[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer wärmetechnischen Anlage gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Ein Verfahren der eingangs genannten Art aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 101 268 A1 bekannt. Bei diesem wird mit einem ersten Wärmeübertrager ein Wärmeinhalt eines Wärmeübertragungsfluids
(hier und im Folgenden insbesondere Heizkreiswasser) verändert, das bezüglich seines
Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid über einen Vorlauf eines Kreislaufes
einem zweiten Wärmeübertrager zugeführt, der Wärmeinhalt des vom Vorlauf kommenden
Wärmeübertragungsfluids im zweiten Wärmeübertrager in zum ersten Wärmeübertrager umgekehrter
Weise verändert, das bezüglich seines Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid
über einen Rücklauf des Kreislaufes zum ersten Wärmeübertrager zurück geführt, wobei
eine Durchflussrate des Wärmeübertragungsfluids mit einem am Kreislauf angeordneten
Sensor erfasst und eine Zufuhr des Wärmeübertragungsfluids zum zweiten Wärmeübertrager
über eine ein Stellelement aufweisende Stelleinrichtung geregelt wird, wobei der Sensor
und eine mit dem ersten Wärmeübertrager zusammenwirkende thermische Einrichtung mit
einer Kreislaufregelung kommunizieren.
[0003] Bei dieser Lösung ist die mit dem ersten Wärmeübertrager zusammenwirkende thermische
Einrichtung als Wärmequelle, genauer gesagt als Brenner für fossile Brennstoffe, ausgebildet.
Ferner ist bei dieser Lösung der zweite Wärmeübertrager als in einem Raum eines Gebäudes
angeordneter Heizkörper ausgebildet.
[0004] Die Maßgabe, dass "das bezüglich seines Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid
über einen Vorlauf eines Kreislaufs einem zweiten Wärmeübertrager zugeführt wird",
ist dabei (was weiter unten noch genauer erläutert wird) im Sinne von "mindestens
einem zweiten Wärmeübertrager" zu verstehen, was dann gleichzeitig bedeutet, dass
die genannte Stelleinrichtung mit mehreren, dem jeweiligen Wärmeübertrager zugeordneten
Stellelementen (typischer Weise Thermostatventile) verbunden ist.
[0005] Als Sensor zur Erfassung der Durchflussrate dient ein Volumenstromsensor. Die genannte
Kreislaufregelung ist im besagten Dokument schließlich nicht explizit dargestellt;
dem Fachmann ist aber klar, dass eine solche vorhanden sein muss.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren zur Gewährleistung eines möglichst
effizienten Betriebs der thermischen Einrichtung geschaffen werden.
[0007] Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
[0008] Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Kreislaufregelung zur optimierten
Nutzung der thermischen Einrichtung, die erfindungsgemäß nicht nur eine Wärmequelle,
sondern auch eine Wärmesenke sein kann, und unabhängig von einer tatsächlichen Wärmeforderung
am zweiten Wärmeübertrager das Stellelement zur Vergrößerung der vom Sensor gemessenen
Durchflussrate öffnet.
[0009] Die Maßgabe "zur optimierten Nutzung" bedeutet dabei, dass das Öffnen des Stellelements
zur Vergrößerung der Durchflussrate genau dann erfolgt, wenn dies die Effizienz der
thermischen Einrichtung steigert. Ist dies nicht bzw. nicht mehr der Fall, wird die
Durchflussrate entsprechend nicht vergrößert bzw. wieder auf das ursprüngliche Maß
zurück gestellt.
[0010] Mit anderen Worten ist also vorgesehen, dass dann, wenn am zweiten Wärmeübertrager
eigentlich gar kein Änderungsbedarf bezüglich der aktuellen Wärmeübertragung besteht,
die thermische Einrichtung (die vorzugsweise als Wärmepumpe, als Brenner für fossilie
Brennstoffe oder auch als mit einem elektrischen Heizstab, der vorzugsweise mit einer
Photovoltaikanlage verbunden ist, versehener Warmwasserspeicher ausgebildet ist) aber
auf dieser Basis ineffizient arbeiten würde, die am zweiten Wärmeübertrager übertragene
Wärmemenge dennoch so verändert wird, dass die thermische Einrichtung unter für sie
besseren bzw. optimalen Bedingungen arbeiten kann. Dabei wird gewissermaßen zum Wohle
des Betriebs der thermischen Einrichtung bewusst in Kauf genommen, dass zum Beispiel
einem Raum eines Gebäudes eigentlich mehr Wärme als gefordert zugeführt wird.
[0011] Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den abhängigen Patentansprüchen.
[0012] Der Vollständigkeit halber wird noch auf solche wärmetechnischen Anlagen hingewiesen,
bei denen zur Gewährleistung eines Mindestvolumenstroms einfach ein Bypass im Kreislauf
vorgesehen ist, was aber erheblich weniger effizient als die erfindungsgemäße Verfahrensweise
ist.
[0013] Außerdem wird noch auf die Dokumente
DE 10 2010 016 344 A1 und
DE 10 2012 101 268 A1 hingewiesen, aus denen aber auch keine Lösung bekannt ist, bei der eine tatsächliche
Wärmeforderung zugunsten eines optimierten Betriebs zweitrangig bewertet wird.
[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen
gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0015] Es zeigt schematisch
- Figur 1
- eine einfachste Ausführungsform einer wärmetechnischen Anlage zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- Figur 2
- eine bevorzugte Ausführungsform der wärmetechnischen Anlage mit mehreren im Kreislauf
angeordneten Wärmeübertragern.
[0016] In den beiden Figuren ist eine wärmetechnische Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt, bei dem zunächst in bekannter Weise mit einem ersten Wärmeübertrager
1 ein Wärmeinhalt eines Wärmeübertragungsfluids verändert wird, bei dem das bezüglich
seines Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid über einen Vorlauf 3.1 eines
Kreislaufes 3 einem (siehe Figur 1) zweiten Wärmeübertrager 2 bzw. mehreren (siehe
Figur 2) zweiten Wärmeübertragern 2 (wahl- bzw. vorzugsweise ein Heizkörper oder eine
Schleife einer Fußbodenheizung) zugeführt wird, bei dem der Wärmeinhalt des vom Vorlauf
3.1 kommenden Wärmeübertragungsfluids im zweiten Wärmeübertrager 2 in zum ersten Wärmeübertrager
1 umgekehrter Weise verändert wird, bei dem das bezüglich seines Wärmeinhalts veränderte
Wärmeübertragungsfluid über einen Rücklauf 3.2 des Kreislaufes 3 zum ersten Wärmeübertrager
1 zurück geführt wird, wobei eine Durchflussrate des Wärmeübertragungsfluids mit einem
am Kreislauf 3 angeordneten Sensor 4 (vorzugsweise ein Volumenstromsensor) erfasst
und eine Zufuhr des Wärmeübertragungsfluids zum zweiten Wärmeübertrager 2 über eine
ein Stellelement 5.1 (vorzugsweise ein Thermostatventil) aufweisende Stelleinrichtung
5 geregelt wird, wobei der Sensor 4 und eine mit dem ersten Wärmeübertrager 1 zusammenwirkende
thermische Einrichtung 6 mit einer Kreislaufregelung 7 kommunizieren. Das Wärmeübertragungsfluid
wird dabei, was nicht extra dargestellt ist, mit einer Pumpe im Kreislauf 3 gefördert.
Der Begriff "Stelleinrichtung 5" dient bei alledem, wie ersichtlich, zur Zusammenfassung
aller an der Anlage vorgesehenen Stellelemente 5.1.
[0017] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die genannte thermische Einrichtung 6 wahlweise
als Wärmepumpe, als Brennstoffzelle oder als Brenner für fossile Brennstoffe ausgebildet
ist.
[0018] Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewährleistung eines Mindestvolumenstroms
ist nun, dass die Kreislaufregelung 7 zur optimierten Nutzung der thermischen Einrichtung
6 und unabhängig von einer tatsächlichen Wärmeforderung am zweiten Wärmeübertrager
2 das Stellelement 5.1 zur Vergrößerung der vom Sensor 4 gemessenen Durchflussrate
öffnet.
[0019] In der praktischen Umsetzung ist somit vorgesehen, dass zum Beispiel gezielt ein
Raum, der auch mehrere Heizkörper aufweisen kann, eines Gebäudes ausgewählt und über
seine Einzelraumregelung thermisch anders genutzt wird, als eigentlich vorgesehen.
So kann im Heizbetrieb überschüssige Wärme in diesem Raum gespeichert oder im Kühlbetrieb
dieser Raum besonders stark abgekühlt werden, und zwar alles mit dem Ziel, die thermische
Einrichtung möglichst effizient zu nutzen.
[0020] Noch etwas genauer betrachtet, ist also besonders bevorzugt vorgesehen, dass die
thermische Einrichtung 6 wahlweise als Wärmequelle oder als Wärmesenke arbeitet. In
anderen Worten ausgedrückt, ist also vorgesehen, dass mit dem ersten Wärmeübertrager
1 der Wärmeinhalt des Wärmeübertragungsfluids wahlweise vergrößert oder verkleinert
wird. Noch konkreter ausgedrückt, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Wärmeübertragungsfluid
in einer ersten Betriebsweise der wärmetechnischen Anlage, die man auch Heizbetrieb
nennen könnte, am ersten Wärmeübertrager 1 Wärme aufnimmt und am zweiten Wärmeübertrager
2 abgibt und in einer zweiten Betriebsweise der wärmetechnischen Anlage, die man auch
Kühlbetrieb nennen könnte, am ersten Wärmeübertrager 1 Wärme abgibt und am zweiten
Wärmeübertrager 2 Wärme aufnimmt.
[0021] Nochmals in anderen Worten ausgedrückt, funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß einem bevorzugten Anwendungsbeispiel wie folgt:
Im Heizbetrieb wird das Wärmeübertragungsfluid zunächst am ersten Wärmeübertrager
1 durch die von einer Wärmepumpe (hier eine Ausgestaltung der thermischen Einrichtung
6) bereit gestellte Wärme erwärmt und strömt dann durch den Vorlauf 3.1 des Kreislaufs
3 am Sensor 4 und am Stellelement 5.1 (siehe Figur 1) bzw. an den Stellelementen 5.1
(siehe Figur 2) vorbei zum zweiten Wärmeübertrager 2, der in diesem Beispiel als Schleife
einer Fußbodenheizung in einem Wohnraum ausgebildet ist. Über diese Schleife gibt
das Wärmeübertragungsfluid nun Wärme an die Raumluft ab, um diese auf eine für die
Benutzer des Raumes angenehme Temperatur zu bringen. Von der Schleife der Fußbodenheizung
strömt das nun kühlere Wärmeübertragungsfluid dann über den Rücklauf 3.2 zurück zum
ersten Wärmeübertrager.
[0022] Stellt nun die Kreislaufregelung 7 unter Betrachtung aller ihr verfügbaren Informationen
- worunter auch jene fallen, die ihr vom Sensor 4 bereit gestellt werden - fest, dass
von den Benutzern der wärmetechnischen Anlage weniger Wärme angefragt wird, als für
einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe erforderlich wäre, so steuert sie das Stellelement
5.1 (siehe Figur 1) bzw. die Stellelemente 5.1 (siehe Figur 2) derart, dass der Durchfluss
des Wärmeübertragungsfluids durch den Kreislauf 3 an einem optimalen Betrieb der Wärmepumpe
orientiert entsprechend erhöht wird. Hierdurch gelangt insgesamt mehr (und eigentlich
bewusst zuviel) Wärme zu einer oder mehreren Schleife(n), welche diese dann an die
Luft des Raumes abgibt bzw. abgeben, in dem sie positioniert ist bzw. sind.
[0023] Oder nochmals an einem anderen Beispiel betrachtet: In einem Gebäude ist, weil es
zum Beispiel im Freien gerade nicht sehr kalt ist, die Wärmepumpe abgeschaltet. Ein
Bewohner möchte sich nun aber zum Beispiel für ein Vollbad im Badezimmer aufhalten
und dieses erwärmen. In diesem Fall kann es sein, dass ein für die Wärmepumpe erforderlicher
Mindestvolumenstrom (zum Beispiel 130 Liter pro Stunde) nicht erreicht und die Wärmepumpe
dementsprechend nicht eingeschaltet wird, was natürlich zur Folge hat, dass das Badezimmer
entgegen des Wunsches des Bewohners nicht warm wird. Hier greift nun die Erfindung
und öffnet mindestens ein weiteres Stellelement 5.1 zum Beispiel in einem Arbeitszimmer,
obwohl dort eigentlich keine Wärmeanforderung vorliegt. Dies führt dann dazu, dass
die Wärmepumpe starten und effizient arbeiten kann. Sobald der Bewohner im Badezimmer
das Stellelement 5.1 wieder herunter dreht, wird dann auch automatisch das Stellelement
5.1 im Arbeitszimmer abgedreht und die Wärmepumpe wieder ausgeschaltet. - Kurz zusammengefasst
ist also vorgesehen, dass bei Vorhandensein mehrerer zweiter Wärmeübertrager 2, die
jeweils mit einem Stellelement 5.1 versehen sind, wahlweise mindestens zwei oder sogar
alle Stellelemente 5.1 zur Vergrößerung der vom Sensor 4 gemessenen Durchflussrate,
vorzugsweise gleichmäßig, geöffnet werden.
[0024] Dieses Verfahren erlaubt einen optimalen Betrieb der Wärmepumpe und ist, wie weiter
oben bereits beschrieben, auch mit unterschiedlich gestalteten thermischen Einrichtungen
6 und Wärmeübertragern 1, 2 sowie im Kühlbetrieb umsetzbar.
Bezugszeichenliste
[0025]
- 1
- erster Wärmeübertrager
- 2
- zweiter Wärmeübertrager
- 3
- Kreislauf
- 3.1
- Vorlauf
- 3.2
- Rücklauf
- 4
- Sensor
- 5
- Stelleinrichtung
- 5.1
- Stellelement
- 6
- thermische Einrichtung
- 7
- Kreislaufregelung
1. Verfahren zum Betrieb einer wärmetechnischen Anlage, bei dem mit einem ersten Wärmeübertrager
(1) ein Wärmeinhalt eines Wärmeübertragungsfluids verändert wird, bei dem das bezüglich
seines Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid über einen Vorlauf (3.1) eines
Kreislaufes (3) einem zweiten Wärmeübertrager (2) zugeführt wird, bei dem der Wärmeinhalt
des vom Vorlauf (3.1) kommenden Wärmeübertragungsfluids im zweiten Wärmeübertrager
(2) in zum ersten Wärmeübertrager (1) umgekehrter Weise verändert wird, bei dem das
bezüglich seines Wärmeinhalts veränderte Wärmeübertragungsfluid über einen Rücklauf
(3.2) des Kreislaufes (3) zum ersten Wärmeübertrager (1) zurück geführt wird, wobei
eine Durchflussrate des Wärmeübertragungsfluids mit einem am Kreislauf (3) angeordneten
Sensor (4) erfasst und eine Zufuhr des Wärmeübertragungsfluids zum zweiten Wärmeübertrager
(2) über eine ein Stellelement (5.1) aufweisende Stelleinrichtung (5) geregelt wird,
wobei der Sensor (4) und eine mit dem ersten Wärmeübertrager (1) zusammenwirkende
thermische Einrichtung (6) mit einer Kreislaufregelung (7) kommunizieren,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kreislaufregelung (7) zur optimierten Nutzung der thermischen Einrichtung (6)
und unabhängig von einer tatsächlichen Wärmeforderung am zweiten Wärmeübertrager (2)
das Stellelement (5.1) zur Vergrößerung der vom Sensor (4) gemessenen Durchflussrate
öffnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die thermische Einrichtung (6) wahlweise als Wärmequelle oder als Wärmesenke arbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem ersten Wärmeübertrager (1) der Wärmeinhalt des Wärmeübertragungsfluids wahlweise
vergrößert oder verkleinert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Wärmeübertragungsfluid in einer ersten Betriebsweise der wärmetechnischen Anlage
am ersten Wärmeübertrager (1) Wärme aufnimmt und am zweiten Wärmeübertrager (2) abgibt
und in einer zweiten Betriebsweise der wärmetechnischen Anlage am ersten Wärmeübertrager
(1) Wärme abgibt und am zweiten Wärmeübertrager (2) Wärme aufnimmt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Wärmeübertragungsfluid mit einer Pumpe im Kreislauf (3) gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Vorhandensein mehrerer zweiter Wärmeübertrager (2) mindestens zwei Stellelemente
(5.1) zur Vergrößerung der vom Sensor (4) gemessenen Durchflussrate geöffnet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Vorhandensein mehrerer zweiter Wärmeübertrager (2) alle Stellelemente (5.1) zur
Vergrößerung der vom Sensor (4) gemessenen Durchflussrate geöffnet werden.