DE2540406C2 - Regeleinrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage, mit einem elektrischen Gleichspannungsteiler, der aus einem Potentiometer und einem temperaturabhängigen Widerstand besteht, wobei das Potentiometer als Sollwertgeber für die Rücklauftemperatur des Heizwassers und der temperaturabhängige Widerstand als Istwertgeber der RücklaufteniDeratur dient, ferner mit einem elektronischen Schaltverstärker, der eingangsseitig an den Spannungsteiler angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal auf ein die zugeführte Heizenergie beeinflussendes Stellglied einwirkt, und mit einem Temperaturwächter im Vorlauf, der die Heizenergiezufuhr abschaltet, wenn die Vorlauftemperatur einen bestimmten Wert erreicht.

Es gibt Warmwasserheizungsanlagen, die als Heizquelle einen gasbeheizten Durchlaufwassererhitzer haben, an welchen das zu den Heizkörpern führende Leitungsnetz ohne Zwischenschaltung eines Mischventils angeschlossen ist. Derartige Heizgeräte haben in der Regel einen verhältnismäßig geringen Wasserinhalt. Beim Einschalten der Anlage steigt die Vorlauftemperatür rasch über den Wert der Rücklauftemperatur an. Nach dem Abschalten der Heizenergiezufuhr sinkt die Vorlauftemperatur mit einer geringen Verzögerung wieder auf die Höhe der Rücklauftemperatur ab. Bei mit einem Rücklauftemperaturregler versehenen Heizungsanlagen, die insgesamt nur eine geringe Umlaufwassermenge haben oder die mit thermostatischen Heizkörperventilen versehen sind kann es vorkommen, daß die Temperaturerhöhung auf einen Wert ansteigt, welcher zum Ansprechen des Temperaturbegrenzers und damit zur Störabschaltung, oder zum Ansprechen des Temperaturwächters und damit zu hoher Schalthäufigkeit und außerdem zu Siedegeräuschen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Regeleinrichtungen der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so weiterzubilden, daß eine zu große Schalthäufigkeit des Reglers, ein Ansteigen der Vorlauftemperatur auf einen eine Störabschaltung auslösenden Wert und Siedegeräusche im Wärmeübertrager vermieden werden, wenn die Umlaufwassermenge zu gering ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem die Rücklauftemperatur erfassenden Istwertgeber ein die Vorlauftemperatur erfassender Istwertgeber vorgesehen ist, der dem Schaltverstärker von einem bestimmten Schwellwert der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur an ein die Heizleistung zunehmend drosselndes Störgrößensignal zuführt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 79 420 ist ein elektronischer Rücklauftemperaturregler mit einem Vorlauftemperaturfühler bekannt, welcher die Funktion eines Temperaturwächters also eines Grenzwcrtschalters hat, der die Heizenergiezufuhr vollständig unterbricht, wenn die Vorlauftemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht.

Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn erfindungsgemäß der die Vorlauftemperatur erfassende Istwertgeber ein temperaturabhängiger Widerstand ist, der in Reihe mit einer als Schwellwertschalter wirkenden Diode parallel zu dem als Istwertgeber für die Rücklauftemperatur dienenden Widerstand an den Spannungsteilerpunkt angeschlossen ist.

Das Regelverhalten kann mit wenigen zusätzlichen Bauelementen weiter verbessert werden, wenn der Sollwertgeber des Rücklauftemperaturreglers gebildet ist durch die Hintereinanderschaltung eines die Temperatur eines Bezugsraumes erfassenden temperaturabhängigen Widerstandes und eines als Sollwertgeber für diese Temperatur dienenden Potentiometers.

Wenn die Außentemperatur berücksichtigt werden soll, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß als Sollwertgeber des Rücklauftemperaturreglers ein Außentemperaturfühler dient, dem Schaltmittel zum Parallelverschieben und Verstellen der

Steilheit der Heizkurve zugeordnet sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung versehenen Heizungsanlage,

F i g. 2 die Regeleinrichtung der in F i g. 1 gezeigten Anlage nach dem ersten und

F i g. 3 die Regeleinrichtung der Anlage nach dem 2. Ausführungsbeispiel.

Die Anlage hat einen gasbeheizten Wassererhitzer 10, an desse 1 beide Anschlüsse 11 und 12 ein äußerer Heizkreis 13 mit symbolisch dargestellten Raumheizkörpern 14 angeschlossen ist. Der Wassererhitzer 10 hat einen Brenner 16, dessen Verbrennungsgase einen Wärmeübertrager 17 beaufschlagen, durch den eine Rohrschlange 18 hindurchgeführt ist. Diese ist über eine Vorlaufleitung 19 mit dem einen Anschluß 11 und über eine Rücklaufleitung 20 mit dem anderen Anschluß 12 des Wassererhitzers verbunden. In die Rücklaufleitung 20 ist eine Umwälzpumpe 21 eingebaut.

Der Brennstoff wird über eine Leitung 24 dem Brenner 16 zugeführt.

Die Leitung 24 ist von einem nicht dargestellten Zündsicherungsventil und einem Gasventil 25 überwacht, das von einem Strömungsschalter 26 gesteuert ist und zusammen mit diesem eine Wassermangelsicherung bildet. Der Strömungsschalter 26 hat eine erste Kammer 27, die über eine Leitung 28 mit der Vorlaufleitung 19 verbunden ist. Die Kammer 27 ist durch eine Membran 29 von einer zweiten Kammer 30 getrennt, die über eine Leitung 31 zwischen Pumpe 21 und Wärmeübertrager 17 an die Rücklaufleitung 20 angeschlossen ist. Beide Kammern 27 und 30 sind durch eine Bypaßleitung 32 miteinander verbunden, die von einem Magnetventil 33 überwacht ist. Die Membran 29 ist über einen Stößel 34 mit dem Schließglied 35 des Ventils 25 verbunden, das von einer Feder 36 gegen seinen Sitz gedrückt ist.

Bei Wärmeanforderung wird die Pumpe 21 über nicht dargestellte Schaltmittel eingeschaltet. Gleichzeitig wird über eine nachstehend näher beschriebene Regeleinrichtung das Magnetventil 33 in der Bypaßleitung 32 in eine der angeforderten Heizleistung entsprechend Zwischenstellung oder bei größter Wärmeanforderung in die Schließstellung gebracht, wonach sich in den Kammern des Strömungsschalters 26 eine Druckdifferenz aufbaut, welche das Gasventil 25 entsprechend weit öffnet. Nach vollständigem Wegfall der Wärmeanforderung geht das Magnetventil 33 in die Offenstellung zurück, worauf sich Druckausgleich im Strömungsschalter 26 einstellt und das Gasventil 25 schließt.

Die Regeleinrichtung nach F i g. 2 hat eine stabilisierte Gleichspannungsquelle 40, an deren beiden Abgriffen 41, 42 ein Schaltverstärker 43 und ein Spannungsteiler angeschlossen ist, der aus einem Potentiometer 44 und einem Istwertgeber 45 für die Rücklauftemperatur, nämlich einen an der Rücklauileitung 20 befestigten NTC-Widerstand gebildet ist. Das Potentiometer 44 dient als Sollwertgeber für die Rücklauftemperatur, der von Hand einstellbar ist. Der Spannungsteilerpunkt 46 ist über eine Leitung 47 mit dem Eingang des Schaltverstärkers 43 verbunden.

Über einen Umschalter 48 kann anstelle des handverstellbaren Sollwertgebers eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen 49 und 50 zwischen Abgriff 41 und Spannungsteilerpunkt 46 gelegt werden. Der Widerstand 49 hat einen positiven Temperaturkoeffizienten und dient als Istwertgeber einer Bezugsraumtemperatur, während der als Potentiometer ausgebildete Widerstand 50 als Sollwertgeber der Bezugstemperatur dient.

Der Schaltverstärker 43 wandelt die über die Leitung 47 ankommende Eingangsspannung in eine bestimmte Impulsfrequenz um, mit der die Erregerspule 51 des Magnetventils 33 beaufschlagt wird. Die Impulse werden im Magnetventil 33 integriert, derart, daß jeder Eingangsspannung des Verstärkers bzw. jeder dazuge-

lu hörigen Impulsfrequenz ein bestimmter Schließ- bzw. Öffnungsgrad des Magnetventils entspricht.

Zusätzlich zum Istwertgeber 45 der Rücklauftemperatur ist ein als NTC-Widerstand ausgebildeter Istwertgeber 54 vorgesehen, der an der Vorlaufleitung 19 des Gerätes befestigt ist. Der Istwertgeber 54 ist in Reihe mit der Basis-Emitterstrecke eines Transistors 55 parallel zum Istwertgeber 45 an den Spannungsteilerpunkt 46 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 55 ist mit der Leitung 47 verbunden.

no An der Vorlaufleitung 19 ist der Wärmefühler 56 eines Temperaturbegrenzers befestigt, der über nicht gezeigte Schaltmittel eine Störabschaltung des Geräts bewirkt, wenn die Vorlauftemperatur einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet.

r> Unter normalen Betriebsbedingungen hängt die Größe des Eingangssignals in der Leitung 47 lediglich von der Einstellung des Sollwertes und des im Rücklauf 20 gemessenen Istwertes der Rücklauftempera:ur ab. Über die Basis-Emitterstrecke des Transistors 55 wird

jo zusätzlich die Vorlauftemperatur mit der Rücklauftemperatur verglichen. Überschreitet die Temperatur am Vorlauffühler einen bestimmten Wert, so wird die Summe aus dem Spannungsabfall am Widerstand 54 und der Schwellenspar.nung der Basis-Emitterstrecke gleich

j) dem Spannungsabfall an dem als Rücklauffühler dienenden Widerstand 45. Der Transistor 55 steuert auf und vermindert über die Kollektor-Emitter-Strecke die Größe des Eingangssignals für den Verstärker 43.

Wenn der Umschalter 48 in die andere Schaltstellung umgelegt wird, tritt die Schaltanordnung 49, 50 an die Stelle des Potentiometers 44. Der Sollwert der Rücklauftemperatur wird in diesem Fall ddrch die Istabweichung der Bezugsraumtemperatur von deren durch das Potentiometer 50 gewählten Sollwert gebildet, so daß der Sollwert der Rücklauftemperatur selbsttätig durch den jeweiligen Wärmebedarf geführt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 stimmt grundsätzlich mit der vorstehend beschriebenen Anordnung

")(i überein. Anstelle eines Transistors ist bei dieser Schaltung eine Diode 60 vorgesehen, die in Reihe mit dem als Vorlauffühler dienenden NTC-Widerstand (Istwertgeber 54) parallel zu dem als Rücklauffühler dienenden NTC-Widerstand (Istwertgeber 45) an den

i'i Spannungsteilerpunkt 46 angeschlossen ist. Ferner unterscheidet sich das Beispiel nach F i g. 3 von der vorhergehenden Ausführung dadurch, daß über den Umschalter 48 ein als Außentemperaturfühler 61 dienender PTC-Widerstand als Sollwertgeber für die

b'j Rücklauftemperatur zugeschaltet werden kann. Diesem Widerstand ist zum Parallelverschieben der Heizkurve ein Potentiometer 62 in Reihe nachgeschaltet, während ein zum Verstellen der Steilheit der Heizkurve dienendes Potentiometer 63 parallel zum Außenfühler

bi 61 geschaltet ist. Dadurch ist mit wenigen und einfachen Bauteilen eine qualitativ hochwertige Regelung erzielt, die auf Außentemperaturänderungen rasch anspricht und bei der ungewollte Störabschaltungen des Geräts

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vermieden werden, wenn die zugeführte Heizleistung Steuerung des Pumpennachlaufes an die Regeleinrich-

gegenüber der umlaufenden Wassermenge im Hei- tung angeschlossen werden kann,

zungsnetz aus irgendeinem Grunde zu groß ist. Mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung lassen

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann über die sich auch alle Normforderungen erfüllen, die an

Regeleinrichtung für die Rücklauftemperatur auch die ' Heizungsanlagen ohne Wassermangelsicherung gestellt

Umwälzpumpe beeinflußt werden. In Fig. 2 ist dies sind, so daß diese Regeleinrichtungen vorteilhaft auch

durch die strichpunktierte Anschlußleitung 70 angedeu- bei derartigen Heizungsanlagen Verwendung finden

tet. In F i g. 3 ist durch die beiden Leitungen 71 und 72 können,
angedeutet, wie ein elektronisches Gerät 73 zur

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage, mit einem elektrischen Gleichspannungsteüer, der aus einem Potentiometer und einem temperaturabhängigen Widerstand besteht, wobei das Potentiometer als Sollwertgeber für die Rücklauftemperatur des Heizwassers und der temperaturabhängige Widerstand als Istwertgeber der Rücklauftemperatur dient, ferner mit einem elektronischen Schaltverstärker, der eingangsseitig an den Spannungsteiler angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal auf ein die zugeführte Heizenergie beeinflussendes Stellglied einwirkt, und mit einem Temperaturwächter im Vorlauf, der die Heizener- H giezufuhr abschaltet, wenn die Vorlauftemperatur einen bestimmten Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem die Rücklauftemperatur erfassenden Istwertgeber (45) ein die Vorlauftemperatur erfassender Istwertgeber

(54) vorgesehen ist, der dem Schaltverstärker (43) von einem bestimmten Schwellwert der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur an ein die Heizleistung zunehmend drosselndes Störgrößensignal zuführt. 2ϊ

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vorlauftemperatur erfassende Istwertgeber (54) ein temperaturabhängiger Widerstand ist, der in Reihe mit einer als Schwellwertschalter wirkenden Diode (55 bzw. 60) parallel zu dem als »0 Istwertgeber (45) für die Rücklauftemperatur dienenden Widerstand an dem Spannungsteilerpunkt (46) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellwertschalter ein Transistor

(55) dient, dessen Basis und Kollektor mit dem Spannungsteilerpunkt (46) verbunden sind, wogegen der Emitter an den die Vorlauftemperatur erfassenden Istwertgeber (54) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, -to dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber des Rücklauftemperaturreglers gebildet ist durch die Hintereinanderschaltung eines die Temperatur eines Bezugsraums erfassenden temperaturabhängigen Widerstandes (49) und eines als Sollwertgeber für ■»> diese Temperatur dienenden Potentiometers (50).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwertgeber des Rücklauftemperaturreglers ein Außentemperaturfühler (61) dient, dem Schaltmittel (62 und 63) zum Parallelverschieben und Verstellen der Steilheit der Heizkurve zugeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Istwertgeber (54) im Vorlauf die Funktion des " Temperaturwählers hat.