[go: up one dir, main page]

WO2009095010A2 - Heizungsanlage - Google Patents

Heizungsanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2009095010A2
WO2009095010A2 PCT/DE2009/000144 DE2009000144W WO2009095010A2 WO 2009095010 A2 WO2009095010 A2 WO 2009095010A2 DE 2009000144 W DE2009000144 W DE 2009000144W WO 2009095010 A2 WO2009095010 A2 WO 2009095010A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
control
heating
heat source
buffer memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2009/000144
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009095010A3 (de
Inventor
Hans Georg Baunach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hg Baunach & Co KG GmbH
Original Assignee
Hg Baunach & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hg Baunach & Co KG GmbH filed Critical Hg Baunach & Co KG GmbH
Priority to DE112009000754T priority Critical patent/DE112009000754A5/de
Publication of WO2009095010A2 publication Critical patent/WO2009095010A2/de
Publication of WO2009095010A3 publication Critical patent/WO2009095010A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/08Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/082Hot water storage tanks specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/004Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system with conventional supplementary heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00Other central heating systems
    • F24D12/02Other central heating systems having more than one heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/08Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/082Hot water storage tanks specially adapted therefor
    • F24D3/085Double-walled tanks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/31Control of valves of valves having only one inlet port and one outlet port, e.g. flow rate regulating valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/315Control of valves of mixing valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/32Control of valves of switching valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/335Control of pumps, e.g. on-off control
    • F24H15/34Control of the speed of pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/12Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
    • F24H9/133Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/12Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Definitions

  • Regenerative heat sources are on the one hand much less controllable than fossil-heated heat generators. This is especially true for solar systems, but also for biomass combustion, combined heat and power and heat pumps and makes their operation on buffer storage required, in which the regenerative heat is stored until their use.
  • heat especially from solar plants and heat pumps, has only a limited temperature level, which makes heat disproportionately expensive at a high temperature level. Both reasons therefore require the most efficient possible discharge of the buffer storage with the aim of maintaining high temperatures as long as possible and cooling down the medium as quickly as possible and as low as possible.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a device for its implementation, which afford such a discharge and yet can be realized with minimal changes from the current standard of regulations and components. It is solved with the features of the independent claims by connecting the mixer of a high-temperature circuit with at least two of its inputs directly connected to different heights of the buffer memory terminals and upstream of the mixer of one or more low-temperature circuits.
  • a maximum setpoint function is described, which ensures that the downstream mixing circuits are supplied with a sufficiently high temperature level at all times. Due to the gravitational stratification, however, at the same time it is ensured that only as little as necessary is a possibly present higher temperature level accessed.
  • the mixer is controlled solely by its flow temperature by an actuator by means of a 3-point signal, which represents a simple and commercially available form.
  • Another useful application of the invention is to integrate this control into a peak load heat source. It is installed in the drain of the upstream mixer and connected to the mixer control so that its firing is activated only when the mixing valve is fully open to the top of its buffer tank connections.
  • the only part of the buffer store that is charged with fossil-generated heat is the top zone for domestic hot water production.
  • Charging takes place via the connection of a charge pump in the heat source supply, which conveys heated water to the topmost buffer tank connection, which is still above the buffer tank connections, which are connected to the upstream mixing valve.
  • the upstream mixer is fully opened to the top of its buffer connections to perform the charging process with the lowest possible fuel input.
  • the charging circuit is locked in the idle state via gravity brakes or backflow preventer.
  • Figs. 1 to 9 show hydraulic circuit diagrams and Fig. 10 shows a control circuit diagram of a heating system.
  • the Schuttingsanläge 1 according to Figure 1 has essentially five elements, namely a service water buffer 2, a gasbe
  • Circulated water heaters 3 a mixing valve device 4, a high-temperature heating branch 5 and a low-temperature heating branch 6, all of which are connected to each other via a plurality of pipelines.
  • the hot water tank 2 is formed by an upright standing vessel 59 through the top 7 a provided with a valve 8 service water pipe 9 goes off.
  • An interior 10 of the vessel 59 is subdivided by a step insert 11 which separates a service water space 12 from a heating water space 13.
  • the lower portion 60 of the hot water room 12 enclosing a heat exchanger coil 15 is arranged, which is connected with its two ends 16 and 17 to a series connection of a solar collector 18 with a charge pump 19.
  • the service water buffer memory 2 has four further connections 20, 21, 22 and 23, of which the highest connection 20 is connected to a line 27 leading via a connection 24 of an external priority switching valve 25 to a circulating water heater supply 26.
  • a circulating water heater return 30 leading to a heat exchanger 29 of the circulation water heater 3 heated by a burner 28 is indirectly connected to the next lower connection 21 by a line 31 via a series connection of an internal return changeover valve 32 which is capable of assuming a multiplicity of possible intermediate positions besides its two end positions , thus having a mixing function, connected to a circulation pump 33.
  • a fuel, preferably gas supply line 61 to the burner 28 is provided with a solenoid valve having a burner control 62 and the circulation pump 33 with a motor 63. Both switching valves 25 and 32 have an actuator 64 and 65, respectively.
  • a side wall On a side wall
  • two temperature sensors 66 and 67 are arranged at different heights and a further temperature sensor 68 is arranged on the circulating water supply line 26, all of which are connected via sensor lines 69 to a controller 70.
  • a setpoint is given to the controller 70 via a setpoint generator 71, namely the size of a temperature difference (between the values of the temperature sensors 66 and 67).
  • the controller 70 acts via control lines 72 on the control valve of the burner control 62 and the actuators 64 and 65 and the motor 63 a.
  • the circulating pump 33 may moreover have a pressure regulator which measures the differential pressure via the pump 33 in the lines 26/31 with a sensor, compares with a presettable at a setpoint generator on the controller value and regulates to a differential pressure of about 2oo mbar corresponding to 2m water column.
  • the mixing valve device 4 With the circulating water heater 26 is further connected via a connected to a further terminal 34 of the external Vbrrangumschaltventiles 25 line 35, the mixing valve device 4 directly via a check valve 73.
  • the line 35 passes through the mixing valve device 4, wherein in the mixing valve device 4 downstream of a line branch 36, a gravity brake or a backflow preventer or check valve 58 is located.
  • the at the output 38, in which there is a further inspection valve 73, from the mixing valve device 4 continuing line 35 leads to the Hochtemperatursammlungzweig 5, which consists of a parallel connection of a plurality of each provided with a thermostatic valve 39 radiators and / or convectors 40.
  • a return line 41 of the high-temperature heating branch 5 leads via a further inspection valve 73 to a branching point 42 arranged in the mixing valve device 4 and then continues via a pressure regulating valve 82 to a further branching point 43 and then to the connection 22 at the hot water storage tank 2.
  • the parallel connection of all radiators or convectors 40 is mit-
  • a line 46 provided with a gravity brake or a non-return valve or check valve 45 leads within the mixing valve device 4 to a first input (El) of the actual mixing valve 47 which can be actuated by a servomotor 37 and which has two further inputs (E2 and E3) , of which the entrance E3 is closed, but can be opened and used for other applications.
  • the input E2 is connected to the branching point 42 in the return line 41 via a gravity brake or a backflow preventer or check valve 55.
  • An output A of the actual mixing valve 47 is connected via a line 48 with a counter-current acting plate heat exchanger 49, which is part of the low-temperature heating branch 6.
  • the low-temperature heating branch 6 has on the secondary side a circuit 51, which consists of a series connection of a secondary side 52 of the plate heat exchanger 49 with one or more, each provided with a further thermostatic valve 39, Boden2020sch Siemens 53 with a circulation pump 54, the two further revision valves 73 are connected.
  • the temperature of the flow in the line 75 in the low-temperature heating branch 6 is measured by a temperature sensor 76.
  • the heating system of Fig. 1 with the buffer memory 2, which is regeneratively heated by way of example via a solar system 18 and in the interior 10 is a drinking water tank, has the following function: Due to the thermal expansion and gravity collects in lean, upright vessels, the hotter water above and the colder water below.
  • the buffer memory 2 has four terminals 20 to 23 located at different heights, so that a total of three temperature zones are created between every two of these terminals.
  • the aim of regenerative heat utilization must be to heat the topmost hot zone as quickly as possible and to keep it hot for as long as possible, while the lowest cold zone must be cooled down as quickly as possible and kept cold as long as possible.
  • a circulation water heater 3 with a switching valve (RUV) 32 designed as a mixing valve for domestic hot water preparation in its return therefore has an external second changeover valve (VUV) 25 downstream, which now in the domestic hot water preparation is the uppermost connection 20 of the buffer 2 with the flow 26 of the Circulation water heater 3 connects, so that the hot zone can be heated as quickly as possible.
  • VUV second changeover valve
  • the fuel-based heat is introduced only in the uppermost hot zone of the buffer memory 2, which thereby reaches the required minimum temperature as quickly as possible. This is measured by the hot water storage temperature sensor 66, which is mounted between the two uppermost ports 20 and 21.
  • the circulation water heater 3 goes into heating mode and the changeover valve (VUV) 25 is switched over by the controller 71.
  • VUV changeover valve
  • two heating circuits, a low-temperature 5 and a high-temperature heating circuit 6 are to be supplied. The here shown 23.m.03
  • special multi-way mixing manifold 4 has three connections to the heat generators and uses the return line 41 of the high-temperature circuit 5 as a flow 48 for the system separation of the low-temperature circuit.
  • the uppermost connection of the mixing valve device 4 is connected in heating operation via the changeover valve (VUV) 25 to the flow 26 of the circulating water heater 3.
  • VUV changeover valve
  • Its built-in pump 33 transports the hot supply water via a gravity brake or a rinseverhinderer 58 in the flow of the high temperature circuit 5.
  • a parallel to its heating surfaces 40 pressure-controlled overflow valve 74 can ensure the minimum circulation and the differential pressure across the heating surfaces 40 and the low-temperature mixing valve 47 to typical l-2mWS or 100-200mbar limit.
  • a differential pressure-controlled pump 33 'in the circulating water heater 3 can be used. From the return of the high-temperature circuit, the still warm heating water passes through a second pressure-controlled overflow valve to the middle connection of the mixing valve 47 and from there to the third upper buffer memory connection 22.
  • This pressure-controlled overflow valve generates about a pressure drop of 0.6mWS or 60mbar, which also the heating water without further pump flow through the system separation.
  • the 3/2-way mixing valve has three inputs El to E3 and an output A: El connects the output to the hot flow 30 from the circulating water heater 3, E2 with the pressure-side part high-temperature return 41 and the input E3 is permanently closed, so that the valve in this position interrupts the flow of water to the outlet.
  • the actuator of the 3/2-way mixing valve is controlled via a conventional 3-point signal, which regulates the flow temperature behind the system separation. While the unneeded excess of the high-temperature return flows back to the third uppermost buffer store connection via the pressure-controlled overflow valve, the cold return from the system separation of the low-temperature circuit returns to the lowest buffer store connection 23.
  • the circulating water heater usually has a control with at least one integrated flow sensor (VFint), an outside temperature sensor (AF) and a WWSF as sensors and a burner control with fuel valve, an actuator of the switching valve RUV and the integrated circulation pump 33 as actuators.
  • VFint integrated flow sensor
  • AF outside temperature sensor
  • WWSF burner control with fuel valve
  • RUV actuator of the switching valve
  • RUV integrated circulation pump 33
  • the desired value of the flow temperature control is usually derived depending on the weather by means of a heating curve from the outside temperature, which is also usually time-dependent.
  • another control loop with a second heating curve and a second flow sensor is added, which is controlled by a 3-point signal and the actuator of the mixing valve in its flow temperature.
  • the invention is to use the now useless switching valve RUV as a mixing valve in the return (RMV) of the circulation water heater and thereby use economically.
  • the actuator already allows a variety of intermediate positions, such as stepper motors.
  • the circulating water heater with its return can access a mixture of the second uppermost buffer connection and the high-temperature circuit return or the third uppermost buffer connection and thereby also regulate its own flow temperature in a lowering manner.
  • the process water storage space 12 is omitted within the step insert 11, the service water is heated in a continuous process by a pipe connecting the lines 9 and 14 81.
  • the domestic hot water preparation takes place here via the helical tube heat exchanger 81 lying in the buffer storage 3, for example made of stainless steel corrugated pipe. Even such combination buffers are widely used.
  • the low temperature mixer 47 is exemplified as a 3x4 multi-way mixing manifold without system separation. Its 3/3-way mixer supplies the low-temperature feed either from a mixture of hot circulation water heater feed 35 with warm high-temperature return 41 or from warm high-temperature return 41 with cold low-temperature return 50. The difference resulting from different water flows can flow in both directions to the middle of the three lower buffer ports 22.
  • This method of heat removal is also a patent pending (DP 102 45 572.4) and ensures by two-zone discharge for the described rapid cooling of the lowest cold zone with simultaneous extension of the service life of the middle hot zone of the buffer memory. 2
  • the service water storage space 12 is again present, but the line 41 is omitted, the line 50 is led to a junction 83 downstream of the pressure control valve 82 into the line 41.
  • Fig. 3 shows a further embodiment, a buffer memory 3 with internal domestic hot water tank.
  • the low-temperature circuit 6 is supplied via a 2x4 multi-way mixing manifold.
  • this also uses the high-temperature circuit return 41 to supply the system separation of the low-temperature circuit 6 with the already described 3/2-way valve, but in contrast to the 3x4 valve only two connections to the heat generators, by the middle and the lower Connecting the 3x4-jet merges to a common port.
  • This method of heat extraction is also a patent pending (DP 102 45 571.6). Due to its only two ports, this distribution device is particularly suitable for buffer memory, which have only three ports and consequently can not be operated in the heating operation on the described two-zone discharge. The second lowest connection of the buffer can therefore be omitted.
  • FIG. 4 shows the possibility that the circuit according to FIG. 2 can be combined with the simplified version of the piping according to FIG. 3 and that the plate heat exchanger 49 can be dispensed with if the otherwise closed input E3 is connected to a junction 84 in FIG the line 50 is connected.
  • Fig. 4 shows as another embodiment again a buffer memory 2 with an integrated tube coiled heat exchanger 81 for domestic hot water preparation.
  • the low-temperature mixer 47 is shown by way of example as a 2x4 multi-way mixing manifold without system separation. Its 3/3-way mixer supplies the low-temperature feed either from a mixture of hot circulating water heaters.
  • the service water buffer 2 is formed as a stratified storage and the lines 31 and 41 are equipped with a larger height with outlet openings 84, 85 provided muzzle tubes 86 and 87.
  • FIG. 5 finally shows an embodiment in which the internal change-over mixing valve 32 of the circulating water heater 3 is used as a reflux mixing valve with only a single heating circuit.
  • the buffer memory 2 suction and mouth tubes 101 and 103 are shown with devices 102 and 104 for breaking the mechanical pulse, which is why such buffer memory are also called layer memory.
  • the control device 70 From the control device 70 then eliminates the measuring and control device of the low-temperature circuit 6. Since this simpler case describes the standard, it is customary to distribute these components as expansion accessories of the scheme.
  • FIGS. 6 to 9 Shown here are the same heat distributions as previously in FIGS. 1 to 4, wherein in FIG Contrary to these here no circulating water heater 3 is required for reheating, which is especially in connection with pellet boilers and heat pumps on compression basis of practical importance. Especially with heat pumps, care must be taken to ensure a careful handling of hot water, as the thermodynamic efficiency of these machines decreases sharply with increasing flow temperature. It is therefore of interest to access only the lowest possible connection 21 of the buffer store 2 during the removal of heat and, in the first place, to extract all usable heat from the lower heating zone at a lower temperature level.
  • Fig. 6 shows, for example, a buffer memory 2 with four terminals, the domestic hot water is made via a conventional external heat exchanger station.
  • the 3-way mixer 32 upstream of the 3x4 multi-way mixing manifold 47 supplies the high-temperature circuit 5 with a mixture of the second-highest buffer connection 21 with the high-temperature return 41.
  • the pump 33 connected downstream of the 3-way mixer conveys the heating water through the 3x4 multi-way mixing manifold 47 so that it is also available to the 3/2-way valve as a hot flow at its input El.
  • the differential-pressure-controlled overflow valve typically: 0.6mWS or ⁇ Ombar
  • warm high-temperature return 41 is also available at input E2 of the 3/2-way valve.
  • the system separation at the output A of the 3/2-way valve is thus again supplied without primary pump either from a mixture of these two temperatures (3-way mixture) or from the throttled high-temperature return alone (2-way throttling).
  • the differential pressure-controlled overflow valve in the high-temperature circuit limits the differential pressure across the 3/2-way valve, which can also be achieved with a differential pressure-controlled pump 33 in the high-temperature circuit.
  • the difference-temperature switching valve 77 shown in the return to the lowest buffer memory port 23 is only an option and is not part of the invention.
  • Fig. 7 shows as another embodiment, the same politicianser- zeuger- and buffer memory arrangement, the 3x4 multi-way mixing manifold 4 the low temperature circuit 6 without system separation via its 3/3-way mixer 47 either a mixture of hot water from the second-highest Buffer storage port 21 supplied with the high-temperature return 41 or from a mixture of high-temperature return 41 with low-temperature return 50.
  • the high-temperature circuit pump 33 of the mixing device can be followed.
  • the high-temperature circuit 5 can be separately switched on and off by the controller 70 by switching off its pump 33 independently of the respective setpoint.
  • FIG. 8 shows a 2x4 multi-way mixing manifold 4 as a low-temperature mixing and distribution device.
  • the two lower connections of the 3 ⁇ 4-jet multipath mixing manifold are combined to form a common connection led out.
  • Fig. 8, however, in contrast to Fig. 3 shows the connection to a buffer with four terminals. The connection of a buffer with only three connections was thus analogous to FIG. 3.
  • FIG. 9 finally shows as a low-temperature mixing and distribution device a 2x4 multi-way mixing manifold.
  • the two lower connections of the 3 ⁇ 4 multiway mixing distributor are brought out together to form a common connection.
  • Fig. 9, however, unlike Fig. 4 shows the connection to a buffer with four terminals. The connection of a buffer with only three connections was thus analogous to FIG. 4.
  • the structure of the regulator 70 is shown in FIG. 10 as follows: An outside temperature sensor 86 is connected via a line 87 both to a heating curve former 88 for the high-temperature heating branch 5 and to a second (or further) heating curve former 89 for the low-temperature heating branch 6 from the actual value of the outside temperature, form setpoint values for the flow temperatures. These are shifted in parallel by a timer 90 via a line 91 (lowered). The outputs of the two heating curves 88 and 89 are connected to a discriminator 92 which selects the higher or highest of the pending setpoints from the one or more heating curves 88-89.
  • the output of the discriminator 92 each forms an input of one of the individual controllers 93 to 95, of which the individual controller 93 is a proportional controller, which makes the Characteristics 96 identifies, while the single controller 94 is a three-point controller, which makes the Characteristics 97 makes recognizable and the single controller 95th another three-point controller is what makes the Characteristics 98 recognizable.
  • the output of the individual regulator 93 is connected to the Benner control 62, the output of the individual regulator 94 is connected to the drive 64 of the internal change-over mixing valve 32 of the circulating water heater 3 and the output of the individual regulator 95 is connected to the drive 99 of the internal actual mixing valve 47.
  • the controller just described has the following function: How to modify the existing control of the circulating water heater 3, Fig. 10. From the outside sensor AF 86, the outside temperature reaches the two time-dependent heating curves 88 and 89 of the high and low temperature circuits 5 and 6, with the two time and outside temperature-dependent setpoint values of the respective flow temperature are calculated. While the setpoint of the low temperature circuit 6 directly compared with the actual value and the control deviation via a 3-point signal acts on the low-temperature circuit mixing device, the setpoint of the high-temperature circuit 6 is first adjusted via a maximum function in the discriminator 92 with the setpoint of the low-temperature circuit 6 , This function only passes the maximum value of all inputs to the output of two or more input signals.
  • the return mixing valve 32 as an upstream mixing valve not only affects the flow temperature of the high-temperature circuit 5, but also the flow temperature of the downstream low-temperature circuit 6 and its mixing device 47.
  • the setpoint of the high-temperature circuit 5 would be smaller than that of the low-temperature circuit, depending on the time 6, the downstream low temperature circular mixer 47 would no longer be able to meet the requirement of its circuit.
  • the maximum function ensures that the requirement of the downstream mixing circuit is taken into account from the outset. This expressly applies to several downstream low-temperature circuits.
  • the maximum setpoint thus formed reaches the controller 94, which controls the mixing valve 32 by means of a 3-point signal 97 and controls the burner 28 of the circulating water heater 3 via a proportional signal shown here as an example for a modulating system , in which
  • ⁇ -c9f7hlatt is ensured by a suitable release that initially 2 by removing the mixing valve 32, the buffer memory 2 existing regenerative heat is removed before using new fuel in the circulating water heater 3.
  • the particular economic benefit of the invention is thus to describe a method and a device that make it possible to use regenerative heat as efficiently as comfortable using components that are already included today in some of the large-scale products (circulating water heater), what greatly increases their economic benefits.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einem Pufferspeicher (2), der sowohl von einer regenerativen ersten Wärmequelle (18) als auch von einer mit einem internen rücklaufseitig angeordneten Mischventil (32) und einem von ihr stromab angeordneten Umwälzpumpe (33) versehenen Umlaufwasserheizer beheizbar ist, ferner mit einem Hochtemperaturheizzweig (5) und einem über eine Mischventileinrichtung (4) gespeisten Niedertemperaturheizzweig (6), bei dem Istwerte von der Vorlauftemperatur des Umlaufwasserheizers (3), der Vorlauftemperatur wenigstens einer der Heizzweige (6) und der Aussentemperatur als Sollwert zum Vergleich berücksichtigt werden und bei dem bei einer Regelabweichung im Sinne einer grosseren Wärmeanforderung zunächst das interne rücklaufseitig angeordnete Mischventil (32) verstellt wird und bei Erreichen dessen Entstellung danach die Wärmelieferung des Umlaufwasserheizers (3) erhöht wird.

Description

.
HG Baunach GmbH & Co KG 1604/09
Rheinstr. 7 28. Januar 2009
41 836 Hückelhoven
Steuerung oder Regelung zum Betreiben einer Heizungsanlage
Regenerative Wärmequellen sind zum Einen wesentlich schlechter steuerbar als fossil beheizte Wärmeerzeuger. Dies gilt im Besonderen für Solaranlagen, aber auch für Biomassefeuerungen, Kraft-Wärme-Kopplungen und Wärmepumpen und macht deren Betrieb an Pufferspeichern erforderlich, in denen die regenerativ gewonnene Wärme bis zu ihrer Nutzung gespeichert wird. Zum Anderen verfügt Wärme besonders aus Solaranlagen und Wärmepumpen nur über ein begrenztes Temperaturniveau, was Wärme auf hohem Temperaturniveau überproportional kostbar macht. Beide Gründe erfordern also eine möglichst effiziente Entladung des Pufferspeichers mit dem Ziel, hohe Temperaturen möglichst lange zu erhalten und mittlere schnellst- und tiefstmöglich abzukühlen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zu dessen Durchführung aufzuzeigen, welche eine derartige Entladung leisten und sich dennoch mit möglichst geringen Veränderungen aus dem heutigen Standard an Regelungen und Komponenten verwirklichen lässt. Sie wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, indem der Mischer eines Hochtemperaturkreises mit mindestens zweien seiner Eingänge direkt mit auf verschiedenen Höhen des Pufferspeichers liegenden Anschlüssen verbunden und dem Mischer eines oder mehrerer Niedertemperaturkreise vorgeschaltet wird. -2-
Um die Abhängigkeit der nachgeschalteten Niedertemperaturmischkreise zu berücksichtigen, wird eine Maximum-Sollwert-Funktion beschrieben, die sicherstellt, dass zu jeder Zeit die nachgeschalteten Mischkreise mit einem ausreichend hohen Temperaturniveau versorgt werden. Durch die gravitationsbedingte Schichtung aber ist gleichzeitig sichergestellt, dass nur so wenig wie nötig auf ein ggf. vorhandenes höheres Temperaturniveau zugegriffen wird. Hierzu wird der Mischer allein nach seiner Vorlauftemperatur durch einen Stellantrieb mittels eines 3-Punkt-Signals geregelt, was eine einfache und handelsübliche Form darstellt.
Eine weitere nützliche Anwendung der Erfindung besteht darin, diese Regelung in einer Spitzenlastwärmequelle zu integrieren. Sie wird im Abfluss des vorgeschalteten Mischers installiert und so mit der Mischerregelung verbunden, dass ihre Feuerung erst aktiviert wird, wenn das Mischventil vollständig zum obersten seiner Pufferspeicheranschlüsse geöffnet ist. Der einzige Teil des Pufferspeichers, der mit fossil erzeugter Wärme beladen wird, ist die oberste Zone zur Trinkwarmwasserbereitung. Die Beladung geschieht über die Zuschal- tung einer Ladepumpe im Wärmequellenvorlauf, die aufgeheiztes Wasser in den obersten Pufferspeicheranschluss fördert, der noch oberhalb der Pufferspeicheranschlüsse liegt, die mit dem vorgeschalteten Mischventil verbunden sind. Hierzu wird der vorgeschaltete Mischer voll zum obersten seiner Pufferanschlüsse geöffnet, um den Ladevorgang mit dem geringstmöglichen Brennstoffeinsatz durchzuführen. Der Ladekreis ist im Ruhezustand über Schwerkraftbremsen bzw. Rückflussverhinderer abgesperrt.
ümlaufwasserheizer sind in der Heizungsteσhnik sehr verbreitet und werden zunehmend als Spitzenlastwärmequellen mit Pufferspeichern kombiniert. Die meisten dieser Geräte besitzen ein im Geräterücklauf integriertes Umschaltventil (RUV) , mit dem von der Betriebsart "Heizen" in die Betriebsart "Warmwasserbereitung" umgeschaltet wird. Bei der Kombination mit Pufferspeichern ist jedoch eine Platzierung des
-3-
Ersatzblatt ö. Ot
-3-
Umschaltventils im Vorlauf (VUV) vorteilhaft, da nur hier der Durch- fluss von der Heizungsanlage zu dem beschriebenen obersten Pufferan- schluss umgeleitet werden kann. Durch den Einbau eines zusätzlichen externen Umschaltventils (VUV) im Vorlauf des Umlaufwasserheizers wird das ursprüngliche, im Geräterücklauf integrierte Umschaltventil (RUV) nutzlos . Indem man ihm die bereits beschriebene Funktion eines vorgeschalteten Mischventils zuweist, was durch einfache Anpassung seiner Steuerung möglich ist, wird eine besonders wirtschaftliche Anwendung der Erfindung gezeigt. Dies gilt umso mehr, als dass viele Rücklaufumschaltventile bereits heute mit Antrieben ausgestattet sind, die eine Vielzahl von Zwischenstellungen ermöglichen, was für eine Mischfunktion unerlässlich ist. Diese Funktionsumstellung ist besonders auch dann von Nutzen, wenn nur ein einziger Heizkreis betrieben werden soll . Auf diese Weise können Gerätekonzepte grosser Serien flexibel und mit geringem Aufwand den Bedürfnissen sich ändernder Marktanforderungen angepasst werden.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche .
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 10 der Zeichnungen näher erläutert.
Von diesen zeigen die Fig. 1 bis 9 hydraulische Schaltbilder und die Fig. 10 ein regelungstechnisches Schaltbild einer Heizungsanlage.
Alle in den Zeichnungen oder der nachfolgenden Beschreibung verwendeten Bezugszeichen bedeuten die gleichen Einzelheiten.
Die Heizungsanläge 1 gemäss Figur 1 weist im Wesentlichen fünf Elemente auf, nämlich einen Brauchwasserpufferspeicher 2, einen gasbe-
-4-
Figure imgf000006_0001
-4- heizten Umlaufwasserheizer 3, eine Mischventileinrichtung 4, einen Hochtemperaturheizzweig 5 und einen Niedertemperaturheizzweig 6, die alle über eine Vielzahl von Rohrleitungen miteinander verbunden sind.
Der Brauchwasserspeicher 2 ist von einem hochkant stehenden Gefäss 59 gebildet, durch dessen Oberseite 7 eine mit einem Ventil 8 versehene Brauchwasserleitung 9 abgeht. Ein Innenraum 10 des Gefässes 59 ist durch einen Stufeneinsatz 11 unterteilt, der einen Brauchwasserraum 12 von einem Heizwasserräum 13 abtrennt. In den unteren Bereich 60 des Brauchwasserraumes 12 mündet eine Kaltbrauchwasserzulaufleitung 14.
Im Heizwasserraum 13 ist, den unteren Bereich 60 des Brauchwasserraumes 12 umschliessend, eine Wärmetauscherrohrschlange 15 angeordnet, die mit ihren beiden Enden 16 und 17 an eine Reihenschaltung eines Sonnenkollektors 18 mit einer Ladepumpe 19 angeschlossen ist. Der Brauchwasserpufferspeicher 2 weist vier weitere Anschlüsse 20, 21, 22 und 23 auf, von denen der höchstgelegene Anschluss 20 mit einer über einen Anschluss 24 eines externen Vorrangumschaltventiles 25 zu einem Umlaufwasserheizervorlauf 26 führenden Leitung 27 verbunden ist. Ein zu einem von einem Brenner 28 beheizten Wärmetauscher 29 des Umlaufwasserheizers 3 führender Umlaufwasserheizerrück- lauf 30 ist mit dem nächsttiefergelegenen Anschluss 21 durch eine Leitung 31 mittelbar über eine Reihenschaltung eines internen Rücklaufumschaltventiles 32 , das ausser seinen beiden Endstellungen auch eine Vielzahl möglicher Zwischenstellungen einzunehmen imstande ist, also eine Mischfunktion aufweist, mit einer Umwälzpumpe 33 verbunden.
Eine Brennstoff- vorzugsweise Gaszufuhrleitung 61 zum Brenner 28 ist mit einer ein Magnetventil aufweisenden Brennersteuerung 62 und die Umwälzpumpe 33 mit einem Motor 63 versehen. Beide Umschaltventile 25 und 32 weisen einen Stellantrieb 64 bzw. 65 auf. An einer Seitenwand
-5-
Ersatz des Brauchwasserpufferspeichers 2 sind in unterschiedlichen Höhen zwei Temperaturfühler 66 und 67 und an der Umlaufwasservorlauflei- tung 26 ein weiterer Temperaturfühler 68 angeordnet, die alle drei über Fühlerleitungen 69 mit einem Regler 70 verbunden sind. Ein Sollwert wird dem Regler 70 über einen Sollwertgeber 71 und zwar die Grosse einer Temperaturdifferenz (zwischen den Werten der Temperaturfühler 66 und 67) vorgegeben. Der Regler 70 wirkt über Stelleitungen 72 auf das Stellventil der Brennersteuerung 62 und die Stellantriebe 64 und 65 sowie den Motor 63 ein.
Die Umwälzpumpe 33 kann darüberhinaus einen Druckregler aufweisen, der den Differenzdruck über die Pumpe 33 in den Leitungen 26/31 mit einem Fühler misst, mit einem an einem Sollwertgeber am Regler vorgebbaren Wert vergleicht und auf einen Differenzdruck von etwa 2oo mBar entsprechend 2m Wassersäule regelt.
Mit dem Umlaufwasserheizervorlauf 26 ist weiterhin über eine an einen weiteren Anschluss 34 des externen Vbrrangumschaltventiles 25 angeschlossene Leitung 35 die Mischventileinrichtung 4 unmittelbar über ein Revisionsventil 73 verbunden. Die Leitung 35 geht durch die Mischventileinrichtung 4 hindurch, wobei sich in der Mischventileinrichtung 4 stromab einer LeitungsVerzweigung 36 eine Schwerkraftbremse oder ein RückflussVerhinderer oder Rückschlagventil 58 befindet. Die sich am Ausgang 38, in dem sich ein weiteres Revisionsventil 73 befindet, aus der Mischventileinrichtung 4 fortsetzende Leitung 35 führt zu dem Hochtemperaturheizzweig 5, der aus einer Parallelschaltung einer Vielzahl von je mit einem Thermostatventil 39 versehenen Radiatoren und/oder Konvektoren 40 besteht. Eine Rücklaufleitung 41 des Hochtemperaturheizzweiges 5 führt über ein weiteres Revisionsventil 73 zu einer in der Mischventileinrichtung 4 angeordneten Verzweigungsstelle 42 und setzt sich anschliessend über eiin Druckregelventil 82 zu einer weiteren Verzweigungsstelle 43 und danach zu dem Anschluss 22 am Brauchwasserspeicher 2 fort. Die Parallelschaltung sämtlicher Radiatoren oder Konvektoren 40 ist mit-
-6-
Ersatzblatt tels eines Druckregelventiles 74 überbrückt, welches direkt an die Leitungen 35 und 41 angeschlossen ist. Die weitere Verzweigungsstelle 43 ist mittels einer Leitung 44 mit einem weiteren Anschluss des internen Rücklaufumschaltventiles 32 verbunden.
Von der LeitungsVerzweigung 36 führt innerhalb der Mischventileinrichtung 4 eine mit einer Schwerkraftbremse oder einem Rückflussverhinderer oder Rückschlagventil 45 versehene Leitung 46 zu einem ersten Eingang (El) des eigentlichen von einem Stellmotor 37 betätigbaren Mischventiles 47 , das noch zwei weitere Eingänge (E2 und E3) besitzt, von denen der Eingang E3 verschlossen ist, aber für andere Verwendungsfälle geöffnet und verwendet werden kann. Der Eingang E2 ist über eine Schwerkraftbremse oder einen RückflussVerhinderer oder Rückschlagventil 55 mit der Verzweigungsstelle 42 in der Rücklaufleitung 41 verbunden. Ein Ausgang A des eigentlichen Mischventiles 47 ist über eine Leitung 48 mit einem im Gegenstromprinzip wirkenden Plattenwärmetauscher 49 verbunden, der Teil des Niedertemperatur- heizzweiges 6 ist. Rücklaufseitig ist der Plattenwärmetauscher 46 mit einer durch die Mischventileinrichtung 4 hindurchgehenden Leitung 50 verbunden, die zum Anschluss 23 führt. Der Niedertemperatur- heizzweig 6 weist sekundärseitig einen Kreis 51 auf, der aus einer Serienschaltung einer Sekundärseite 52 des Plattenwärmetauschers 49 mit einer oder mehreren, mit je einem weiteren Thermostatventil 39 versehenen, Fussbodenheizschlangen 53 mit einer Umwälzpumpe 54 besteht, die über zwei weitere Revisions-ventile 73 angeschlossen sind. Die Temperatur des Vorlaufs in der Leitung 75 im Niedertemperaturheizzweig 6 wird von einem Temperatur-fühler 76 gemessen.
In der Leitung 50 befindet sich zwischen dem Auslass an der Mischventileinrichtung 4 und dem Anschluss 23 ein Umschaltventil 77, dessen Antrieb 78 von einem Temperaturfühler 79 betätigbar ist, welcher seinen gemessenen Wert mit einem von einem Sollwertgeber 80 eingestellten Wert vergleicht.
-7-
ErsatzbJatt 2 8. %h. ϊ
-7-
Die Heizungsanlage nach Fig. 1 mit dem Pufferspeicher 2, der beispielhaft über eine Solaranlage 18 regenerativ beheizt wird und in dessen Inneren 10 sich ein Trinkwarmwasserbehälter befindet, besitzt folgende Funktion: Aufgrund der Wärmeausdehnung und Schwerkraft sammelt sich bei schlanken, hochkant stehenden Gefässen das heissere Wasser oben und das kältere Wasser unten. Der Pufferspeicher 2 verfügt über vier auf verschiedenen Höhen liegende Anschlüsse 20 bis 23, sodass dadurch zwischen je zweien dieser Anschlüsse insgesamt drei Temperaturzonen entstehen. Ziel einer regenerativen Wärmenutzung muss es sein, die oberste Heisszone schnellstmöglich zu erhitzen und so lange wie möglich heiss zu erhalten, während die unterste Kaltzone so schnell wie möglich abgekühlt und so lange wie möglich kalt gehalten werden muss . Einem Umlaufwasserheizer 3 mit einem zur Trinkwarmwasserbereitung in seinem Rücklauf integrierten als Mischventil ausgebildeten Umschaltventil (RUV) 32 wird daher im Vorlauf ein externes zweites Umschaltventil (VUV) 25 nachgeschaltet, welches jetzt in der Trinkwarmwasserbereitung den obersten Anschluss 20 des Pufferspeichers 2 mit dem Vorlauf 26 des Umlaufwasserheizers 3 verbindet, so dass die Heisszone schnellstmöglich aufgeheizt werden kann. Dies geschieht am besten dadurch, dass der Rücklauf 30 des Umlaufwasserheizers 3 mit dem zweitobersten Anschluss 21 verbunden wird, wozu man das Umschaltventil RUV 32 in die entsprechende Stellung bringt. Auf diese Weise wird die brennstoffbasierte Wärme nur in die oberste Heisszone des Pufferspeichers 2 eingebracht, die dadurch schnellstmöglich die geforderte Mindesttemperatur erreicht. Diese wird durch den Warmwasser-Speichertemperaturfühler 66 gemessen, der zwischen den beiden obersten Anschlüssen 20 und 21 angebracht ist.
Ist die in der Regel vorrangige Trinkwarmwasserbereitung abgeschlossen, geht der Umlaufwasserheizer 3 in den Heizbetrieb über und das Umschaltventil (VUV) 25 wird vom Regler 71 umgeschaltet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind zwei Heizkreise, ein Niedertemperatur- 5 und ein Hochtemperaturheizkreis 6 zu versorgen. Der hier darge- 23. m.03
-8- stellte spezielle Mehrwege-Mischverteiler 4 hat drei Anschlüsse zu den Wärmeerzeugern und nutzt den Rücklauf 41 des Hochtemperatur- kreises 5 als Vorlauf 48 für die Systemtrennung des Niedertemperaturkreises . Der oberste Anschluss der Mischventileinrichtung 4 ist im Heizbetrieb über das Umschaltventil (VUV) 25 mit dem Vorlauf 26 des Umlaufwasserheizers 3 verbunden. Dessen eingebaute Pumpe 33 transportiert das heisse Vorlaufwasser über eine Schwerkraftbremse bzw. einen RückflussVerhinderer 58 in den Vorlauf des Hochtemperaturkreises 5. Ein zu seinen Heizflächen 40 parallel geschaltetes druckgeregeltes Überströmventil 74 kann dabei den Mindestumlauf sichern und den Differenzdruck über den Heizflächen 40 und dem Niedertemperatur-Mischventil 47 auf typische l-2mWS bzw. 100-200mbar begrenzen. Alternativ dazu kann auch eine differenzdruckgeregelte Pumpe 33' im Umlaufwasserheizer 3 eingesetzt werden. Aus dem Rücklauf des Hochtemperaturkreises gelangt das noch warme Heizungswasser über ein zweites druckgeregeltes Überströmventil zum mittleren Anschluss des Mischventiles 47 und von dort zum drittobersten Puffer- speicheranschluss 22. Dieses druckgeregeltes Überströmventil erzeugt etwa einen Druckabfall von 0,6mWS bzw. 60mbar, der das Heizungswasser auch ohne weitere Pumpe durch die Systemtrennung fliessen lässt. Das 3/2-Wege-Mischventil besitzt drei Eingänge El bis E3 und einen Ausgang A: El verbindet den Ausgang mit dem heissen Vorlauf 30 aus dem Umlaufwasserheizer 3, E2 mit dem druckseitigen Teil Hochtemperaturrücklaufes 41 und der Eingang E3 ist dauerhaft verschlossen, so dass das Ventil in dieser Stellung den Wasserdurchsatz zum Ausgang unterbricht. Dadurch ist es möglich, die am Ausgang angeschlossene Systemtrennung entweder durch eine Mischung von heissem Vorlaufwasser aus dem Umlaufwasserheizer und warmem Hochtemperaturkreis-Rücklauf zu regeln (3-Wege-Mischbetrieb) oder aber durch eine Drosselung des Durchsatzes von Hochtemperaturkreis-Rücklauf (2-Wege-Drosselbe- trieb) . Dies hat die beiden Vorteile, dass erstens eine Pumpe vor der Systemtrennung eingespart und zweitens eine niedrige Rücklauf- temperatur aus der Systemtrennung erreicht wird. Dieses Verfahren und seine Vorrichtung sind zum Patent (Az. 10 2007 059 750.0) ange-
-9- meldet. Der Stellantrieb des 3/2-Wege-Mischventils wird über ein herkömmliches 3-Punkt-Signal angesteuert, womit die Vorlauftempe- ratur hinter der Systemtrennung geregelt wird. Während der nicht benötigte Überschuss des Hochtemperatur-Rücklaufes über das druckgeregelte Überströmventil zum drittobersten Pufferspeicheranschluss zurückfliesst, gelangt der kalte Rücklauf aus der Systemtrennung des Niedertemperaturkreises zum untersten Pufferspeicheranschluss 23 zurück.
Auf seinem Weg dorthin kann optional ein in vielen Solaranlagen übliches Differenz-Temperatur-Umschaltventil (DTU) eingesetzt werden. Dieses wird von einer Differenz-Temperatur-Steuerung (DTS) angesteuert und führt das Heizungswasser nur dann in den Pufferspeicher, wenn der Rücklauf kälter ist als die Kaltzone des Pufferspeichers . Dies ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird nur beispielhaft gezeigt. Der Umlaufwasserheizer verfügt üblicherweise über eine Regelung mit mindestens einem integrierten Vorlauffühler (VFint) , einem Aussentemperaturfühler (AF) und einem WWSF als Sensoren sowie eine Brennersteuerung mit Brennstoffventil , einen Stellantrieb des Umschaltventiles RUV und die integrierte Umwälzpumpe 33 als Aktoren. Dabei wird der Sollwert der Vorlauftemperaturregelung üblicherweise witterungsabhängig mittels einer Heizkurve aus der Aussentemperatur abgeleitet, die ebenfalls üblicherweise zeitabhängig ist. Durch Einsatz des zweiten Niedertemperaturkreises kommt ein weiterer Regelkreis mit einer zweiten Heizkurve und einem zweiten Vorlauffühler hinzu, der über ein 3-Punkt-Signal und den Stellantrieb des Mischventils in seiner Vorlauftemperatur geregelt wird.
Da die hier als optimal beschriebene Beladung der Heisszone des Pufferspeichers 2 nicht über ein im Rücklauf eingebautes Umschaltventil RUV möglich ist, wird dieses werkseitig integrierte Bauteil durch das hier beschriebene Umschaltventil VUV nutzlos . Jedoch ist es eine Anforderung der Effizienz und des Komforts , sämtliche Heizkreise in ihrer Vorlauftemperatur regeln zu können. Zwar kann nämlich der Um-
-10-
ErcafThlatt .
-10- laufwasserheizer 3 bei einem entleerten Pufferspeicher 2 durch Nachheizen die Vorlauftemperatur anheben, nicht jedoch bei einem vollen Pufferspeicher diese auch absenken. Hier nun liegt die Erfindung darin, das nutzlos gewordene Umschaltventil RUV als Mischventil im Rücklauf (RMV) des Umlaufwasserheizers einzusetzen und dadurch wirtschaftlich zu nutzen. Dies ist insbesondere bei solchen Ausführungen möglich, deren Stellantrieb schon heute eine Vielzahl von Zwischenstellungen ermöglicht, wie etwa bei Schrittmotoren. Dadurch kann der Umlaufwasserheizer mit seinem Rücklauf auf eine Mischung des zweitobersten Pufferanschlusses und des Hochtemperaturkreis-Rücklaufes bzw. des drittobersten Pufferanschlusses zugreifen und dadurch seine eigene Vorlauftemperatur auch absenkend regeln.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Brauchwasserspeicherraum 12 innerhalb des Stufeneinsatzes 11 entfallen, das Brauchwasser wird im Durchlaufverfahren von einer die Leitungen 9 und 14 verbindenden Rohrschlange 81 erwärmt.
Im Gegensatz zu Fig. 1 erfolgt bei der Ausführung nach Fig. 2 die Trinkwarmwasserbereitung hier über den im Pufferspeicher 3 liegenden wendeiförmigen Rohrwärmetauscher 81, beispielsweise aus Edelstahl- Wellrohr. Auch solche Kombipuffer sind weit verbreitet. Der Niedertemperaturmischer 47 ist beispielhaft als 3x4 Mehrwege-Mischverteiler ohne Systemtrennung dargestellt. Sein 3/3-Wege-Mischer versorgt den Niedertemperatur-Vorlauf entweder aus einer Mischung von heissem Umlaufwasserheizer-Vorlauf 35 mit warmem Hochtemperatur-Rücklauf 41 oder von warmem Hochtemperatur-Rücklauf 41 mit kaltem Niedertemperatur-Rücklauf 50. Die sich durch unterschiedliche Wasserströme ergebende Differenz kann in beide Richtungen zum mittleren der drei unteren Pufferanschlüsse 22 strömen. Auch dieses Verfahren der Wärmeentnahme ist zum Patent angemeldet (DP 102 45 572.4) und sorgt durch Zwei-Zonen-Entladung für die beschriebene schnelle Auskühlung der untersten Kaltzone bei gleichzeitiger Verlängerung der Standzeit der mittleren Warmzone des Pufferspeichers 2. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist analog Fig. 1 der Brauchwasserspeicherraum 12 wieder vorhanden, dafür ist die Leitung 41 entfallen, die Leitung 50 ist an eine Einmündungsstelle 83 stromab des Druckregelventiles 82 in die Leitung 41 geführt.
Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel wieder einen Pufferspeicher 3 mit innenliegendem Trinkwarmwasserspeicher. Im Gegensatz zu dem der Fig. 1 wird jedoch der Niedertemperaturkreis 6 über einen 2x4 Mehrwege-Mischverteiler versorgt. Dieser nutzt zwar auch den Hochtemperaturkreis-Rücklauf 41 zur Versorgung der Systemtrennung des Niedertemperaturkreises 6 mit dem bereits beschriebenen 3/2- Wege-Ventil, hat aber im Gegensatz zum 3x4-Ventil nur zwei Anschlüsse zu den Wärmeerzeugern, indem er den mittleren und den unteren Anschluss des 3x4-jet zu einem gemeinsamen Anschluss zusammenführt. Auch dieses Verfahren der Wärmeentnahme ist zum Patent angemeldet (DP 102 45 571.6) . Durch ihre nur zwei Anschlüsse ist diese Verteileinrichtung besonders für Pufferspeicher geeignet, die nur drei Anschlüsse haben und demzufolge im Heizbetrieb nicht über die beschriebene Zwei-Zonen-Entladung betrieben werden können. Der zweitunterste Anschluss des Puffers kann also entfallen.
Die Fig 4 zeigt die Möglichkeit, dass die Schaltung nach Fig. 2 bezüglich der Brauchwassererwärmung im Durchlaufverfahren mit der vereinfachten Ausführung der Verrohrung nach Fig. 3 kombinierbar ist und dass der Plattenwärmetauscher 49 entfallen kann, wenn der ansonsten verschlossene Eingang E3 an eine Einmündungsstelle 84 in der Leitung 50 angeschlossen wird.
Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel wieder einen Pufferspeicher 2 mit einem integrierten Rohrwendelwärmetauscher 81 zur Trinkwarmwasserbereitung. Der Niedertemperaturmischer 47 ist beispielhaft als 2x4 Mehrwege-Mischverteiler ohne Systemtrennung dargestellt. Sein 3/3-Wege-Mischer versorgt den Niedertemperatur-Vorlauf entweder aus einer Mischung von heissem Umlaufwasserheizer-
-12- Vorlauf 26 mit warmem Hochtemperatur-Rücklauf 41b oder von warmem Hochtemperatur-Rücklauf 41 mit kaltem Niedertemperatur-Rücklauf 50. Die sich durch unterschiedliche Wasserströme ergebende Differenz kann in beide Richtungen über einen internen Bypass 100 strömen. Auch diese Anordnung entsteht, indem man beim bereits beschriebenen 3x4 Mehrwege-Mischverteiler die beiden unteren Anschlüsse zu den Wärmeerzeugern zu einem einzigen zusammenfasst. Für dieses Verfahren der Wärmeverteilung ist ein Patent erteilt worden (DP 198 21 256.9- 34) . Auch dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für Pufferspeicher 2 geeignet, die nur drei Anschlüsse haben und demzufolge im Heizbetrieb nicht über die beschriebene Zwei-Zonen-Entladung betrieben werden können. Der zweitunterste Anschluss des Puffers kann also entfallen .
Bei der Fig 5 ist der Niedertemperaturheizzweig 6 zusammmen mit der Mischventileinrichtung 6 entfallen, der Brauchwasserpufferspeicher 2 ist als Schichtspeicher ausgebildet und die Leitungen 31 und 41 sind mit sich über eine grossere Höhe mit Auslassöffnungen 84, 85 versehenen Mündungsröhren 86 und 87 ausgestattet.
Diese Fig. 5 schließlich zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das interne Umschaltmischventil 32 des Umlaufwasserheizers 3 als Rücklaufmischventil mit nur einem einzigen Heizkreis eingesetzt wird. Als besonderes Merkmal des Pufferspeichers 2 werden hier Ansaug- und Mündungsrohre 101 und 103 mit Vorrichtungen 102 und 104 zum Brechen des mechanischen Impulses gezeigt, weshalb solche Pufferspeicher auch Schichtspeicher genannt werden. Im Gegensatz zu der hier gewählten Ausführung mit insgesamt vier Pufferanschlüssen sind auch solche mit nur dreien bekannt, was der Erfindung, wie bereits gezeigt, keinen Abbruch leistet. Aus der Regeleinrichtung 70 entfallen dann die Mess- und Stelleinrichtung des Niedertemperaturkreises 6. Da dieser einfachere Fall den Standard beschreibt, ist es üblich, diese Komponenten als Erweiterungszubehör der Regelung zu vertreiben.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
1 -13- 2 B. Ot
-13-
Weitere Möglichkeiten, das erfindungsgemässe Verfahren und die er- findungsgemässen Vorrichtungen zu nutzen, stellen die Ausführunngen nach den Fig. 6 bis Fig. 9 dar. Gezeigt werden hier die gleichen Wärmeverteilungen wie zuvor schon in den Fig. 1 bis Fig. 4, wobei im Gegensatz zu diesen hier kein Umlaufwasserheizer 3 zum Nachheizen erorderlich ist, was besonders in Verbindung mit Pelletheizkesseln und Wärmepumpen auf Kompressionsbasis von praktischer Bedeutung ist. Vor allem bei Wärmepumpen muss auf einen schonenden Umgang mit heis- sem Wasservorrat geachtet werden, da bei diesen Maschinen der ther- modynamische Wirkungsgrad mit steigender Vorlauftemperatur stark abnimmt. Es ist also von Interesse, bei der Wärmeentnahme nur so gering wie möglich, auf den zweitobersten Anschluss 21 des Pufferspeichers 2 zuzugreifen und stattdessen der darunter liegenden Wärmezone auf geringerem Temperaturniveau zunächst sämtliche verwertbare Wärme zu entziehen. Dies geschieht, indem man der Misch- und Verteileinrichtung für den Niedertemperaturkreis 6 in der gleichen Weise den 3-Wege-Misσher 32 vorschaltet, wie dies bereits für das Rücklauf- mischventil des Umlaufwasserheizers 3 offenbart wurde . Dabei wird das gleiche Reglerschema gemäss Fig. 10 verwendet. Fig. 6 zeigt beispielsweise einen Pufferspeicher 2 mit vier Anschlüssen, dessen Trinkwarmwasserbereitung über eine übliche externe Wärmetauscherstation erfolgt. Der dem 3x4 Mehrwege-Mischverteiler 47 vorgeschaltete 3-Wege-Mischer 32 versorgt den Hochtemperaturkreis 5 durch eine Mischung aus dem zweit-obersten Pufferanschluss 21 mit dem Hochtemperatur-Rücklauf 41. Die dem 3-Wege-Mischer nachgeschaltete Pumpe 33 fördert das Heizungswasser durch den 3x4 Mehrwege-Mischverteiler 47 , so dass es auch dem 3/2-Wege-Ventil als heissem Vorlauf an seinem Eingang El zur Verfügung steht. Über das im Hochtemperatur-Rücklauf 41 eingesetzte differenzdruckgeregelte Überströmventil (typisch: 0,6mWS bzw. βOmbar) steht am Eingang E2 des 3/2-Wege-Ventils auch warmer Hochtemperatur-Rücklauf 41 zur Verfügung. Die Systemtrennung am Ausgang A des 3/2-Wege-Ventils wird also wieder ohne Primärpumpe entweder aus einer Mischung dieser beiden Temperaturen versorgt (3- Wege-Mischung) oder aus dem gedrosselten Hochtemperatur-Rücklauf allein (2-Wege-Drosselung) . Das differenzdruckgeregelte Überströmventil im Hochtemperaturkreis (typisch: l-2mWS bzw. 100-200mbar) begrenzt dabei den Differenzdruck über dem 3/2-Wege-Ventil, was auch mit einer differenzdruckgeregelten Pumpe 33 im Hochtemperaturkreis erreicht werden kann. Das im Rücklauf zum untersten Pufferspeicher- anschluss 23 dargestellte Differenz-Temperatur-Umschaltventil 77 stellt lediglich eine Option dar und ist nicht Bestandteil der Erfindung. Die Ansteuerung der Stellantriebe beider Mischeinrichtungen 32 und 47 erfolgt über 3-Punkt-Signale. Sie wirkt auf die jeweilige Vorlauftemperatur, die mittels eines Fühlers gemessen und über den SoIl-Ist-Vergleich im Regler abgeglichen wird. Wieder sorgt die beschriebene Maximum-Funktion dafür, dass zu jeder Zeit die Anforderung der nachgeschalteten Mischkreise berücksichtigt wird.
Fig. 7 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel die gleiche Wärmeer- zeuger- und Pufferspeicheranordnung, wobei der 3x4 Mehrwege-Mischverteiler 4 den Niedertemperaturkreis 6 ohne Systemtrennung über seinen 3/3-Wege-Mischer 47 entweder aus einer Mischung von heissem Wasser aus dem zweit-obersten Pufferspeicheranschluss 21 mit dem Hochtemperatur-Rücklauf 41 versorgt oder aus einer Mischung von Hochtemperatur-Rücklauf 41 mit Niedertemperatur-Rücklauf 50. Hier kann im Gegensatz zum 3x4 Mehrwege-Mischverteiler 4 die Hochtemperaturkreispumpe 33 der Mischeinrichtung nachgeschaltet werden. Dadurch kann der Hochtemperaturkreis 5 vom Regler 70 durch Abschalten seiner Pumpe 33 unabhängig vom jeweiligen Sollwert separat zu- und abgeschaltet werden.
Fig. 8 zeigt beispielsweise als Niedertemperatur-Misch- und Verteil- einriσhtung einen 2x4- Mehrwege-Mischverteiler 4. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 6 sind hier die beiden unteren Anschlüsse des 3x4-jet Mehrwege-Mischverteilers zu einem gemeinsamen Anschluss zu- sammengefasst herausgeführt. Fig. 8 zeigt jedoch im Gegensatz zu Fig. 3 die Anbindung an einen Puffer mit vier Anschlüssen. Der Anschluss eines Puffers mit nur drei Anschlüssen erfolgte also analog zu Fig. 3.
-15-
CrQa" L O. Ut. U
-15-
Fig. 9 schließlich zeigt schließlich als Niedertemperatur-Misch- und Verteileinrichtung einen 2x4 Mehrwege-Mischverteiler. Im Gegensatz zu Fig. 7 sind hier die beiden unteren Anschlüsse des 3x4 Mehrwege- Mischverteilers zu einem gemeinsamen Anschluss zusammengefasst herausgeführt. Fig. 9 zeigt jedoch im Gegensatz zu Fig. 4 die Anbindung an einen Puffer mit vier Anschlüssen. Der Anschluss eines Puffers mit nur drei Anschlüssen erfolgte also analog zu Fig. 4.
Der Aufbau des Reglers 70 ergibt sich aus der Fig. 10 wie folgt: Ein Aussentemperaturfühler 86 ist über eine Leitung 87 sowohl mit einem Heizkurvenbildner 88 für den Hochtemperaturheizzweig 5 als auch mit einem zweiten (oder weiteren) Heizkurvenbildner 89 für den Niedertemperaturheizzweig 6 verbunden, die aus dem Istwert der Aussentem- peratur Sollwerte für die Vorlauftemperaturen bilden. Diese werden von einer Schaltuhr 90 über eine Leitung 91 parallel verschoben (abgesenkt) . Die Ausgänge der beiden Heizkurvenbildner 88 und 89 sind mit einem Diskriminator 92 verbunden, der den höheren oder höchsten der anstehenden Sollwerte aus dem oder der Vielzahl der Heizkurvenbildner 88 bis 89 auswählt. Der Ausgang des Diskriminators 92 bildet je einen Eingang eines der Einzelregler 93 bis 95, von denen der Einzelregler 93 ein Proportionalregler ist, was die Charateristik 96 kenntlich macht, während der Einzelregler 94 ein Dreiunktregler ist, was die Charateristik 97 kenntlich macht und der Einzelregler 95 ein weiterer Dreiunktregler ist, was die Charateristik 98 kenntlich macht. Der Ausgang des Einzelreglers 93 ist mit der Bennersteuerung 62 , der Ausgang des Einzelreglers 94 ist mit dem Antrieb 64 des internen Umschaltmischventiles 32 des Umlaufwasserheizers 3 und der Ausgang des Einzelreglers 95 ist mit dem Antrieb 99 des internen eigentlichen Mischventiles 47 verbunden. Über die Leitungen des Heizwassers ergeben sich Rückkopplungen zu den Temperaturfühlern 68 und 85. Es besteht ein Vorrang der Verstellung des internen Umschaltmischventiles 32 des Umlaufwasserheizers 3 vor dem Betätigen der Bennersteuerung 62 bei steigender Wärmeanforderung aus einem der Heizzweige 5 oder 6, das heisst, der Brenner wird erst dann hochge-
-16- L Q. Ut. Ij
-16- steuert, wenn das Mischventil 32 sich in seiner Endlage befindet, und bei fallender Wärmeanforderung wird zunächst der Brenner auf geringere Wärmelieferung gesteuert und dann ausgeschaltet, bevor das geöffnete Mischventil 32 seine Endlage verlässt.
Der eben beschriebene Regler hat folgende Funktion: Wie dazu die vorhandene Regelung des Umlaufwasserheizers 3 zu modifizieren ist, zeigt Fig. 10. Vom Außenfühler AF 86 gelangt die Aussentemperatur zu den beiden zeitabhängigen Heizkurven 88 und 89 des Hoch- und Niedertemperaturkreises 5 und 6 , mit denen die beiden zeit- und aussentem- peraturabhängigen Sollwerte der jeweiligen Vorlauftemperatur berechnet werden. Während der Sollwert des Niedertemperaturkreises 6 direkt mit dem Istwert verglichen und die Regelabweichung über ein 3- Punkt-Signal auf die Niedertemperaturkreis-Mischeinrichtung wirkt, wird der Sollwert des Hochtemperaturkreises 6 zunächst über eine Maximum-Funktion im Diskriminator 92 mit dem Sollwert des Niedertemperaturkreises 6 abgeglichen. Diese Funktion leitet unter zwei oder mehr EingangsSignalen nur den Maximalwert aller Eingänge zum Ausgang hindurch. Der Grund dafür ist, dass das Rücklaufmischventil 32 als vorgeschaltetes Mischventil nicht nur die Vorlauftemperatur des Hochtemperaturkreises 5 beeinflusst, sondern auch die Vorlauf- temperatur des nachgeschalteten Niedertemperaturkreises 6 und dessen Mischeinrichtung 47. Wäre also beispielsweise zeitabhängig der Sollwert des Hochtemperaturkreises 5 kleiner als der des Niedertemperaturkreises 6, so wäre der nachgeschaltete Niedertemperaturkreismischer 47 nicht mehr in der Lage, die Anforderung seines Kreises zu erfüllen. Durch die Maximum-Funktion ist jedoch sichergestellt, dass die Anforderung des nachgeschalteten Misσhkreises von vornherein mit berücksichtigt wird. Dies gilt ausdrücklich auch für mehrere nachgeschaltete Niedertemperaturkreise. Der so gebildete Maximum-Sollwert gelangt zum einen zu dem Regler 94 , der mittels eines 3-Punkt-Sig- nals 97 das Mischventil 32 steuert und zum anderen über ein hier als beispielhaft für ein modulierendes System dargestelltes Proportionalsignal den Brenner 28 des Umlaufwasserheizers 3 steuert, wobei
-17-
ι=ι-c9f7hlatt durch eine geeignete Freigabe sichergestellt ist, dass zunächst durch Öffnen des Mischventiles 32 dem Pufferspeicher 2 vorhandene regenerative Wärme entzogen wird, bevor man neuen Brennstoff im Umlaufwasserheizer 3 einsetzt.
Der besondere wirtschaftliche Nutzen der Erfindung liegt also darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beschreiben, die es ermöglichen, regenerative Wärme ebenso effizient wie komfortabel zu nutzen unter Einsatz von Komponenten, die bereits heute zum Teil in den Großserienprodukten (Umlaufwasserheizer) enthalten sind, was ihren wirtschaftlichen Nutzen ausserordentlich steigert.
'.- J !_ I _

Claims

■' } % -HG Baunach GmbH & Co KG 1604/09Rheinstr. 7 28. Januar 200941 836 HückelhovenAnsprüche :
1. Steuerung oder Regelung zum Betreiben einer Heizungsanlage mit einem durch einen oder mehrere regenerative Wärmeerzeuger beheizten Pufferspeicher (2) , einem mit einer Mischeinrichtung (32) zur 3- Punkt-Signal-Regelung seiner Vorlauftemperatur versehenen Hochtem- peraturheizkreis (5) und mindestens einem mit einer Mischeinrichtung
(4) zur weiteren 3-Punkt-Signal-Regelung seiner Vorlauftemperatur versehenen Niedertemperaturheizkreis (6) , gekennzeichnet dadurch, dass die Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturheizkreises (5) mit sämtlichen ihrer Eingänge direkt mit auf verschiedenen Höhen des Pufferspeichers (2) liegenden Anschlüssen (20 bis 23) verbunden und der Mischeinrichtung (4) des oder den Mischeinrichtungen der Niedertemperaturkreise (6) vorgeschaltet ist, wobei der Sollwert der Vorlauftemperatur des Hochtemperaturkreises (5) zu jedem Zeitpunkt dem maximalen der Sollwerte der Vorlauftemperaturen aller Heizkreise entspricht.
2. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die vorgeschaltete Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturheizkreises (5) als 3-Wege-Mischer mit zwei Eingängen und einem Ausgang ausgebildet ist.
3. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die vorgeschaltete Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturheizkreises (5) ein Mehrwege-Mischer mit drei oder mehr Eingängen und einem Ausgang ist, wobei in jedem Betriebszustand mindestens ein Eingang und höchstens zwei aufeinanderfolgende der Eingänge zum Ausgang in einem bestimmten Mischungsverhältnis geöffnet sind.
-2-
Ersatzfolait
4. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Reihenfolge des Öffnens der Eingänge der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) den Höhenlagen der mit ihnen verbundenen Anschlüsse des Pufferspeichers (2) von unten nach oben entspricht.
5. Steuerung oder Regelung nach den Ansprüchen 1 bis 4 , gekennzeichnet dadurch, dass der unterste Anschluss (23) des Pufferspeichers (2) , über den mindestens Teile der kältesten Niedertemperaturkreis- Rückläufe (50) in den Pufferspeicher (2) zurückströmen, nicht mit irgendeinem Eingang der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) verbunden ist.
6. Steuerung oder Regelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) eine in ihrer Leistung variierbare Wärmequelle (3) als Spitzenlastkessel unmittelbar nachgeschaltet ist.
7. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Wärmeerzeugung der Wärmequelle (3) erst aktiviert wird, wenn der als letztes öffnende Eingang der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) zu dem mit ihm verbundenen obersten Anschluss 20, 21 oder 22) des Pufferspeichers (2) vollständig geöffnet ist.
8. Steuerung oder Regelung nach den Ansprüchen 6 und 7 , gekennzeichnet dadurch, dass vom Vorlauf der Wärmequelle (3) Wärme in den al- lerobersten Anschluss des Pufferspeichers (2) zurückgeführt werden kann, der oberhalb des obersten Pufferanschlusses liegt, der mit dem als letztes öffnenden Eingang der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) verbunden ist.
9. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass bei Rückführung von Wärme aus der Wärmequelle (3) in den al-
—3— 2 & Ot
- ZO- lerobersten Anschluss des Pufferspeichers (2) der als letztes öffnende Eingang der vorgeschalteten Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) zum obersten der mit der Mischeinrichtung (32) verbundenen Anschlüsse des Pufferspeichers (2) geöffnet ist.
10. Steuerung oder Regelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass durch die vorgeschaltete Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) und der ihr nachgeschalteten Wärmequelle (3) nur ein einziger Heizkreis versorgt wird und mithin keine weiteren Niedertemperaturheizkreise vorhanden sind.
11. Steuerung oder Regelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Wärmequelle als Umlauf- wasserheizer (3) mit einer eingebauten Umwälzpumpe (33) ausgebildet ist.
12. Steuerung oder Regelung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Rückführung von Wärme in den allerobersten Anschluss (20) des Pufferspeichers (2) mit einem im Vorlauf (26) des Umlaufwasserheizers (3) angeordneten Umschaltventil (25) erfolgt.
13. Steuerung oder Regelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, dass ein im Rücklauf (30) des Umlaufwasserheizers (3) angeordnetes, in sein Gehäuse integriertes Umschaltventil als vorgeschaltete Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) betrieben wird.
14. Steuerung oder Regelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, dass zwei in den Rücklauf (30) des Umlaufwasserheizers (3) integrierte Umwälzpumpen als vorgeschaltete Mischeinrichtung (32) des Hochtemperaturkreises (5) betrieben werden.
-4-
ι—.Wlsatt
15. Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einem Pufferspeicher (2) , der sowohl von einer regenerativen ersten Wärmequelle (18) als auch von einer mit einem internen rücklaufseitig von ihr angeordneten Mischventil (32) und einer von ihr stromab angeordneten Umwälzpumpe (33) versehenen zweiten Wärmequelle (3) , insbesondere einem Umlaufwasserheizer, beheizbar ist, ferner mit einem ersten Heizzweig (5) , insbesondere Hochtemperaturheizzweig und vorzugsweise einem über eine Mischventileinrichtung (4) gespeisten weiteren Heizzweig (6) , insbesondere Niedertemperaturheizzweig, wobei der oder die Heizzweige (5,6) alternativ mit dem Pufferspeicher (2) verbunden werden, bei dem Istwerte von der Vorlauftemperatur der zweiten Wärmequelle (3) , der Vorlauftemperatur wenigstens einer der Heizzweige (6) und der Aussentemperatur als Sollwert zum Vergleich berücksich-tigt werden und bei dem bei einer Regelabweichung im Sinne einer grosseren Wärmeanforderung zunächst das interne rücklaufseitig angeordnete Mischventil (32) verstellt wird und bei Erreichen dessen Endstellung danach die Wärmelieferung der zweiten Wärmequelle
(3) erhöht wird.
16. Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) mit einem Pufferspeicher (2) , der sowohl von einer regenerativen ersten Wärmequelle (18) als auch von einer mit einem internen rücklaufseitig von ihr angeordneten Mischventil (32) und einer von ihr stromab angeordneten Umwälzpumpe (33) versehenen zweiten Wärmequelle (3) , insbesondere einem Umlaufwasserheizer, beheizbar ist, ferner mit einem ersten Heizzweig (5) , insbesondere Hochtemperaturheizzweig und vorzugsweise einem über eine Mischventileinrichtung (4) gespeisten weiteren Heizzweig (6) , insbesondere Niedertemperaturheizzweig, wobei der oder die Heizzweige (5,6) alternativ mit dem Pufferspeicher verbunden werden, bei dem Istwerte von der Vorlauftemperatur der zweiten Wärmequelle (3) , der Vorlauftemperatur wenigstens einer der Heizzweige
(6) und der Aussentemperatur als Sollwert zum Vergleich berücksichtigt werden und bei dem bei einer Regelabweichung im Sinne einer kleineren Wärmeanforderung zunächst die Wärmelieferung der zweiten
-5- 2 81 Ot
-VL-
Wärmequelle (3) erniedrigt wird und danach nach Ausserbetriebnahme der zweiten Wärmequelle (3) das interne rücklaufseitig angeordnete Mischventil (32) verstellt wird.
17. Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für jeden der Heizzweige (5,6) vom Istwert der Aus- sentemperatur ein Sollwert für die Regelung abgeleitet wird, die alle miteinander verglichen werden, wobei der Maximalwert der Sollwerte der Regelung aufgeschaltet wird.
18. Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zu vergleichenden Sollwerte zeitabhängig umgeschaltet werden.
19. Heizungsanlage (1) mit einem Pufferspeicher (2) , der sowohl von einer regenerativen ersten Wärmequelle (18) als auch von einem mit einem internen rücklaufseitig von ihr angeordneten Mischventil (32) und einer von ihr stromab angeordneten Umwälzpumpe (33) versehenen zweiten Wärmequelle (3) , insbesondere Umlaufwasserheizer, beheizbar ist, ferner mit einem ersten Heizzweig (5) , insbesondere Hochtempe- raturheizzweig (5) und vorzugsweise einem über eine Mischventileinrichtung (4) gespeisten weiteren Heizzweig (6) , insbesondere Niedertemperaturheizzweig (6) , bei der ein externes Vorlaufumschaltventil (25) in der Vorlaufleitung (26) der ersten Wärmequelle (3) angeordnet ist, das die Vorlaufleitung (26) entweder mit einem höchstgelegenen Anschluss (20) des Pufferspeichers (2) oder mit einem zu dem Eingang eines der Heizzweige (5) führenden Leitung (35) verbindet.
Ersat∑blatt
PCT/DE2009/000144 2008-01-28 2009-01-28 Heizungsanlage Ceased WO2009095010A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112009000754T DE112009000754A5 (de) 2008-01-28 2009-01-28 Heizungsanlage

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008006907 2008-01-28
DE102008006907.8 2008-01-28
DE102008007331.8 2008-02-01
DE102008007331 2008-02-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009095010A2 true WO2009095010A2 (de) 2009-08-06
WO2009095010A3 WO2009095010A3 (de) 2010-07-15

Family

ID=40822356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2009/000144 Ceased WO2009095010A2 (de) 2008-01-28 2009-01-28 Heizungsanlage

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102009007053A1 (de)
WO (1) WO2009095010A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2475311A (en) * 2009-11-11 2011-05-18 James Francis Broderick Central heating system including an insulated water storage tank
WO2013093246A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-27 Amzair Industrie Procédé de gestion d'un système de pompe à chaleur, système de pompe à chaleur, et installation de chauffage comprenant un tel système

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2952706B1 (fr) * 2009-11-13 2012-04-20 Atlantic Climatisation Et Ventilation Generateur de chaleur pour le chauffage d'un fluide caloporteur destine au chauffage domestique et a la production d'eau chaude sanitaire
KR101105561B1 (ko) * 2010-05-13 2012-01-17 주식회사 경동나비엔 태양열 시스템
DE102010023777B4 (de) 2010-06-15 2019-06-19 Oliver Nick Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage
EP2614312A2 (de) * 2010-09-09 2013-07-17 John Bergin Heizsteuerungssystem
DE102012024583A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Meibes System-Technik Gmbh Mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeicher, Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln für eine mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeicher und Verfahren zum Betreiben einer mehrkreisigen Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeic
DE102012024586A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Meibes System-Technik Gmbh Mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage mit Mehrwegemischventil und Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln für eine mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage
GB201302761D0 (en) * 2013-02-18 2013-04-03 Ideal Boilers Ltd Water heating apparatus
DE102013111185A1 (de) * 2013-10-09 2015-04-09 Xylem Ip Holdings Llc Verfahren zum Betreiben eines Pumpaggregates, Pumpaggregat sowie dessen Verwendung
ITUA20161636A1 (it) * 2016-03-14 2017-09-14 Riello Spa Impianto termico integrato multisorgente
AT523184B1 (de) * 2020-03-13 2021-06-15 Hargassner Gmbh Heizungsanlage

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2740204B1 (fr) * 1995-10-18 1997-12-26 Guillot Ind Sa Dispositif de raccordement sur une chaudiere regulee permettant l'alimentation et la regulation de deux circuits de chauffage
DE19547054A1 (de) * 1995-12-18 1997-06-19 Trillitzsch Harald Schichten-Pufferspeicher mit Kurzschlußkammern für einen oder mehrere Heizkreise, besonders an Heizungsanlagen mit Brennwertkesseln
DE19821256C5 (de) * 1998-05-12 2011-02-24 Hans-Georg Baunach Verfahren zum Betreiben einer Umlaufflüssigkeitsheizung oder -kühlung und Umlaufflüssigkeitsheizung oder -kühlung
DE10039581A1 (de) * 2000-08-12 2002-06-27 Praum Peter Schaltsystem zwischen Wärmepumpe und andere Energieerzeuger
DE10245571B4 (de) * 2002-03-26 2019-04-04 Hg Baunach Gmbh & Co Kg Mehrwegemischventilbaugruppe
DE20305438U1 (de) * 2003-04-04 2004-04-08 Albert, Traugott Sammel- und Verteileinrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2475311A (en) * 2009-11-11 2011-05-18 James Francis Broderick Central heating system including an insulated water storage tank
WO2013093246A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-27 Amzair Industrie Procédé de gestion d'un système de pompe à chaleur, système de pompe à chaleur, et installation de chauffage comprenant un tel système
FR2984999A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-28 Amzair Procede de gestion d'un systeme de pompe a chaleur, systeme de pompe a chaleur, et installation de chauffage comprenant un tel systeme

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009000754A5 (de) 2010-12-30
WO2009095010A3 (de) 2010-07-15
DE102009007053A1 (de) 2009-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009095010A2 (de) Heizungsanlage
EP2404114B1 (de) Heizungsanlage oder kühlungsanlage sowie verfahren zum betrieb von heizungsanlagen oder kühlungsanlagen
DE4208958A1 (de) Waermespeicher als pufferspeicher fuer eine raumheizung
DE102010044535B4 (de) Warmwasserbereitungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserbereitungsanlage
EP1357336B1 (de) Anlage zur Versorgung von Verbrauchern mit Wärmeenergie unterschiedlicher Energieniveaus
EP2090836A2 (de) Schichtladespeichersystem und Verfahren zum Betreiben eines Schichtladespeichersystems
DE19912569A1 (de) Wärmeerzeuger für Heizzwecke und Warmwasserbereitung
EP2204619B1 (de) Vorrichtung und verfahren für einen optimierten betrieb eines klimatisierungssystems und klimatisierungssystem
EP3800403B1 (de) Verfahren zum betreiben einer heizvorrichtung, heizvorrichtung
DE102007048728B4 (de) Heizkessel, Heizungsanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, insbesondere zur solaren Heizungsunterstützung
DE202015107108U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Brauchwarmwasser und zur Klimatisierung eines oder mehrerer Räume eines Gebäudes
DE19527830C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Heizanlage und Heizanlage
EP3139103B1 (de) Verfahren zum bereitstellen von warmem trinkwasser
DE102008061135A1 (de) Verfahren zum Steuern oder Regeln einer Heizungsanlage und Heizanlage
DE102016102718A1 (de) Trinkwassererwärmungssystem
DE102020127443A1 (de) Klimatisierungsanlage für ein Gebäude
DE102006023627B4 (de) Solaranlage
EP2950006B1 (de) Raumtemperatur-regelung für eine flächenheizung
DE102022127744B4 (de) Zentralheizungssystem und Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystems
DE3322612A1 (de) Brennstoffbeheizte waermequelle
AT501612B1 (de) Verfahren zum betreiben einer warmwasserbereitungsanlage und warmwasserbereitungsanlage
DE102019000775A1 (de) System aus hintereinander geschalteten Heizkreisen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus
AT399390B (de) Verfahren zum aufheizen bzw. abkühlen eines verbrauchers
DE10214735A1 (de) Wärmetauscher in Parallelschaltung zur Brauchwassererwärmung
EP2863135A1 (de) Optimierung der Sollwerttemperatur für einen Bereitschaftsteil in Heizungsanlagen, insbesondere zur Erwärmung von Trinkwasser

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09706548

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
REF Corresponds to

Ref document number: 112009000754

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20101230

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09706548

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2