Genug Dampf auf dem Kessel? - Heizkesselregelung

Transkript

1 Fakultät Informatik Institut für Angewandte Informatik, Professur für Technische Informationssysteme Genug Dampf auf dem Kessel? - Heizkesselregelung Hauptseminar Technische Informationssysteme Sven Menschner Dresden, 15. Juni 2012

2 Überblick Einflussfaktoren Aufbau Regelkreis & Heizkessel Regelung der Kesselwassertemperatur Regelung der Kesselwassermenge Temperatur-Überwachung TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 2 von XYZ

3 Einflussfaktoren Regel- und Stellgrößen Vorlauftemperatur Kesselwassermenge Durchflussmenge Grenzwerte der Hersteller Minimal zulässige Kesselwassertemperatur Minimal zulässige Rücklauftemperatur Minimaler Durchfluss durch den Heizkessel TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 3 von XYZ

4 Einflussfaktoren Zusätzliche Anforderungen Energieoptimierter Betrieb der Anlage Minimale Betriebsdauer des Brenners Bei Kondensationskesseln möglichst tiefe Rücklauftemperatur Anforderungen sind teilweise gegenläufig, z.b.: kleine Kesseltemperatur-Schwankung vs. lange Brennerlaufzeit TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 4 von XYZ

5 Temperaturregelkreis im Gebäude Grundsätzlicher Aufbau Vorlauf Kessel Verbrauchergruppen Rücklauf TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 5 von XYZ

6 Temperaturregelkreis im Gebäude Aufbau Heizkessel TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 6 von XYZ

7 Quelle: Siemens Building Technologies GmbH: Regeln und Steuern von Heizungsanlagen TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 7 von XYZ

8 Regelung der Kesselwassertemperatur Zweipunkt-Regelthermostat Statische Kennlinie und Verlauf der Kesseltemperatur TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 8 von XYZ

9 Regelung der Kesselwassertemperatur Schalten von Brennerstufen Geringere Temperaturschwankung bei weniger Brennerstarts Bei n Stufen braucht jeder Brenner nur 1/n der Gesamtleistung Dadurch weniger Schadstoffausstoß und Kesselverschmutzung bei Brennerstarts TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 9 von XYZ

10 Regelung der Kesselwassertemperatur Sollwertbestimmung bei Überschwingen Statische Schaltdifferenz X D + Überschwingen s Vermeiden von Pendeln der Brennerstufen bei Volllast Sollwert zusätzlich um ½ X D erhöht Beispiel: Min. zulässige Kesselrücklauftemperatur: 60 C Temperaturdifferenz Kesselein-/austritt: Schaltdifferenz des Kesselreglers: 10K 8K Sollwert Kesseltemperatur = 60 C + 10K + 4K = 74 C TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 10 von XYZ

11 Regelung der Kesselwassertemperatur Einschaltverhältnis / Modulierende Brenner Verhältnis von Impulsdauer und Zyklusdauer ergibt theroretische Stellgröße von 0-100% y = Y h * ε Alternative: Modulierende Brenner, bei denen Leistung stetig geregelt werden kann Wenig Brennerstarts und engere Grenzen der Wassertemperatur TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 11 von XYZ

12 Regelung der Kesselwassertemperatur Last-Temperatur-Verlauf TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 12 von XYZ

13 Regelung der Kesselwassermenge Berechnung Bei bestimmten Anlagentypen (ohne Kesselpumpe) muss Wassermenge im Kessel berechnet & geregelt werden ϑ VL... Vorlauftemperatur der Verbrauchergruppe ϑ KV... Vorlauftemperatur des Heizkessels ϑ RL... Rücklauftemperatur Verbrauchergruppe/Heizkessel TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 13 von XYZ

14 Regelung der Kesselwassermenge Beispiel Zahlenwerte aus Diagramm: TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 14 von XYZ

15 Regelung der Kesselwassermenge Kesselwassermenge bei variabler Last Kurve stärker gekrümmt, je kleiner Temperatur- Spreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf bzw. je tiefer diese zur Kesselwassertemp. liegt TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 15 von XYZ

16 Temperatur-Überwachung Quellle: Quellle: TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 16 von XYZ

17 Temperatur-Überwachung Sicherheitseinrichtungen Sicherheitstemperaturbegrenzer schaltet Anlage bei zu hohen Kesseltemperaturen aus Anlage muss danach manuell wieder in Betrieb gesetzt werden Anlage muss vor Ort geprüft werden Sicherheitstemperaturwächter schaltet sich automatisch zurück, wenn Kesseltemperatur nach Abschaltung wieder Regelbereich erreicht Thermostaten sind eigensicher TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 17 von XYZ

18 Literatur [1] Siemens Building Technologies GmbH: Regeln und Steuern von Heizungsanlagen. Online-Dokumentation, [2] Knabe, G.: Gebäudeautomation. Verlag für Bauwesen, Berlin, München, [3] Wikimedia Foundation: Wikipedia - Heizungsregler. URL: zuletzt besucht: TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 18 von XYZ

19 Fragen? Vielen Dank! TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 19 von XYZ