Mittwoch, 22. Oktober 2008

Modulation des Pelletkessels steuern

In diesem früheren Beitrag habe ich bereits beschrieben, wie der Biotech-Kessel moduliert (diese Info ist für das Verständnis des folgenden Beitrags wichtig). Mittlerweile habe ich verschiedene Verfahren getestet, wie ich mit dem Kessel den Puffer beladen kann. Ziel ist es einerseits, wenig Brennerstarts zu haben, weil diese beim Pelletkessel zeitaufwändig sind und Energie kosten, und andererseits die Integration mit der Solaranlage so zu gestalten, dass nicht zu viel Pellet-Energie in den Puffer gelangt, die vielleicht gar nicht benötigt wird.

1. Test - Beladen wie mit dem Ölbrenner
Der ehemalige Ölbrenner wurde angeworfen, wenn die Temperatur am Sensor Puffer.Mitte, der ungefähr bei 350 Liter des 600-L-Puffers sitzt, bis fast zur Solltemperatur des Heizkreis-Vorlaufs (HK-VL) gesunken ist. Der Ölbrenner lief dann, bis dieser Sensor auf HK-VL + 11K gestiegen ist, mindestens aber 20 Minuten (was meistens der Fall war). Dann war Pause, je nach Jahreszeit 0,5 bis 1,5 Stunden. Beim Pelletkessel war diese Betriebsart nicht brauchbar, auch wenn die Mindestlaufzeit erhöht wurde. Direkt nach Erreichen der Mindestlaufzeit schaltete der Brenner ab.

2. Test - 600-L-Puffer fast vollständig beladen
Der Sensor Puffer.Mitte2 saß dazu unten am ersten Puffer, in der Höhe des Kessel-Rücklaufs. Der Pelletkessel wurde wie oben angefordert und schaltete ab, wenn Puffer.Mitte2 8K über HK-VL meldete.
Vorteil: Ordentliche Laufzeiten - Morgens 2 Stunden, tagsüber 1-1,5 Stunden
Nachteil: Zu viel Energie im Puffer - pro Brenneranforderung wurden 20-30 kWh geladen. Dies ist mir zu "grob" und erlaubt keine genaue Abstimmung mit der Solaranlage.

3. Test - wie Nr. 2, aber Kessel auf 60% (8,7 kWh) gedrosselt, Drehzahl der Ladepumpe per Schalter reduziert
Vorteil: Noch längere Laufzeiten (3 Stunden morgens), geringere Abstrahlverluste des Kessels, geringere Abgastemperatur.
Nachteil: Wie Nr. 2, zusätzlich dauerte es merkbar länger, bis nach der Brenneranforderung warmes Wasser im Puffer an der Stelle ankam, wo es für die HK-VL wirksam werden konnte (bis zu 50 Minuten).

4. Test - Brenner moduliert
Nach diesen Tests versuchte ich, die Vorteile der einzelnen Verfahren zu kombinieren und die Modulationsfähigkeit des Kessels auszunutzen. Letztere kann der UVR1611 nur indirekt über die Kesseltemperatur steuern, und diese wiederum über die Ladepumpe. Daher steuere ich jetzt die Drehzahl der Ladepumpe über eine PID-Regelung. Zusätzlich wurde der Sensor Puffer.Mitte2 nach oben versetzt, etwa 120 Liter unterhalb von Puffer.Mitte. Zur Vereinfachung der Steuerung arbeite ich mit festen Temperaturwerten in der Regelung, da aufgrund der Mindesttemperatur des Pelletkessels von 55° die Ladetemperatur immer deutlich oberhalb des HK-VL liegt.

Das untenstehende Diagramm verdeutlicht das Prinzip:

  • Der Pelletkessel wird wie üblich angefordert (Punkt A).
  • Ist Puffer.Mitte < 50°, wird eine Absolutwertregelung aktiv, die die Kesseltemperatur unter 60° hält. Dadurch läuft die Ladepumpe mit voller Drehzahl, der Kessel kommt nicht in den Modulationsbereich von 60°-70° und läuft mit 100% Leistung. (B)
  • Wenn 50° an Puffer.Mitte anliegen, wird eine Ereignisschwelle in der PID-Regelung aktiv. Die Drehzahl der Ladepumpe und damit die Wärmeabnahme sinkt, der Kessel wird jetzt auf 70° eingeregelt (am Kessel selbst entspricht dies nur 65°, da unser Sensor einen anderen Wert als der Kessel-interne Sensor liefert). (C)
  • Der Kessel moduliert dadurch auf 45-50% herunter. Da dies immer noch über der aktuellen Heizlast liegt, wird der Puffer langsam wärmer. Wenn schließlich Puffer.Mitte2 einen merkbaren Temperaturanstieg verzeichnet, wird der Brenner ganz abgeschaltet und das Haus weiter über den Puffer beheizt. (D)
  • Nach dem Abschalten startet eine Vergleichsfunktion die Ladepumpe mit voller Drehzahl, um Restwärme bis auf den Mindestwert aus dem Kessel zu holen. (E)

Vorteil: Die Wärmeerzeugung ist besser an den Bedarf angepasst - vor allem bei Wintertemperaturen sollte dies zu sehr langen Laufzeiten und wenig Starts führen. Bei Solarbetrieb wird weiterhin der Brenner abgeschaltet (nach einer Mindestlaufzeit).
Nachteil: Bisher keiner zu erkennen, da Biotech-Kessel auch bei Teillast gute Abgaswerte und sogar einen höheren Wirkungsgrad haben.

1 Kommentar:

Anonym hat gesagt…

Hallo Frank,

das mit der Ladepumpen-Drehzahl-Modulation ist wirklich cool!! :-))
ich hab mir schon immer gedacht dass man die Modulation doch irgendwie nutzen koennen muss - und damit zu wesentlich besseren Nutzungsgraden des Pelleters kommen kann.
Erfordert natuerlich Zugriffs-Moeglichkeit von der UVR auf die Ladepumpe. Das geht wohl nicht bei allen Pelletern.

Vielen Dank fuer die Info - wie du weisst spiel ich auch mit dem Gedanken meine 8Jahre alte Pelletskiste irgendwann abzuloesen.

Gruss,
Christoph
aka pelletstoptimierer im HTD