EP0945620B1 - Pumpe mit integrierter Leistungsregelung - Google Patents

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EP0945620B1 EP19990104516 EP99104516A EP0945620B1 EP 0945620 B1 EP0945620 B1 EP 0945620B1 EP 19990104516 EP19990104516 EP 19990104516 EP 99104516 A EP99104516 A EP 99104516A EP 0945620 B1 EP0945620 B1 EP 0945620B1
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pump
differential
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temperature
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Thorsten Dr. Kettner
Jürgen Resch
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Wilo SE
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    • F04C14/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/10—Inlet temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/19—Temperature

Definitions

  • the invention relates to a pump with integrated in or on the pump housing power control, being adjusted depending on the temperature of the pumped medium to be maintained by the pump differential pressure.
  • the automatic power adjustment of circulating pumps with electronic power control allows a hydraulic optimization of the system conditions and thus energy / operating cost savings. Thanks to the control methods available today for constant or variable differential pressure setpoints, all variable-volume heating systems can be hydraulically optimized with this pump system. However, differential-pressure-controlled pumps can not be used for constant-volume pipe networks (for example, single-pipe systems) or for heat generation using condensing technology.
  • a heating system in condensing technology is known for example from DE 44 12 181. It discloses a heating system with a heating circuit and a hydraulic compensation, wherein one or more pumps are integrated respectively in the return of a condensing boiler and the return temperatures of all condensing units and the heating circuit measured and compared to the energy and operating cost savings such that based on the comparison of the Volume flow is adjusted by the respective pump.
  • an external controller is used, which reduces the volume flow through the device in question in the case of a higher return temperature at the condensing boilers in contrast to the return temperature of the heating circuit. It is placed on a flow control, but does not cause a hydraulically optimal adjustment of the heating system.
  • the measured medium temperature offers a reference variable for stepless power adaptation or control.
  • control mode ⁇ p-T the electronics changes the differential pressure setpoint to be maintained by the pump as a function of the measured fluid temperature. As the temperature rises, the setpoint is raised, ie the speed and flow increase, and as the temperature falls, the setpoint is reduced, that is, the speed and flow rate decrease.
  • the object of the invention is to find a control mode for an electronically controlled pump, which allows the optimal use for condensing technology by the demand for the lowest possible return temperature is met. Also, this pump should optionally be used in a system for cooling control.
  • the lower the return temperature the higher the energy use in condensing technology and / or in a refrigeration control.
  • the lowest possible return temperature is by a pump with a ⁇ p-T control with negative control effect regulated by the pump itself, as with increasing temperature the speed of the pump is reduced. The result is that the flow rate drops and thus the return temperature. When the return temperature drops, the pump speed is increased. The result is that the flow rate increases and thus also the amount of heat delivered to the system.
  • the temperature sensor necessary for measuring the temperature of the medium can either be mounted or integrated directly in the pump or in its vicinity. If the information about the fluid temperature is detected outside the pump and fed to the pump control, this can be done via a radio link and via a data line. It is also conceivable to transmit the data signals by means of light, in particular infrared light. It goes without saying that the rule context can be specified or programmed in any way so that the pump can be adapted to the respective requirements of the line system and the components connected thereto.
  • the pump with special functions, such as. Shut down, break times or the like, reacts. If the pump according to the invention is installed in a heating system, it can thereby independently recognize the night reduction of the heating system and automatically reduce the power of the pump for energy-saving reasons.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit im oder am Pumpengehäuse integrierter Leistungsregelung, wobei in Abhängigkeit der Temperatur des Fördermediums der von der Pumpe einzuhaltende Differenzdruck eingestellt wird.
  • Die automatische Leistungsanpassung von Umwälzpumpen mit elektronischer Leistungsregelung ermöglicht eine hydraulische Optimierung der Anlagenverhältnisse und dadurch Energie-/Betriebskosteneinsparungen. Durch die heute verfügbaren Regelungsverfahren nach konstantem oder variablem Differenzdrucksollwert lassen sich alle mengenvariablen Heizungsanlagen mit diesem Pumpensystem hydraulisch optimieren. Differenzdruckgeregelte Pumpen sind jedoch nicht für mengenkonstante Rohrnetze (z.B. Einrohrsysteme) oder bei Wärmegewinnung mittels Brennwerttechnik einsetzbar.
  • Eine Heizungsanlage in Brennwerttechnik ist beispielsweise aus der DE 44 12 181 bekannt. Sie offenbart eine Heizungsanlage mit einem Heizkreis und einem hydraulischen Ausgleich, wobei eine oder mehrere Pumpen jeweils in den Rücklauf eines Brennwertgerätes integriert sind und die Rücklauftemperaturen aller Brennwertgeräte sowie der des Heizkreises gemessen und zur Energie- und Betriebskosteneinsparung derart verglichen werden, dass anhand des Vergleichswerts der Volumenstrom durch die jeweilige Pumpe eingestellt wird. Hierzu wird ein externer Regler verwendet, der im Falle einer höheren Rücklauftemperatur bei den Brennwertgeräten im Gegensatz zur Rücklauftemperatur vom Heizkreis den Volumenstrom durch das betreffende Gerät reduziert. Es wird auf eine Volumenstromregelung abgestellt, die jedoch keine hydraulisch optimale Einstellung des Heizungssystems bewirkt.
  • Bei der Regelung von Pumpen für mengenkonstante Systeme bietet sich mit der zu messenden Medientemperatur eine Führungsgröße zur stufenlosen Leistungsanpassung bzw. -regelung an. In der Regelungsart Δp-T verändert die Elektronik den von der Pumpe einzuhaltenden Differenzdruck-Sollwert in Abhängigkeit der gemessenen Medientemperatur. Mit steigender Temperatur wird der Sollwert angehoben, das heißt Drehzahl und Fördermenge nehmen zu, mit sinkender Temperatur wird der Sollwert reduziert, das heißt Drehzahl und Fördermenge nehmen ab.
  • Eine derartige Regelung ist dagegen bei Brennwertanlagen nicht sinnvoll, da bei der Brennwerttechnik die Höhe der Energieausnutzung im Wesentlichen von der Rücklauftemperatur des Heizsystems abhängt. Je niedriger die Rücklauftemperatur bei der Brennwerttechnik ist, umso höher ist die Energienutzung. Der Einsatz einer Δp-T Regelungsart mit positivem Reglerwirksinn schließt sich daher aus.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelungsart für eine elektronisch geregelte Pumpe zu finden, die den optimalen Einsatz für die Brennwerttechnik ermöglicht, indem die Forderung nach einer möglichst niedrigen Rücklauftemperatur erfüllt wird. Auch soll diese Pumpe wahlweise in einem System zur Kälteregelung einsetzbar sein.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Pumpe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche. Durch die erfindungsgemäße Pumpe wird die sonst notwendige Kommunikation zwischen Kessel und Pumpe bei der Brennwerttechnik nicht mehr benötigt. Auch muss die Pumpe nicht mehr in den Brenner direkt integriert werden. Hierdurch werden aufwendige Datenleitungen und/oder Funkstrecken vermieden.
  • Wie bereits angeführt, ist der Energienutzen bei der Brennwerttechnik und/oder bei einer Kälteregelung dann umso höher, je niedriger die Rücklauftemperatur ist. Die möglichst niedrigere Rücklauftemperatur wird durch eine Pumpe mit einer Δp-T Regelung mit negativem Reglerwirksinn von der Pumpe selbst eingeregelt, da mit steigender Temperatur die Drehzahl der Pumpe reduziert wird. Die Folge ist, dass die Fördermenge sinkt und damit auch die Rücklauftemperatur. Bei einer sinkenden Rücklauftemperatur wird die Drehzahl der Pumpe dagegen erhöht. Die Folge ist, dass die Fördermenge steigt und damit auch die an das System abgegebene Wärmemenge.
  • Der zur Messung der Medientemperatur notwendige Temperaturfühler kann entweder direkt in der Pumpe oder in deren Nähe montiert oder integriert sein. Wird die Information über die Medientemperatur außerhalb der Pumpe erfasst und der Pumpenregelung zugeführt, so kann dies über eine Funkstrecke und über eine Datenleitung erfolgen. Auch ist es denkbar, die Datensignale mittels Licht, insbesondere Infrarotlicht, zu übertragen. Es versteht sich von selbst, dass der Regelzusammenhang beliebig vorgebbar bzw. einprogrammierbar ist, damit die Pumpe den jeweiligen Erfordernissen des Leitungssystems und den daran angeschlossenen Komponenten anpassbar ist.
  • Es ist darüber hinaus möglich, dass bei bestimmten, frei festlegbaren Temperaturen, die Pumpe mit Sonderfunktionen, wie z.B. Abschalten, Pausenzeiten oder ähnlichem, reagiert. Sofern die erfindungsgemäße Pumpe in einem Heizungssystem eingebaut wird, kann sie hierdurch die Nachtabsenkung der Heizungsanlage selbständig erkennen und aus energiespar-technischen Gründen die Pumpenleistung automatisch reduzieren.
  • In der Figur ist der charakteristische Unterschied zwischen einer Δp-T Regelung mit positiven und negativem Reglerwirksinn dargestellt. Bei der Regelungsart Δp-T mit positivem Reglerwirksinn wird mit steigender Temperatur die Drehzahl der Pumpe erhöht. Dagegen wird mit steigender Temperatur bei der Δp-T Regelung mit negativem Reglerwirksinn die Drehzahl der Pumpe reduziert.

Claims (9)

  1. Pumpe mit im oder am Pumpengehäuse integrierter Leistungsregelung, wobei in Abhängigkeit der Temperatur des Fördermediums der von der Pumpe einzuhaltende Differenzdruck geregelt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Regelungszusammenhang zwischen der Temperatur des Fördermediums und dem von der Pumpe einzuregelnden Differenzdruck einer monoton fallenden Funktion entspricht.
  2. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pumpe in einem Heizungssystem im Rücklauf montiert ist und dass der Heizkessel in Brennwerttechnik arbeitet.
  3. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pumpe in einem System zur Kälteregelung eingesetzt wird.
  4. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Temperaturfühler zur Erfassung der Mediumtemperatur an oder in der Pumpe oder dem Regelmodul integriert ist.
  5. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die
    Information über die Mediumtemperatur außerhalb der Pumpe erfasst und der Pumpenregelung zugeführt wird.
  6. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die
    Steilheit der Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem Differenzdruck und der Mediumtemperatur definiert, insbesondere abschnittsweise, beliebig einstellbar ist.
  7. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass für die
    Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem Differenzdruck und der Mediumtemperatur definiert, beliebige Grenzwerte vorgegeben werden können.
  8. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei
    bestimmten, frei festlegbaren Temperaturen, die Pumpe mit Sonderfunktionen wie Abschalten, Pausezeiten o.a. reagiert.
  9. Differenzdruckgeregelte Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine in
    einem Heizungssystem eingebaute Pumpe die Nachtabsenkung der Heizungsanlage selbständig erkennt und die Pumpenleistung automatisch reduziert.
EP19990104516 1998-03-24 1999-03-06 Pumpe mit integrierter Leistungsregelung Expired - Lifetime EP0945620B1 (de)

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EP0945620A2 EP0945620A2 (de) 1999-09-29
EP0945620A3 EP0945620A3 (de) 2000-08-09
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