DE2549561C3

DE2549561C3 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Kesselwassertemperatur in einer Heizungsanlage

Info

Publication number: DE2549561C3
Application number: DE2549561A
Authority: DE
Inventors: Helmut 6305 Buseck Herbig; Ernst-W. Dipl.-Ing. 6301 Staufenberg Stephan
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Bosch Thermotechnik GmbH
Priority date: 1975-11-05
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE2549561B2; DE2549561A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Kesselwassertemperatur in einer Heizungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein Verfahren dieser Art ist in der CH-PS 5 40 467 beschrieben. Gemäß diesem bekannten Stand der Technik wird der Brenner mittels eines Zweipunktreglers, der eine veränderliche Schaltdifferenz (Differenz zwischen Ein- und Ausschalttemperatur) haben kann, in Abhängigkeit von der gewünschten Vorlauftemperatur ein- und ausgeschaltet. Sobald das Kesselwasser den unteren Wert erreicht, wird der Brenner eingeschaltet. Bei Erreichen des oberen Wertes erfolgt die Abschaltung.

Die Schaltdifferenz des Zweipunktreglers beeinflußt den Kesselbetrieb in mehrfacher Weise. Sie wirkt sich einerseits auf die maximale Kesselwassertemperatur aus. So würde sich bei einer Schaltdifferenz von z. B.

8°C und einer erlaubten Höchsttemperatur von z.B. 90⁰C eine Kesselwassertemperatur zwischen 82° C und 90⁰C, d. h. eine mittlere Temperatur von etwa 86° C, einstellen. Die mittlere Temperatur liegt demnach bei größeren Schaltdifferenzen niedriger und bei geringeren Schaltdifferenzen höher. Da einer hohen Leistungsanforderung durch eine möglichst hohe mittlere Kesselwassertemperatur am besten entsprocher« wird, sollte deshalb die Schaltdifferenz möglichst gering sein, ίο E>ie Schaltdifferenz wirkt sich zum anderen auf die Brennerlaufzeit aus. Je geringer sie ist, um so kürzere Zeit muß der Brenner laufen, um die geringe Ternperaturspanne durch Energiezufuhr zu überbrükksn. Bei allzu niedrigen Brennerlaufzeiten ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad. Zudem steigt die Umweltbelastung durch schlechten Ausbrand und durch starke Verrußung sehr an.

Die in der CH-PS 5 40 467 vorgeschlagene, relativ große Schaltdifferenz kommt der Forderung nach einer langen Brennerlaufzeit entgegen. In oberen Leistungsbereichen wird sich jedoch eine recht niedrige mittlere Kesselwassertemperatur einstellen, da diese immer um die halbe Schaltdifferenz niedriger liegt als die festgelegte Höchsttemperatur. Würde man bei Verwendung eines Zweipunktreglers mit veränderlicher Schaltdifferenz die Schaltd\fferenz wieder etwas verringern, um der Forderung nach einer hohen mittleren Kesselwassertemperatur zu entsprechen, dann ginge dieses wieder zu Lasten der Brennerlaufzeit und des Bremnverhaltens.

Die entgegengesetzten Forderungen an einen Zweipunktregler, nämlich nach einer geringen Schaltdifferenz zum Erzielen einer hohen mittleren Kesselwassertemperatur und nach einer großen Schaltdifferenz zum Erzielen längerer Brennerlaufzeiten sollen bei Verwendung eines Zweipunktreglers mit veränderlicher Schaltdifferenz erfüllt werden.

Gemäß der Erfindung geschieht dieses durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Maßnähme.

Bei den bekannten Kesselanlagen hat sich gezeigt, daß die z. Zt. üblichen, im Interesse einer hohen mittleren Kesselwassertemperatur möglichst niedrig liegenden Schaltdifferenzen in oberen Leistungsbereichen zu ausreichend langen Brennerlaufzeiten führen. Der Heizungsvorlauf führt nämlich fortwährend Energie ab, so daß der Brenner lange laufen muß, um die abgeführte Energie zuzuführen und die Kesselwassertemperatur um die Schaltdifferenz anzuheben. Bei niedrigen Leistungsanforderungen, etwa in Übergangszeiten, kann der Brenner die Schaltdifferenz hingegen wesentlich schneller überbrücken. Das führt dazu, daß nur in Leistungsbereichen bis etwa 60% sehr kurze Brennerlaufzeiten vorhanden sind. Dabei können die geschilderten Nachteile eines schlechten Wirkungsgrades und einer schlechten Verbrennung auftreten. Da sich die Schaltdifferenz gemäß der Erfindung zu unteren Leistungsbereichen hin vergrößert, sind diese Nachteile jeut beseitigt. Somit sind die zwei entgegengesetzten Forderungen erfüllt.

Durch Versuche läßt es sich ohne weiteres für jede Kesselart und -größe ermitteln, welche Schaltdifferenz im unteren Leistungsbereich vorhanden sein muß, um eine Brennerlaufzeit zu erhalten, die die nachteiligen Folgen einer schlechten Verbrennung ausschließt. Als günstig hat es sich herausgestellt, in oberen Leistungsbereichen die in Heizungsanlagen übliche Schaltdifferenz von etwa 8°C und in unteren Leistungsbereichen

eine etwa doppelt so große Schaltdifferenz zu wählen.

Grundsätzlich ist es möglich, die Schaltdifferenz in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung kontinuierlich oder stufenförmig zu verändern. Da die Brennerlaufzeiten bei der bisher üblichen, über den gesamten Leistungsbereich konstanten Schaltdifferenz bis etwa 60% der Gesamtleistung zu niedrig sind und oberhalb dieses Wertes auf ausreichende Länge ansteigen, kann in Leistungsbereichen von 60—100% die bisherige Schaltdifferenz beibehalten werden. Unter 60% der Gesamtleistung ist die Schaltdifferenz kontinuierlich anzuheben, oder es sind eine oder mehrere Stufen mit höherer Schaltdifferenz einzuschalten.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Schalldifferenz über den Leistungsbereich zu verändern. Einrichtungen zur Lösung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden beschrieben.

Bei elektronischen Zweipunktreglern kann ein von der Außentemperatur beaufschiagier elektrischer Widerstand in die Schaltung eingebaut sein, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur verändert und bei steigender Außentemperatur die Schaltdifferenz vergrößert. Die Außentemperatur ist in diesem Fall die die Leistungsanforderung bestimmende Größe. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine andere die Leistungsanforderung bestimmende Größe als die Außentemperatur auf den elektrischen Widerstand einwirken zu lassen.

Bei hydraulischen Zweipunktreglern kann ein mechanisches Verzögerungsglied in den Regelkreis eingebaut werden, dessen Trägheit sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur verändert und bei steigender Außentemperatur die Schaltdifferenz vergrößert. Als Verzögerungsglieder kommen Membrane. Bimetalle od. dgl. in Frage.

Eine andere Einrichtung kann darin bestehen, daß mehrere Zweipunktregler mit unterschiedlicher Schaltdifferenz gekoppelt werden. Eine einfache Umschaltung in Abhängigkeit von der geforderten Leistung setzt jeweils den Zweipunktregler mit der benötigten Schaltdifferenz in Tätigkeit.

Der Einsatz zweier Zweipunktregler mit unterschiedlicher Schaltdifferenz bei einem Heizungskessel ist der

ίο »Technischen Broschüre Kombikessel Serie 350 der Fa. CTC Wärmespeicher AG, Zürich« zu entnehmen. Der Einsatz der Zweipunktregler ist dabei nicht abhängig von der jeweiligen Leistungsanforderung, sondern von der jeweiligen Betriebsweise des Kessels (Sommer- und Winterbetrieb). Eine Vergrößerung der Schaltdifferenz zu unteren Leistungsbereichen hin ist nicht vorgesehen.

Das Diagramm dient zur Veranschaulichung der

Erfindung. Es bezieht sich auf eine gleitende Regelung der Kesselwassertemperatur in Abhängigkeit von der

2ö jeweiligen Außentemperatur für einen Heizkessel aus Gußeisen.

Auf der Abszisse ist die Außentemperatur und auf der Ordinate die benötigte Vorlauftemperatur aufgetragen. Sehr niedrige Außentemperaturen erfordern eine hohe Kesselleistung und somit hohe Vorlauftemperaturen. Höhere, d. h. wärmere Außentemperaturen erfordern eine niedrige Kesselleistung und somit niedrigere Vorlauftemperaturen. Die Einschaltung des Brenners erfolgt jeweils auf der unteren und die Ausschaltung auf der oberen Kurve. In oberen Leistungsbereichen ist die zwischen beiden Kurven liegende Schaltdifferenz gering, in unteren Leistungsbereichen hingegen wesentlich größer, so daß ausreichende Brennerlaufzeiten gewährleistet sind. Die Kurven können auch einen anderen Verlauf haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Kesselwassertemperatur in einer Heizungsanlage mit einem Zweipunktregler mit veränderlicher Schaltdifferenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdifferenz des Zweipunktreglers in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsanforderung zu unteren Leistungsbereichen hin vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdifferenz zu unteren Leistungsbereichen hin kontinuierlich vergrößert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdifferenz zu unteren Leistungsbereichen hin stufenförmig vergrößert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdifferenz zum untersten Leistungsbereich hin auf etwa den doppelten Wert der Schaltdifferenz im obersten Leistungsbereich (ca. 8° C) vergrößert wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltung eines elektronischen Zweipunktreglers ein von der Außentemperatur als der die jeweilige Leistungsanforderung bestimmenden Größe beaufschlagter elektrischer Widerstand eingebaut ist, dessen die Schaltdifferenz beeinflussender Widerst?, ndswert sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur verändert.

6. Einrichtung zur Durchfükcung des Verfahrens nach Ansprach 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Regelkreis eines t,_/draulischen Zweipunktreglers ein von der Außentemperatur als der die jeweilige Leistungsanforderung bestimmenden Größe beaufschlagtes mechanisches Verzögerungsglied eingebaut ist, dessen die Schaltdifferenz beeinflussende Trägheit sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur verändert.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,3 oder 4, gekennzeichnet durch die Koppelung mehrerer Zweipunktregler mit unterschiedlicher Schaltdifferenz, von denen der Zweipunktregler mit der größeren Schaltdifferenz im unteren Leistungsbereich zum Einsatz kommt.