Kombinierter Wasserheizer

Abstract

 Kombinierter Wasserheizer zur Bereitung von Brauch- und Heizwasser, mit einem Primär-Wärmetauscher (3) bei Zapfbetrieb verbindbaren Brauchwasser-Wärmetauscher (11) und einem Vorlauftemperaturregler (21), dem ein mit einem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber (19) mit einem Vorlauftemperaturfühler (18) verbundener Vergleicher (22) zugeordnet ist. Um auch die Auslauftemperatur des Brauchwassers optimal regeln zu können, ist vorgesehen, daß bei aktiviertem Brauchwasser-Wärmetauscher (11) der mit dem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber (19) verbundene Eingang des dem Vorlauftemperaturregler (21) zugeordneten Vergleichers (22) mit dem Ausgangssignal eines Brauchwassertemperaturreglers (23) beaufschlagt ist, der eingangsseitig mit einem Vergleicher (24) verbunden ist, dessen Eingänge mit einem Brauchwasser-Auslauftemperaturfühler (26) und einem Brauchwasser-Soll-Wertgeber (20) verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen kombinierten Wasserheizer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Bei solchen bekannten derartigen Wasserheizern wird im allgemeinen in der Betriebsart "Brauchwasserbereitung" das Brauchwasser indirekt vom - in dieser Betriebsart rein geräteintern fließenden - Heizwasser erwärmt. Die Vorlauftemperatur dieses Heizwassers wird dabei auf einen festen oder einstellbaren Wert geregelt. Eine solche reine Vorlauftemperaturregelung arbeitet sehr schnell und genau. Sie erfaßt jedoch nicht die echte Auslauftemperatur, die bei konstanter Vorlauftemperatur und konstantem Übertragungsverhalten des Wärmetauschers immer noch von der Brauchwassereinlauftemperatur und der Zapfmenge abhängig ist. Eine direkte Regelung der Auslauftemperatur ist wegen der Rohrlängen im Gerät und Wärmetauscher nur mit einem sehr langsamen Regler möglich.

[0003] Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wasserheizer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine von der Einlauftemperatur und Zapfmenge im wesentlichen unabhängige Steuerung der Brauchwassertemperatur möglich ist.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wasserheizer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

[0005] Durch die vorgeschlagenen Merkmale ist sichergestellt, daß beim Zapfen von Brauchwasser und der damit verbundenen Aktivierung des Brauchwasser-Wärmetauschers eine Vorgabe der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Brauchwasser-Soll-Temperatur bzw. einem Vergleich dieser Temperatur mit der tatsächlichen Auslauftemperatur erfolgt. Die Regelung der Vorlauftemperatur erfolgt dabei in üblicher Weise, nur, daß eben nicht der aufgrund der herrschenden Außentemperatur ermittelte oder ein fest eingestellter Vorlauftemperaturwert als Führungsgröße dient, sondern ein aufgrund der gewünschten Brauchwassertemperatur bzw. eines Vergleichs dieser Temperatur mit der tatsächlichen Auslauftemperatur des Brauchwassers.

[0006] Der Brauchwasserbetrieb beginnt mit dem Öffnen eines Zapfventiles. Das Wasser fließt vom Kaltwasser-Einlauf durch den Brauchwasser-Wärmetauscher wodurch es in dessen Sekundärkreis zu einem Absinken des Druckes kommt, wodurch die Vorrangschaltung den Primär-Wärmetauscher mit dem Primärkreis des Brauchwasser-Wärmetauschers verbindet und es zu einem Kreislauf des Heizwassers über den Brauchwasser-Wärmetauscher kommt.

[0007] Der Brauchwassertemperaturregler gibt im Brauchwasserbetrieb einen Wert für die Vorlauftemperatur, der zur Bereitung von Brauchwasser mit der gewünschten Temperatur führt, an den dem Vorlauftemperaturregler zugeordneten Vergleicher weiter. Dabei kann mittels eines Wasserschalters der Vorlauftemperatur-Soll-Wert umgeschaltet werden.

[0008] Der Vorlauftemperaturregler vergleicht diesen Soll-Wert mit dem Ist-Wert der Vorlauftemperatur und regelt diese entsprechend durch Steuerung der Leistung der Wärmequelle, z.B. durch Steuerung der Brennstoffzufuhr zu einem Brenner.

[0009] Der Brauchwassertemperaturregler verändert den Vorlauftemperatur-Soll-Wert in Abhängigkeit von der Abweichung der Auslauftemperatur des Brauchwassers vom am Brauchwasser-Soll-Wertgeber eingestellten Soll-Wert.

[0010] Es ergibt sich durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eine Kaskadenregelung, bei der die Regelung der Brauchwassertemperatur nicht direkt in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen dem Soll- und Ist-Wert der Brauchwassertemperatur geregelt wird sondern indirekt über den unterlagerten Vorlauftemperaturregler, wodurch sich ein verbessertes dynamisches Verhalten ergibt. Der Vorlauftemperaturregler kann dabei als reiner Proportionalregler arbeiten, der Störungen im über den Brauchwasser-Wärmetauscher geführten Heizwasserkreislauf sehr schnell ausregelt. Der überlagerte Brauchwassertemperaturregler arbeitet bei kleineren Regelabweichungen vorzugsweise als Proportional-Integral-Regler, so daß keine stationäre Regelabweichung bleibt.

[0011] Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß das dynamische Verhalten, insbesondere bei Zapfbeginn, verbessert wird.

[0012] So ist es möglich die Differenz zwischen der eingestellten Brauchwasser-Soll-Temperatur und der vom Brauchwassertemperaturregler abgegebenen Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber auf eine maximal am Brauchwasser-Wärmetauscher auftretende Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Auslauftemperatur, welche Differenz von der Bauart des Brauchwasser-Wärmetauschers bestimmt ist und z.B. 20°K beträgt, zu begrenzen. Dadurch arbeitet der Brauchwassertemperaturregler, solange er versucht, einen höheren Vorlauftemperatur-Soll-Wert vorzugeben, wie ein reiner Proportionalregler.

[0013] Hat sich die Auslauftemperatur dem Soll-Wert soweit angenähert, daß der Vorlauftemperatur-Soll-Wert um weniger als die oben beschriebene Differenz über dem Brauchwassertemperatur-Soll-Wert liegen soll, so wird die Begrenzungsfunktion unwirksam. Der Brauchwassertemperaturregler arbeitet dann als Proportional-Integral-Regler.

[0014] Die Umschaltung erfolgt dabei durch den Vergleicher, der auf die jeweilige Differenz fest eingestellt ist.

[0015] Die Umschaltung der Regelcharakteristik des Brauchwassertemperaturreglers führt zu geringerem Überschwingen und kürzeren Einschwingzeiten beim Zapfbeginn und bei sprunghaften Soll-Wert-änderungen, als bei konstantem Proportional-Integral-Verhalten erreichbar wäre.

[0016] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Wasserheizer und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regelung des Wasserheizers nach der Fig. 1.

[0017] Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelheiten.

[0018] Der Wasserheizer nach der Fig. 1 weist einen Brenner 1 auf, der über ein Gasregelventil 2 mit Gas versorgbar ist. Dieser Brenner 1 beaufschlagt einen Primär-Wärmetauscher 3 über dem eine Abgashaube 4 angeordnet ist.

[0019] Der Primär-Wärmetauscher 3 ist über eine Vorlaufleitung 5 mit einer Heizung 6 verbunden, die über eine Rücklaufleitung 7 mit dem Primär-Wärmetauscher 3 verbunden ist, wobei in der Rücklaufleitung 7 eine Umwälzpumpe 8 angeordnet ist.

[0020] In der Vorlaufleitung 5 ist ein Vorrangschaltventil 9 angeordnet, an dem eine Bypassleitung 10 angeschlossen ist, die zur Rücklaufleitung 7 führt und in der ein Primärkreis 12 eines Brauchwasser-Wärmetauschers 11 angeordnet ist.

[0021] Der Sekundärkreis 13 des Brauchwasser-Wärmetauschers 11 ist mit einem Kaltwassereinlaß 14 über einen Wasserschalter 15 verbunden, der bei einem Absinken des Druckes anspricht. Weiters ist der Sekundärkreis 13 mit einem Zapfventil 16 verbunden.

[0022] Weiters ist eine Steuerung 17 vorgesehen, die mit einem Vorlauftemperaturfühler 18, einem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber 19, der den Soll-Wert in Abhängigkeit von der Außentemperatur vorgibt, einem Brauchwassertemperatur-Soll-Wertgeber 20, einem Auslauf-Temperaturfühler 26, sowie dem Wasserschalter 15 eingangsseitig verbunden. Ausgangsseitig ist die Steuerung 17 mit dem Gasventil 2, der Umlaufpumpe 8, dem Vorrangschaltventil 9 verbunden.

[0023] Die Steuerung 17 ist in der Fig. 2 in Form eines Flußdiagrammes näher dargestellt.

[0024] Ein Vorlauftemperatur-Regler 21 steuert das Gasregelventil 2 und damit den Brenner 1, der den Primär-Wärmetauscher 3 beaufschlagt. Der Vorlauftemperaturfühler 18 ist mit einem Vergleicher 22 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber 19 und dem Ausgang eines Brauchwassertemperaturreglers 23 verbunden ist.

[0025] Der Brauchwassertemperaturregler 23 ist mit dem Ausgang eines Vergleichers 24 verbunden, der seinerseits mit dem Auslauftemperatur-Fühler 26 und dem Brauchwassertemperatur-Soll-Wertgeber 20 verbunden ist. Dabei gibt der Brauchwassertemperaturregler 23 beim Zapfen von Brauchwasser ein Vorlauftemperatur-Soll-Wert-Signal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der am Brauchwassertemperatur-Soll-Wertgeber 20 eingestellten Brauchwasser-Soll-Temperatur und der Auslauftemperatur des Brauchwassers ab. Dieses Vorlauftemperatur-Soll-Wert-Signal wird vom Vorlauftemperaturregler 21 verarbeitet, der den Brenner 1 entsprechend steuert.

[0026] Der Brauchwassertemperaturregler 23 ist weiters mit einem Vergleicher 25 verbunden, dessen beide Eingänge mit dem Brauchwassertemperatur-Soll-Wertgeber 20 und dem Ausgang des Brauchwassertemperaturreglers 23 verbunden sind. Dabei schaltet der Vergleicher 25 die Regelcharakteristik des Brauchwassertemperaturreglers 23 von einer Proportional-Integral-Regelcharakteristik auf eine Proportional-Regelcharakteristik um, wenn die Differenz zwischen der Vorlauf-Soll-Temperatur und der Auslauftemperatur einen bestimmten, von der Bauart des Brauchwasser-Wärmetauschers 11 abhängigen Wert übersteigt. Dadurch arbeitet der Brauchwassertemperaturregler 23, solange er versucht einen höheren Vorlauftemperatur-Soll-Wert vorzugeben wie ein reiner Proportional-Regler.

[0027] Durch die Umschaltung der Regelcharakteristik des Brauchwassertemperaturreglers 23 ergibt sich ein nur sehr geringes Überschwingen des Reglers und kürzere Einschwingzeiten beim Zapfbeginn und bei sprunghaften Soll-Wert-Änderungen, als bei einem konstanten Proportional-Integral-Regelverhalten des Brauchwassertemperaturreglers 23.

Ansprüche

1. Kombinierter Wasserheizer zur Bereitung von Brauch- und Heizwasser, mit einem von einer Wärmequelle beaufschlagten Primärwärmetauscher, der über ein von einem Zapfventil gesteuerten Vorrangschaltventil wahlweise mit einer Heizungsanlage oder einem Brauchwasser-Wärmetauscher verbindbar ist und einem Vorlauftemperaturregler, dem ein mit einem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber und einem Vorlauftemperaturfühler verbundener Vergleicher zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktiviertem Brauchwasser-Wärmetauscher (11) der mit dem Vorlauftemperatur-Soll-Wertgeber (19) verbundene Eingang des dem Vorlauftemperaturregler (21) zugeordneten Vergleichers (22) mit dem Ausgangssignal eines Brauchwassertemperaturreglers (23) beaufschlagt ist, der eingangsseitig mit einem Vergleicher (24) verbunden ist, dessen Eingänge mit einem Brauchwasser-Auslauftemperaturfühler (26) und einem Brauchwasser-Soll-Wertgeber (20) verbunden sind.

2. Wasserheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Brauchwassertemperaturreglers (23) mit einem Vergleicher (25) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Brauchwasser-Soll-Wertgeber (20) verbunden ist, wobei dieser Vergleicher (25) die Regelcharakteristik des Brauchwassertemperaturreglers (23) in Abhängigkeit von der Differenz des Ausgangssignals des Brauchwassertemperaturreglers (23) und des Brauchwasser-Soll-Wertes von Proportional-Regelcharakteristik auf Proportional-Integral-Regelcharakteristik und umgekehrt umschaltet.

Zeichnung