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Dokumentenidentifikation DE10303830A1 12.08.2004
Titel Zirkulationspumpenregelung ohne mechanischen Strömungsschalter
Anmelder Böhringer, Volker, 75417 Mühlacker, DE
DE-Anmeldedatum 30.01.2003
DE-Aktenzeichen 10303830
Offenlegungstag 12.08.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.08.2004
IPC-Hauptklasse F04D 15/00
IPC-Nebenklasse F24D 19/10   
Zusammenfassung Zirkulationsregelung einer für Brauchwasseranlagen in Gebäuden, bei der die Zirkulationspumpe (5) über den Gradienten der Temperatur an der Vorlaufleitung (2) gestartet wird und mechanische oder manuelle Geber entfallen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Zirkulationspumpe in Anlagen zur Warmwasserversorgung in Gebäuden.

Es ist bekannt, daß die Warmwasserverteilung in Gebäuden zur Wassereinsparung und Verbesserung der Nutzung mit Zirkulationsleitungen und Pumpen ausgestattet sind; diese Pumpen werden zur Energieeinsparung geregelt.

Im einfachsten Fall wird die Zirkulationspumpe über ein Zeitrelais gesteuert. Die Anforderung erfolgt über einen Taster, nach Ablauf der voreingestellten Pumpenlaufzeit schattet die Pumpe ab.

Um die Zirkulationspumpe zu regeln, werden ferner zeit- und temperaturgeführte Regelsysteme eingesetzt.

Innerhalb eines oder mehrerer, von einer Zeitschaltuhr vorgegebenen Zeitfenster wird die Pumpe eingeschaltet. Das im Wärmetauscher erwärmte Wasser wird zu der Zapfstelle gepumpt und über eine Rücklaufleitung dem Wärmetauscher wieder zugeführt. Dort wird es erneut erwärmt und zirkuliert innerhalb des Zeitfensters im Rohrleitungssystem.

Nachteilig an diesem Verfahren ist der hohe Energieverlust in der Leitung, sowie die elektrischen Verluste der Pumpe.

Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, in der die Zirkulation zusätzlich über einen Thermostaten an der Zirkulationsleitung gesteuert wird. Innerhalb eines Zeitfensters wird die Zirkulationspumpe angesteuert. Ist die Rohrleitungs-/Wassertemperatur größer als eine voreingestellte Solltemperatur schaltet die Zirkulationspumpe ab; unterschreitet die Rohrleitungstemperatur eine weitere voreingestellte Solltemperatur (Hysterese) schaltet die Zirkulationspumpe wieder ein.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, nachdem über einen mechanischen Strömungsgeber der Bedarf über die Wasserentnahme an der Zapfstelle erfaßt wird. Die durch die Entnahme verursachte Strömung wird über einen mechanischen Geber erfaßt und der Pumpensteuerung zugeführt. Die Pumpe wird eingeschaltet und nach einem der oben beschriebenen Verfahren abgeschaltet. Eine zeitgebundene Einschaltsperre vermindert die Zahl der falschen Pumpintervalle aufgrund von Druckschwankungen in Verbindung mit Luft im Versorgungsnetz.

Nachteilig an diesen Verfahren ist die nicht bedarfsorientierte Steuerung der Zirkulationspumpe zum einen und die Kosten, sowie die sichere Funktion der vorzugsweise mechanischen Geber zum anderen.

Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche hat demgegenüber die Vorteile, daß keinerlei mechanische Bauteile eingesetzt werden, Montagezeiten verkürzt und eine eindeutige Bedarfsregelung mit vermindertem Energiebedarf der Zirkulationspumpe gewährleistet ist.

Die Versorgungseinrichtung besteht aus einem Warmwasserspeicher (1), einer Versorgungseinrichtung (0), einer Zapfstelle (3), einer Zirkulationspumpe (5) und einem Temperaturfühler (6). Der Warmwasserspeicher (1) ist mit einer Rohrleitung (2, Vorlauf) mit der Zapfstelle (3) verbunden. Die Zapfstelle ist mit einer Rohrleitung (4a, 4b, Zirkulation) mit dem Warmwasserspeicher (2) verbunden. Eine Energiequelle (7) erwärmt das Wasser im Speicher. Eine Regeleinrichtung (8) steuert die Zirkulationspumpe (5).

Die Zirkulationspumpe (5) fördert das warme Wasser des Wärmespeichers (1) ohne Entnahme über den Vorlauf (2) zur Zapfstelle (3) und stellt dort warmes Wasser zur Entnahme zur Verfügung. Das geförderte Wasser fließt über die Zirkulationsleitung (4a) zur Pumpe (5) und über die Zirkulationsleitung (4b) zum Wärmespeicher (2) zurück. Dort wird es von der Wärmequelle (7) erneut erwärmt.

Erfindungsgemäß wird an der Vorlaufleitung (2) vom Wärmespeicher (1) zur Zapfstelle (3) ein Temperaturfühler (6) in geringem Abstand vom Wärmespeicher (1) montiert. Die Führung des Rohres verhindert eine Erwärmung der Rohrleitung (2) ohne Entnahme. Die Rohrleitung (2) hat Umgebungstemperatur.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erwärmt sich bei einer geringen, zeitlich begrenzten Entnahme (geringes Volumen) an der Zapfstelle (3) die Rohrleitung des Vorlaufs (2) am Temperaturfühler (6). Erfindungsgemäß wird die absolute Temperaturerhöhung in einem Zeitintervall, d.h. der Differenzenquotient der Temperatur nach der Zeit von der Regeleinheit ermittelt. Übersteigt dieser Wert einen voreingestellten Wert schaltet die Pumpe für eine voreingestellte und/oder berechnete Zeit ein. Diese Zeit wird ermittelt als der Quotient aus dem Volumen des Vorlaufrohres geteilt durch die Pumpenleistung vermehrt um eine Nachlaufzeit.

Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Zirkulationspumpe eingeschaltet, wenn der Gradient (n-te Ableitung) der Temperatur nach der Zeit einen voreingestellten Wert überschreitet.

Das Verfahren vermindert die Laufzeit der Zinkulationspumpe und deren Energieaufnahme, weil im Falle einer warmen Vorlaufleitung der Diffenernzenquotient/Gradient den Schwellwert nicht überschreitet und die Pumpe abgeschaltet bleibt.

0 Versorgungseinrichtung Wasser 1 Warmwasserspeicher 2 Rohrleitung (Vorlauf) 3 Zapfstelle 4a Rohrleitung (Rücklauf/Teil 1) 4b Rohrleitung (Rücklauf/Teil 2) 5 Zirkulationspumpe 6 Temperaturfühler Vorlauftemperatur 7 Wärmeerzeuger 8 Regeleinrichtung

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung und Verfahren zur bedarfsabhängigen Regelung der Zirkulationspume in Anlagen zur Warmwasserversorgung in Gebäuden, gekennzeichnet dadurch, daß die Zirkulationspumpe (5) eingeschaltet wird, wenn die absolute Temperaturerhöhung am Temperaturfühler (6) an der Zuleitung (2) zur Zapfstelle (3) einen voreingestellten Wert überschreitet.
  2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationspumpe (5) eingeschaltet wird, wenn der Gradient (n-te Ableitung) der Temperatur nach der Zeit am Temperaturfühler (6) einen voreingestellten Wert überschreitet.
  3. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß Zirkulationspumpe (5) mindestens so lange eingeschaltet bleibt, solange der Gradient der Temperatur der Vorlaufleitung (2) nach der Zeit am Temperaturfühler (6) in erster Näherung positiv ist.
  4. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationspumpe (5) nach einer voreingestellten und/oder durch den Quotienten aus dem Rohrvolumen der Vorlaufleitung (2) und der Pumpenleistung gebildeten Zeitintervall abgeschaltet wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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