten Außentemperatur mit reduzierter Förderleistung arbeitet, so daß den Heizkörpern nur eine verringerte Wärmemenge angeboten wird. Dies kann in der Praxis zu einer ungenügenden Raumheizung führen, denn es ist in der Praxis nicht davon auszugehen, daß die Raumheizkörper so ausgelegt sind, daß sie bei tiefsten Außentemperaturen, also besonders hohem Wärmebedarf, eine hinreichende Raumheizung gewährleisten, wenn die Förderleistung der Pumpe herabgesetzt wird.

In der DE 27 31 922 A1 ist eine Schutzschaltung gegen Niedertemperaturkorrosion eines Heizkessels beschrieben. Es ist vorgeschlagen, bei kleinen Rücklauftemperaturen die Umwälzpumpe periodisch abzuschalten, um zu vermeiden, daß im Kessel die Taupunkttemperatur unterschritten wird.

In der DE-Z Haustechnische Rundschau 7/1988, S. 230-235, ist ein Verfahren zum Steuern einer Raumheizungsanlage mit einer Umwälzpumpensteuerung beschrieben, bei der die Pumpendrehzahl und damit deren Leistung temperaturabhängig gesteuert ist. Eine temperaturabhängige Drehzahländerung setzt hier bei der Norm- Außentemperatur ein, die nach DIN 4701 etwa zwischen -12 und -16°C liegt. Bei Räumen, die schwach dimensionierte Heizkörper aufweisen, besteht die Gefahr einer nicht hinreichend großen Wärmeversorgung, etwa dann, wenn bei einer Außentemperatur von -8°C die Umwälzpumpe nur mit etwa 2/3 ihrer Leistung arbeitet.

In der EP 0 308 848 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur des Heizmediums einer Umlaufheizung mit Minimaltemperaturbegrenzung beschrieben. Es soll in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur des Heizmediums .und der Außentemperatur sowohl die Brennerleistung als auch die Umlaufgeschwindigkeit des Heizmediums gesteuert werden; letzteres jedoch erst bei Erreichen einer vorgegebenen Minimaltemperatur des Heizmediums. Bei Erreichen der Minimaltemperatur soll die Drehzahl der Pumpe erniedrigt werden. Die hier vorgesehene Minimaltemperaturbegrenzung des Heizmediums dient dazu, Kondensationen im Kessel zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das - trotz wirtschaftlichen Betriebs - im Temperaturbereich großen Wärmebedarfs ein hohes Wärmeangebot für den Heizungskreislauf gesichert ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Leistung der Umwälzpumpe zwischen einer tiefsten Außentemperatur (Norm-Außentemperatur, z. B. - 15°C) und einer mittleren Minus-Außentemperatur (z. B. -5°C) temperaturunabhängig auf 100% eingestellt wird, und daß erst oberhalb der mittleren Minus-Außentemperatur die Leistung der Umwälzpumpe temperaturabhängig gesteuert wird.

Bei großem Wärmebedarf, wie er insbesondere im Bereich der tiefsten Außentemperaturen vorliegt, wird die Pumpenleistung bzw. Pumpendrehzahl konstant bei 100% gehalten. Dadurch ist vermieden, daß in diesem Temperaturbereich eine verringerte Pumpenleistung auftritt und so zu einer Verringerung des Wärmeangebots führt. Auch schwach dimensionierte Heizkörper des Heizkreises werden also zur notwendigen Raumbeheizung führen.

Erst ab einer höheren Außentemperatur wird die Förderleistung der Pumpe herabgesetzt. Dieses Absenken der Förderleistung der Pumpe führt zu einer Vergrößerung der Spreizung zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur. Damit ist ein wirtschaftlicher Betrieb des Heizkessels erreicht.

Vorzugsweise wird die Leistung der Umwälzpumpe zwischen einer tiefsten Außentemperatur und einer mittleren Minus- Außentemperatur außentemperaturunabhängig auf 100% eingestellt und erst oberhalb der mittleren Minus- Außentemperatur wird die Leistung der Umwälzpumpe außentemperaturabhängig gesteuert.

Es ist jedoch auch möglich, die Leistung der Umwälzpumpe in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Heizungskreises zu steuern.

In Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine Kennlinie für die mittlere Kessel-Solltemperatur festgelegt und die Leistung der Umwälzpumpe wird bis zu einer bestimmten Kessel- Solltemperatur auf 100% eingestellt und ab der bestimmten Kessel-Solltemperatur in Abhängigkeit von der Kennlinie gesteuert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Heizungsanlage schematisch und

Fig. 2 ein Diagramm.

Eine Heizungsanlage weist einen Gasheizkessel (1) auf. Dessen Brenner (2) ist in zwei Stufen (3, 4) steuerbar.

An den Heizkessel (1) sind eine Rücklaufleitung (5) und eine Vorlaufleitung (6) angeschlossen. In der Vorlaufleitung (6) liegt eine Umwälzpumpe (7), deren Förderleistung über eine Steuereinrichtung (8) einstellbar ist.

Mittels der Steuereinrichtung (8) sind auch die beiden Stufen (3, 4) schaltbar. An der Steuereinrichtung (8) liegt ein Außentemperaturfühler (9) und ein weiterer Temperaturfühler (10), der die mittlere Kesseltemperatur, also die Temperatur in der Mitte des Kessels zwischen der Rücklaufleitung (5) und der Vorlaufleitung (6) erfaßt.

Die Funktionsweise wird anhand des Diagramms näher beschrieben.

Im Diagramm sind die Außentemperaturen Ta zwischen -15°C und +17,5°C dargestellt. Die Pumpenleistung über der Außentemperatur zeigt die Linie (a). Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Pumpenleistung im Außentemperaturbereich zwischen -15°C und -5°C von der Steuereinrichtung (8) auf 100% eingestellt ist. Zwischen -5°C und +17,5°C wird die Pumpenleistung in Abhängigkeit von der Außentemperatur von 100% linear auf 30% heruntergesteuert.

In Fig. 2 sind ein Vorlauftemperaturverlauf (b) und ein Rücklauftemperaturverlauf (c) eingetragen. Die Vorlauftemperatur liegt zwischen 75°C und 40°C. Die Rücklauftemperatur (c) liegt zwischen 55°C und 20°C. Außerdem ist eine Kennlinie (d) gezeigt, die die mittlere Kessel-Solltemperatur darstellt. Diese Kennlinie ist in der Steuereinrichtung (8) gespeichert. Die mittlere Kessel-Solltemperatur verläuft zwischen 65°C und 20°C.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Steigung der Vorlauftemperatur abnimmt, wenn die Pumpenleistung abgesenkt wird. Außerdem verkleinert sich auch die Rücklauftemperatur, wenn die Pumpenleistung reduziert wird. Dadurch ist die Spreizung zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur vergrößert, was den Wirkungsgrad verbessert. Die Vergrößerung der Spreizung ist beispielsweise dadurch zu sehen, daß die Differenz I von Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur bei einer Außentemperatur von -5°C, wenn die Pumpe noch mit 100% Leistung arbeitet, wesentlich kleiner ist als die Differenz II von Vorlauf- und Rücklauftemperatur bei einer Außentemperatur von 0°C, also wenn die Pumpenleistung auf 85% zurückgefahren ist.

Die Pumpenleistung kann ersichtlich auch über die Kennlinie (d) gesteuert werden. Im Temperaturbereich zwischen 65°C und 50°C der mittleren Kessel- Solltemperatur wird dann die Pumpenleistung auf 100% festgelegt. Ab 50°C bis 20°C der Kessel- Isttemperatur wird die Pumpenleistung in der gezeigten Weise von 100% auf 30% proportional reduziert.

Der Brenner (2) arbeitet unterhalb einer mittleren Außentemperatur, beispielsweise 0°C, mit beiden Stufen (3, 4). Oberhalb dieser Temperatur kann dann eine der Stufen abgeschaltet werden, wenn sie zur Deckung des Wärmebedarfs nicht nötig ist. Die Steuergröße hierfür kann vom Temperaturfühler (10) gegeben sein. Wenn die mittlere Kessel-Isttemperatur die mittlere Kessel- Solltemperatur übersteigt, kann dann im Beispielsfalle bei 0°C Außentemperatur die Stufe (3 oder 4) abschalten.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden weder die Vorlauftemperatur noch die Rücklauftemperatur als Steuergröße herangezogen. Es wäre jedoch auch möglich, die Vorlauftemperatur zur Steuerung der Pumpenleistung heranzuziehen. In diesem Fall ist die K-Linie (b) als Kennlinie für die Vorlauf-Solltemperatur betrachtbar. Zwischen 75°C und 58°C Vorlauftemperatur bleibt dann die Pumpenleistung bei 100%. Zwischen 58°C und 40°C Vorlauftemperatur wird dann die Pumpenleistung von 100% auf 30% Leistung reduziert.

Claims

1. Verfahren zum Steuern einer Raumheizungsanlage, die einen Heizkessel, insbesondere Gasheizkessel, und eine Umwälzpumpe in einem Heizungskreislauf aufweist, wobei die Leistung der Umwälzpumpe temperaturabhängig gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) zwischen einer tief sten Außentemperatur (Norm-Außentemperatur, z. B. -15°C) und einer mittleren Minus-Außentemperatur (z. B. -5°C) temperaturunabhängig auf 100% eingestellt wird und daß erstoberhalb der mittleren Minus-Außentemperatur die Leistung der Umwälzpumpe (7) temperaturabhängig gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) außentemperaturab hängig gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Minus-Außentemperatur zwischen -8°C und -2°C, insbesondere bei -5°C, liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine Kennlinie für die mittlere Kessel-Solltemperatur festgelegt wird und daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) bis zu einer bestimmten Kessel-Solltemperatur auf 100% eingestellt wird und ab dieser bestimmten Kessel- Solltemperatur in Abhängigkeit von der Kennlinie(d) gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) zwischen 100% und 30% gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Umwälzpumpe (7) linear, proportional gesteuert wird.