<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
OCTROOI OP UITVINDING - -------------------- "Werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruikstoestellen" (Uitvinding van Dieter Stuch) Vennootschap genaamd N. V. COFRABEL 15, rue Golden Hope straat 15 1620 Drogenbos Vorrang : Gebruiksmodel-aanmelding
G 84 34 081.9, 16.11. 1984,
Bondsrepubliek Duitsland op naam van de vennootschap
Joh. Vaillant GmbH u. Co.
<Desc/Clms Page number 2>
Werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruiks- toestellen.
De uitvinding betreft een werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruikstoestellen.
Dergelijke werkwijzen zijn bij verwarmingsinstallaties bekend geworden onder het thema van snel opstoken (opnieuw verwarmen) wanneer bijvoorbeeld vanuit een ketel een centrale verwarmingsinstallatie op een vastgesteld tijdstip, in de regel bij het actief benutten van een woning door de bewoner's morgens bij het opstaan van een eerste verlaagd temperatuursniveau moet worden opgestookt tot een tweede, ten opzichte hiervan hoger temperatuursniveau. Bij het snel opstoken tracht men het tijdstip te vinden, waarop de installatie met betrekking tot haar referentiewaarde op een hoger niveau moet worden geschakeld opdat de regelaar van de verwarmingsinstallatie door het verhogen van de voorlooptemperatuur de gewenste kamertemperatuur op het tevoren bepaalde tijdstip kan waarborgen.
Deze snelle opstookwerkwijzen stuiten evenwel zeer snel op hun grenzen in gevallen, waarin meerdere verbruikstoestellen moeten worden opgestookt en bovendien nog op onderling verschillende temperatuurniveaus en ook op verschillende tijdstippen. Wanneer bijvoorbeeld een circulatiewaterverwarmingstoestel zowel voor het voeden van een gebruikswaterbereider als voor het voeden van een verwarmingsinstallatie nodig is blijft de gebruikelijke verwarming in gebreke, daar bij dergelijke circulatieverwarmingstoestellen in de regel het verbruikswatercircuit voorrang heeft boven het verwarmingscircuit. Wanneer slechts een voldoende gebruikswatercapaciteit wordt verlangd heeft de warmtebron geen mogelijkheid meer om de aangesloten vertrekken van de centrale verwarming verder te verwarmen tot op het gewenste niveau.
EMI2.1
De uitvinding heeft ten doel een werkwijze van
EMI2.2
de bovenvermelde soort te verschaffen, waarmede ook bijzet aanwezig zijn van meerdere'verbruikstoestellen het mog lijk is om het tijdstip vast te stellen, waarop de in
<Desc/Clms Page number 3>
latie moet beginnen met het verder verwarmen tot op een hoger niveau teneinde op de telkens tevoren bepaalde tijdstippen de toereikende temperaturen bij de onderling verschillendeverbruikstoestellen te waarborgen. Deze verbruikstoestellen kunnen worden gevormd door gebruikswaterbereiders, waterreservoirs, doorstroomverhitters, welke voor sanitair water bestemd zijn, of door verschillende verwarmingscircuits zoals radiator-of convectorcircuits alsookvloerverwarmingsdelen.
In het uiterste geval zal hierbij kunnen worden gedacht aan een eensgezinswoning, die voorzien is van een groot verbruikswaterreservoir, dat tegen 7.00 uur het gewenste temperatuursniveau moet hebben, waarbij verder een deel van de woning, te weten de bewoonde vertrekken om 6.30 uur de gewenste kamertemperatuur moeten hebben en waarbij verder het praktijkdeel van de woning eerst op de openingstijd van de praktijk, dit is zo tegen 9.00 uur, de gewenste kamertemperatuur moet hebben. Wanneer aan het praktijkdeel van de woning nog een afzonderlijke gebruikswaterbereider is toegevoegd, die eerst enige tijd na het openingstijdstip van de praktijk op zijn vroegst in werking moet gaan, worden de omstandigheden nog aanzienlijk gecompliceerder.
Verder is na te streven, dat bij een brandstofverwarmde warmtebron een zo ononderbroken mogelijke branderlooptijd zonder uitschakelpauzen wordt verschaft teneinde het rendement optimaal te maken.
Voor het bereiken van deze oogmerken wordt volgens de uitvinding voorzien in een werkwijze voor het verwarmen tot op een hoger niveau van ten minste twee verbruikstoestellen vanaf een eerste verlaagd niveau naar een tweede hoger niveau met ten minste één verwarmingsbron, die alternatief op telkens een verbruiksoestel schakelbaar is, binnen een numeriek vaststelbaar tijdsinterval, aan het begin waarvan de warmtebron wordt ingeschakeld teneinde op een tevoren kiesbaar tijdstip aan de zijde van het verbruikstoestel het hogere temperatuursniveau te bereiken, welke werkwijze hierdoor wordt gekenmerkt,
EMI3.1
dat de sommen van de benodigde opwarmtijden van de
EMI3.2
verbruikstoestellen worden en dat dit het tijd interval tussen het tevoren kiesbare tijdstip , /T) I.
<Desc/Clms Page number 4>
en het inschakeltijdstip (Tx) is.
Verdere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn omschreven in de volgconclusies.
De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvoorbeeld van een centrale verwarmingsinstallatie, waarop de werkwijze volgens de uitvinding is toegepast, is weergegeven. Hierin toont : fig. 1 het schema van een centrale verwarmingsinstallatie, en fig. 2 een aantal tijdsdiagrammen.
Een centrale verwarmingsinstallatie, die in fig.
1 in haar geheel met het verwijzingscijfer 1 is aangeduid, bevat een warmtebron 2 in de vorm van een circulatiewaterverwarmingstoestel of een met gas of olie gestookte ketel of een elektrisch doorloopverwarmingstoestel, respectievelijk een warmtebron, waarop meerdere verbruikstoestellen 3, resp. 4 aansluitbaar zijn. Men dient hieronder te verstaan, dat telkens slechts een enkel gebruikstoestel van een groot aantal eventueel aanwezige verbruikstoestellen wordt verbonden met de warmtebron. Hiertoe is de warmtebron voorzien van een warmtewisselaar 5, die binnen een verbrandingskamer 6 is geplaatst, waarop een afvoergasleiding 7 is aangesloten, waarin een gasafvoerventilator 8 is aangebracht, die wordt aangedreven door een motor 9, waaraan via een leiding 11 vanuit een besturingseenheid 10 elektrische energie wordt toegevoerd.
De warmtewisselaar 5 is verbonden met een van een voorlooptemperatuurtaster 12 voorziene voorloopleiding 13, die gaat naar een ingang van een meerwegsomschakelklep 14.
In het gegeven uitvoeringsvoorbeeld bestaat de meerwegsklep uit een driewegsklep, die in afhankdlijkheid van een regelmotor 15 verbindbaar is met een uitlaat 16 of met een andere uitlaat 17. De ene uitgang 16 gaat via een leiding 18 naar een gebruikswateraccumulator 19, die het verbruikstoestel 4 vormt. De gebruikswateraccumulator 19
EMI4.1
is voorzien van een warmtewisselaarpijpslang 20, die
EMI4.2
de inhoud van de accumulator verwarmt tot een hoger niveau, welke accumulatorinhoud via een tapwaterleidjmg 21 aanvulbaar is vanuit het koudwaternet en waaraan k, 1. 8 3
<Desc/Clms Page number 5>
warme water via een tapleiding 22, waarin een tapklep 23 is aangebracht, kan worden afgevoerd.
In plaats van één verbruikswaterbereider 19 kunnen ook meerdere verbruikswateraccumulatoren aanwezig zijn, die op de meest uiteenlopende momentele temperaturen kunnen liggen en op verschillende tijdstippen moeten worden verwarmd tot op de meest verschillende referentietemperaturen.
Als tweede verbruikstoestel 3 is een radiatorenkring 24 aanwezig, die via een leiding 25 met de tweede uitlaat 17 en via een terugloopleiding 26 met de terugvoerzijde van de gebruikswateraccumulator 19 is verbonden, waarbij de gemeenschappelijke terugvoerleiding van beide onder invoeging van een circulatiepomp 28, die voorzien is van een motor 27, zijn verbonden met de warmtewisselaar 5.
De voorlooptemperatuurtaster 12 is via een leiding 29 en de pompmotor via een leiding 30 verbonden met de besturingsinrichting 10. Verder is de aandrijfmotor 15 van de meerwegsklep 14 via een leiding 31 en een aan de inhoud van de verbruikswateraccumulator blootgestelde temperatuurtaster 32 via een leiding 33 verbonden met de besturingsinrichting.
De warmtewisselaar 5 wordt verwarmd door de afvoergassen van een gasbrander 34, die gevoed wordt vanuit een van een gasklep 35 voorziene gasleiding 36, waarbij de magneetklep 35 inpuls/pauze-bedrijf zonder variatie van de doorlaat werkt en geregeld wordt door een elektromagneet 37, die via een regelleiding 38 is verbonden met de besturingsinrichting, die per verbruikstoestel een referentietemperatuurgever 39, resp. 40 bevat. Verder is een tijdblok 41 aanwezig.
Bij een olieketel is een corresponderende oliebrander 34 aangebracht, terwijl bij de keuze van een elektrische doorloopverhitter in plaats van de brander 34 één of meer elektrische verwarmingslichamen zijn aangebracht, die via schakelaars kunnen worden aangelegd aan een voedingsnet. In het geval van een absorptiewarmtepomp
EMI5.1
geven de condensor, resp. absorbeerinrichting of te tuurwisselaar warmte af aan de warmtewisselaar 5 1 het geval van een compressiewarmtepomp enkel de fM
<Desc/Clms Page number 6>
condensor.
Hierbij moet worden opgemerkt, dat het principe volgens de uitvinding ook voor het koelen van één of meer verbruikstoestellen toepassing kan vinden en in dit geval stelt de warmtewisselaar 5 het deel van een verdamper van een absorptie-of compressiekoelinstallatie voor.
Hieronder volgt een uiteenzetting van de werkingswijze van de uitvinding, waarbij verondersteld wordt, dat de installatie zich bevindt op een verlaagd temperatuursniveau, bijvoorbeeld gedurende de nacht en dat op een tevoren bepaald tijdstip T0 één of meer van de door de radiatoren 24 verwarmde vertrekken een bepaalde kamertemperatuurreferentiewaarde moet waarborgen. Verder is zorggedragen, dat op een hetzij met het tijdstip T0 overeenkomend tijdstip, hetzij op een vroeger of lager ander tijdstip T de inhoud van de gebruikswateraccumulator 19 op een referentiewaarde-temperatuursniveau moet liggen, dat met zekerheid afwijkt van het referentiewaardetemperatuursniveau van de radiatoren, respectievelijk de vertrekken.
Hierbij is het van belang, dat de energiehoeveelheden, die zowel aan het radiatorencircuit als aan de verbruikswateraccumulator zijn toe te voeren, zich van elkaar zullen onderscheiden. Zij hangen enerzijds af van de warmtevolumes van de verbruikstoestellen en anderzijds van de optredende momentele temperaturen aan het begin van de verwarming tot een hoger niveau. Verder wordt verondersteld, dat er nog een derde verbruikstoestel is, namelijk een vloerverwarmingsinstallatie, bijvoorbeeld in een beroepsmatig gebruikt deel van het gebouw, welke installatie eerst op een nog verder verwijderd gelegen
EMI6.1
tijdstip T2 van een eerste laag temperatuursniveau zoals bij de beide andereverbruiksinrichtingen te verwarmen tot een op het tijdstip T2 vereist hoge temperatuursniveau.
In het geval van een koeling treden omgekeerde omstandigheden op. Hierbij zijn in de regel op bepaalde van elkaar verschillende tijdstippen koelvermogens aangegeven, waarmede bepaalde gebruikstoestellen tot een lager
EMI6.2
niveau tot een lager niveau te koelen zijn. Ook een gemengde toepassing van de uitvinding is mogelijk, namelijk wanneer enige van de verbruikstoestellen een f.
<Desc/Clms Page number 7>
hoger niveau moeten worden verwarmd, terwijl andere daarentegen tot een lager niveau moeten worden gekoeld.
Dit zou in het bijzonder mogelijk zijn met een warmtepomp, die via haar verdamper enerzijds een verbruikstoestel kan koelen, terwijl anderzijds de andere verbruikstoestellen via de condensor en eventueel de absorbeerinrichting zijn te verwarmen tot een hoger niveau.
Van belang is nog, dat de besturingsinrichting 10 een microprocessor bevat, die in staat is om in haar geheugendeel aanwezige opwarmtijden te merken en weer ter beschikking te stellen aan de rekeneenheid, in het bijzonder in samenhang met voor deze tijden geldende temperatuurverschillen tussen de momentele beginwaarde en de latere referentiewaarde.
De werkingswijze volgens de uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van fig. 2. Hierin toont het eerste diagram een referentiewaardetemperatuurskromme 50, die bestaat uit een op een lager niveau gelegen eerste tak 51 en op een verhoogd temperatuursniveau gelegen tweede tak, waarbij de kromme op het tijdstip To van een gegeven ordinaatwaarde op een andere ordinaatwaarde springt. Hieraan ligt de eis ten grondslag, dat een kamertemperatuurreferentiewaarde van een eerste niveau v R-ref 1 op het tijdstip T0 moet worden gebracht op een tweede hoger gelegen niveau v R-ref 2. Hiertoe is het nodig om aan de verwarmingslichamen van de verwarmingsinstallatie een bepaalde energiehoeveelheid toe te voeren, die bij bekend vermogen van de warmtebron die eventueel ook'door de rekeneenheid empirisch kan worden bepaald, in een tijd kan worden uitgedrukt.
De toe te voeren warmtehoeveelheid kan bij bekende momentele temperatuur en gewenste referentietempetatuur, alsmede bekende waterinhoud van de verwarming en bekende warmtebron volgens de verderop vermelde formule (1) worden bepaald.
Daar alle waarden behalve de tijd bekend zijn, kan de tijd worden uitgerekend en in overeenstemming met de
EMI7.1
tijd is in het diagram 53 een bepaald blok 53 toe te voe-
EMI7.2
gen.
1 Verder wordt verondersteld, dat de verbruikswa i 1 bereider 19 van een lager eerste temperatuurreferent- --ifl. 1
<Desc/Clms Page number 8>
niveau v BW 1, overeenkomende met de kromme-tak 54 op het tijdstip T2 moet worden omhoog gebracht tot een hoger temperatuurreferentieniveau v BW 2, hetwelk overeenkomt met de kromme-tak 55. Ook hierbij is onder gebruikmaking van de later vermelde formule (1) de tijd berekenbaar, die bij een bekend vermogen van de warmtebron met het overwinnen van de temperatuursprong moet worden toegepast.
De bijbehorende tijd kan als blok 56 worden voorgeschakeld aan het blok 53. Daar de vloerverwarmingsinstallatie eerst op het laatst optredende tijdstip T2 van het eerste temperatuurreferentieniveau v FB 1 overeenkomstig de kromme-tak 62 op het hoger gelegen temperatuurreferentieniveau v FB 2 overeenkomstig de kromme-as 63 moet worden omhoog gebracht, kan ook hier een tijdblok 56 worden
EMI8.1
berekend, dat vor het tijdstip T2 moet liggen evenals de beide andere blokken 54 en 56 v66r de betreffende gewenste tijdstippen T entez moeten liggen.
Het is nu mogelijk om bijvoorbeeld het blok 56 op een afstand vor het blok 53 te plaatsen, terwijl verder beide blokken ook kunnen worden verwisseld. Het blok 57 moet alleen vor het tijdstip T2 liggen en kan op een afstand van één van de blokken 53 en 56 liggen.
Het is uiteraard zo zinvol mogelijk om de afzonderlijke blokken zo dicht mogelijk bij de bijbehorende tijdstippen Tot en T2 te plaatsen, doch anderzijds is het bij met brandstof gestookte warmtebronnen zinvol om zoveel mogelijk een doorlopende werking van de warmtebron te bereiken en deze liever uitsluitend door het veranderen van de'meerwegsklep bij doorlopende toestand op het andere verbruikstoestel te schakelen. In zoverre zou een blokvorming zoals weergegeven bij de brander 58 kunnen worden verschaft. 1
Voor het geval, dat het ene of andere verbruikstoestel evenwel niet in staat is om een warmtehoeveelheid volgens één van de weergegeven blokken 53,56 of 57 aan te nemen, kunnen de blokken in elkaar geschoven
EMI8.2
worden, waarbij de warmtebron doorlopen kan.
Een derge-
EMI8.3
lijke mogelijkheid is bij de blokken van de kromme 59 voorgesteld, waarbij het blok 56 is opgesplitst in twee/ deelblokken 60 en 61, die tezamen corresponderen met f*f/ < / 4/, }
<Desc/Clms Page number 9>
de warmte-energie-inhoud van het blok 56. Door dit opsplitsen wordt bereikt, dat de gewenste opwarming van de verbruikswaterbereider zo dicht mogelijk bij het tijdstip T wordt geplaatst. Hetblijkt namelijk, dat tussen de tijdstippen T0 en T-nog plaatsruimte is, die kan worden benut voor het verwarmen van de verbruikswaterbereider. Enkel het tot een hoger niveau verwarmen van de verwarmingsinstallatie moet op het tijdstip T beëindigd zijn.
Door middel van de in de besturingsinrichting 10 aanwezige microprocessor is het nu mogelijk om met behulp van de corresponderende programmering de verwarmingstijden zo in te stellen, dat zij enerzijds zo veel mogelijk samenhangende blokken hebben en dat anderzijds de blokken, respectievelijk deelblokken zodanig worden geplaatst, dat telkens op de gewenste tijdstippen de gewenste opwarmperioden beëindigd zijn en dat later optredende opwarmperioden ook zo laat mogelijk pas verwezenlijkt worden.
Voor het bepalen van de energiehoeveelheden, die aan de afzonderlijke verbruikstoestellen zijn toe te voeren, kunnen door middel van de aanwezige temperatuurtasters, bijvoorbeeld 32,13, bij een niet nader weergegeven kamertemperatuurtaster de energiehoeveelheden worden
EMI9.1
bepaald met behulp van de vergelijking (1)
EMI9.2
EMI9.3
waarbij Q de het op te warmen volume, warmtepomp, vol.v de uitgangstemperatuur, vref de eindtemperatuur, c de soortelijke warmte en t de tijd voorstellen. Het is ook mogelijk of in aanvulling hierop mogelijk om de stuurinrichting 10 te voorzien van een tidengeheugen teneinde reeds aanwezige reële tijden voor het bepalen van later nog uit te voeren opwarmtijden te kunnen gebruiken.
Aldus kan de besturingsinrichting automatisch optimaal worden gemaakt.
EMI9.4
1 -