CH638910A5

CH638910A5 - Controlling system for a heating installation having a room appliance and a weather-driven feed temperature controller

Info

Publication number: CH638910A5
Application number: CH179879A
Authority: CH
Inventors: Moritz Keller
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1983-10-14
Also published as: SE8001371L; FR2449923A1; DE2908147A1; DE2908147C2; FR2449923B1; SE442054B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Heizanlage mit einem Raumgerät und einem witterungsgeführten Vorlauftemperaturregler für die Heizanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelungen für Heizanlagen bekannt, deren Programm- und Sollwertgeber in einem im Wohnraum angeordneten Raumgerät untergebracht ist, während sich der eigentliche Reglerteil am Heizkessel oder in unmittelbarer Nähe davon befindet. Ferner ist es bekannt, im Raumgerät zusätzlich einen Raumfühler anzubringen, der als passiver Zweipol elektrisch in einen Brückenzweig des Reglerteils geschaltet ist.

Für die Erzeugung einer Schnellaufheizung ist es ebenfalls bekannt, die Vorlauftemperatur während einer gewissen Zeit auf einem höheren Wert, als dies der momentanen Aussentem-peratur entspricht, zu halten. Darüber hinaus ist es bekannt, den Raumfühler so zu schalten, dass mit zunehmender Sollwertabweichung eine verstärkte Temperatur-Korrektur der der momentanen Aussentemperatur entsprechenden Vorlauftemperatur erfolgt. Beide Massnahmen können zu unerwünschten Überschwingungen führen und sind aufwendig.

Für eine Temperaturabsenkung z.B. nachts wird öfters die Heizungsvorlauftemperatur auf einen tieferen Wert umgeschaltet, anstatt die Heizung solange ganz abzustellen, bis durch die natürliche Abkühlung die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist.

Die Abkühlkurve der Raumtemperatur läuft dann asymptotisch gegen den Wert der gewünschten Raumtemperatur, wobei oftmals die Anfangstangente der Abkühlkurve die Asymptote in einem Punkt schneidet, der auf der Zeitachse ausserhalb der Dauer der Absenkung liegt, so dass in dieser Zeitspanne unnötig Brennstoff verbraucht wird.

Zur Übertragung der Steuerbefehle zwischen dem Raumgerät und dem Reglerteil war bisher eine vieladrige Leitung nötig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem technischem Aufwand und einer kleinen Anzahl einzelner Leiter die Verbindung zwischen dem Raumgerät und dem Reglerteil einer Heizanlage zu bewerkstelligen und neben den Befehlen für einen zeitlich geteuerten Programmablauf auch eine Sperrung der Heizanlage beim Umschalten auf eine niedrigere Raumtemperatur sowie eine Schnellaufheizung beim Umschalten auf eine höhere Raumtemperatur zu erreichen.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema eines Raumgerätes und des zugehörigen Reglers für eine Heizanlage und

Fig. 2 ein Schaltbild des Raumgerätes mit mehr Einzelheiten als in der Fig. 1.

In beiden Figuren sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Nachfolgend wird zuerst die Fig. 1 beschrieben, in der 1 ein Raumgerät bedeuet, das mit zwei Anschlüssen 2 und 3 zu dessen Speisung an eine erste und eine zweite Speiseleitung 4 und 5 angeschlossen ist. Zwischen den beiden Speiseleitungen 4 und 5 liegt eine Speisespannung U an, die sowohl das Raumgerät 1 als auch einen witterungsgeführten Vorlauftemperaturregler - fortan Regler 6 benannt - _ speist. Ein Ausgang 7 des Reglers 6 wirkt entweder auf ein nicht dargestelltes Stellglied oder direkt auf einen Brenner. Der Regler 6 und das Raumgerät 1 sind durch eine einzige zusätzliche Leitung 8 miteinander verbunden, deren Spannung Ui zur einen Speiseleitung 5 vom Raumgerät 1 her veränderbar ist und als Führungsgrösse zusammen mit einem Aussenfühler die vom Regler 6 einzuhaltende Vorlauftemperatur beeinflusst.

Ferner ist zwischen der Leitung 8 und den Leitungen 4 und 5 je ein Transistor 9 und 10 vorhanden. Diese sind in der Fig. 1

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als zwei Schalter eingezeichnet. Sie wirken zusammen mit weiter unten beschriebenen Verstärkern 28,29 einer Temperatur-Messeinrichtung 24 als Schwellwertschalter. Diese sprechen auf eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem Ist-und dem Sollwert der Raumtemperatur an und bewirken dann ein vollständiges Abschalten bzw. ein volles Zuschalten der Heizleistung.

In der Fig. 2 ist mit einer unterbrochenen Linie das Raumgerät 1 angedeutet. Ein erster Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen 11 und 12 und einem Schiebe-Potientiometer 13 und ist an den Speiseleitungen 4 und 5 angeschlossen. Ein Programm- und Sollwertgeber 14 kann aus einer Schaltuhr und aus von Hand bedienbaren Schaltelementen bestehen. Er beeinflusst den Spannungsabfall über dem Potentiometer 13 und verändert damit auch die Spannungsverteilung zwischen einem Mittelpunkt 15 des Spannungsteilers und den beiden Speiseleitungen 4 und 5. Der Mittelpunkt 15 ist die Verbindungsstelle der Widerstände 11 und 12. Am Mittelpunkt 15 sind zwei Verstärker 18, 19 mit ihren nicht invertierenden Eingängen 16 bzw. 17 angeschlossen, während der invertierende Eingang jedes Verstärkers 18,

19 mit seinem Ausgang 20 bzw. 22 verbunden ist. Der Ausgang

20 des ersten Verstärkers 18 ist mit einem Widerstand 21 an die Leitung 8 angeschlossen, während der Ausgang 22 des zweiten Verstärkers 19 über einen Widerstand 23 auf die weiter unten beschriebene Temperatur-Messeinrichtung 24 einwirkt.

Jede Änderung der Spannungsverteilung am Mittelpunkt 15 zu den beiden Speiseleitungen 4 und 5 wirkt sich auf die beiden Verstärker 18, 19 aus. Der erste Verstärker 18 beeinflusst an seinem Ausgang 20 die veränderbare Spannung Ui und wirkt damit auf den Regler 6, während der zweite Verstärker 19 an seinem Ausgang 22 ein Vergleichssignal an die ebenfalls von der Spannung U an den Speiseleitungen 4 und 5 gespeiste Temperatur-Messeinrichtung 24 liefert.

Anstelle der beiden Verstärker 18, 19 könnte auch nur einer verwendet werden, beispielsweise der Verstärker 18. Dieser ist dann mit seinem nicht invertierenden Eingang 16 wie zuvor an den Mittelpunkt 15 anzuschliessen, während sein Ausgang 20 sowohl an die Leitung 8 als auch an die Tempera-tur-Messeinrichtung 24 anzukoppeln ist. Dazu muss der Ausgang 20 sowohl mit dem Widerstand 21 als auch mit dem Widerstand 23 verbunden sein. Der invertierende Eingang ist ebenfalls an den Ausgang 20 anzuschliessen.

Die Verwendung zweier Verstärker 18,19 gemäss Fig. 2 ermöglicht die saubere Trennung der Signale zum Regler 6 bzw. zur Temperatur-Messeinrichtung 24. Unerwünschte gegenseitige Beeinflussungen werden ausgeschlossen. Der zweite Verstärker 19 bietet sich ohne Mehraufwand an, wenn als Verstärker 18, 19; 28,29 Operationsverstärker verwendet werden, von denen vier in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut einen handelsüblichen Baustein bilden und davon zwei für die nachfolgend beschriebene Temperatur-Messeinrich-tung 24 verwendet werden. Die folgenden Angaben beziehen sich nur noch auf die Ausführung nach der Fig. 2.

Die Temperatur-Messeinrichtung 24 umfasst zwei weitere an den Speiseleitungen 4 und 5 angeschlossene Spannungsteiler sowie die zwei weiteren Verstärker 28,29, von denen der erste Spannungsteiler aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 25 und 26 gebildet ist, deren Verbindungspunkt 27 einerseits mit dem Widerstand 23 an den Ausgang 22 des Verstärkers 19 angeschlossen und andererseits mit je einem ersten Eingang des dritten und vierten Verstärkers 28 bzw. 29 verbunden ist.

Der zweite Spannungsteiler der Temperatur-Messeinrichtung 24 besteht aus einem einerseits an die Speiseleitung 4 angeschlossenen Raumfühler 30 und zwei mit diesem in Reihe geschalteten Widerständen 31 und 32. Ein Verbindungspunkt

33 zwischen dem Raumfühler 30 und dem Widerstand 31 bildet einen zweiten Eingang zum dritten Verstärker 28, während ein Verbindungspunkt 34 zwischen den Widerständen 31 und 32 mit dem zweiten Eingang des vierten Verstärkers 29 verbunden ist. Der zweite Anschluss des Widerstandes 32 liegt an der Speiseleitung 5.

Je ein Ausgang 35 und 36 der Verstärker 28 bzw. 29 ist über je einen Widerstand 37 mit je einer Basis der Transistoren 9, 10 verbunden. Die Kollektor-Emitterstrecke der Transistoren 9, 10 ist zwischen die Leitung 8 und je eine der Speiseleitungen 4 bzw. 5 geschaltet. Zwischen der Basis und dem Emitter beider Transistoren 9 und 10 ist je ein weiterer Widerstand 38 vorhanden. Je ein Widerstand 39 verbindet die zweiten Eingänge der dritten und vierten Verstärker 28 bzw. 29 mit deren Ausgängen 35 bzw. 36. Die Verstärker 28, 29 wirken dadurch zusammen mit den Transistoren 9 bzw. 10 als Schwellwert-schalter.

In der Zuleitung zur Basis des Transistors 9 ist noch ein Handschalter 40 angeordnet.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

Der erste Spannungsteiler mit den Widerständen 11,12 und 13 ist so ausgelegt, dass bei einem am Programm- und Sollwertgeber 14 eingestellten Sollwert von z.B. 20 °C und nicht durchgeschalteten Tränsistoren 9, 10 der Ausgang 20 des Verstärkers 18 an der Leitung 8 eine Spannung Ui erzeugt, die halb so gross wie die Speisespannung U ist. Der Regler 6 wirkt in diesem Zustand rein witterungsgeführt und regelt gemäss der eingestellten Heizkurve die der momentanen Aussentem-peratur entsprechende Vorlauftemperatur ein. Bei dem Gebäude richtig angepasster Heizkurve ergibt sich dann im Wohnraum die gewünschte Temperatur von 20 °C.

Die Temperatur-Messeinrichtung 24 vergleicht laufend die Messwerte des Raumfühlers 30 mit dém vom zweiten Verstärker 19 abgegebenen Sollwertsignal. Liegt der Messwert gegenüber dem Sollwert um mehr als etwa 3 °C zu hoch oder zu tief, dann wird über einen der beiden Ausgänge 35 oder 36 der entsprechende Transistor 9 oder 10 durchgeschaltet, wogegen die Transistoren 9, 10 beim ungefähren Übereinstimmen des Temperatur-Ist- und -Sollwertes gesperrt sind.

Sobald einer der Transistoren 9, 10 durchschaltet, setzt dies die Leitung 8 nahezu auf das Potential der entsprechenden Speiseleitung 4 oder 5, was eine starke Verstimmung des Reglers 6 bedeutet. Dieser stellt entweder die Wärmezufuhr der Heizung voll ein oder schaltet sie auf volle Leistung. Im Falle einer Temperaturabsenkung beim Umschalten des Programmgebers auf das Nachtprogramm wird daher die Wärmeerzeugung abgestellt bleiben, bis die gewünschte Raumtemperatur wieder erreicht ist, wie dies weiter unten beschrieben ist. Im Falle der Umschaltung auf ein höheres Temperaturniveau, beispielsweise beim Zurückschalten auf das Tagesprogramm am Morgen, erfolgt eine Aufheizung mit einer Vorlauftemperatur, die annähernd die am Kesselregler der Heizanlage eingestellte Temperatur erreichen kann. Das heisst, es resultiert eine Schnellaufheizung, doch nur dann, wenn der Handschalter 40 geschlossen ist und der Transistor 9 das Potential der Leitung 8 annähernd auf das Potential der Speiseleitung 4 gebracht hat.

Um ein Pendeln des Regelkreises zu verhindern, haben die von den Transistoren 9, 10 und dem zugehörigen Verstärker 28 bzw. 29 gebildeten Schwell wertschalter je eine Schaltdifferenz von etwa 1 °C. Sobald sich die Raumtemperatur sowohl beim Abkühlen als auch beim Aufheizen wieder auf 2 °C dem Sollwert genähert hat, wird der entsprechende Transistor 9, 10 wieder gesperrt, und an der Leitung 8 erscheint wieder die dem momentanen Sollwert entsprechende Spannung Ui. Die Vorlauftemperatur wird wieder entsprechend der momentanen Aussentemperatur einreguliert. Damit wird jede Überschwingung der Raumtemperatur vermieden.

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Weil die Sollwertsignale als relative Grössen zur Speisespannung U ausgelegt sind, ist es möglich, eine grosse Änderung der Spannung Ui pro 1 °C Sollwertverstellung zu wählen und den auf der Leitung 8 übertragenen Wert in einem Widerstandsnetzwerk entsprechend den Widerständen 23, 25, 26 der Temperaturmesseinrichtung im Regler 6 wieder auf die Empfindlichkeit der Fühler abzuschwächen. Die Übertragung wird dadurch relativ unempfindlich gegenüber eingestreuten Störspannungen und Schwankungen der Speisespannung.

Das beschriebene Raumgerät ermöglicht mit nur einer zusätzlichen Leitung 8 die Übertragung von normalen Soll-5 wertbefehlen sowie von Sonderbefehlen für ein Schnellaufheizen und ein Abkühlen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Regeleinrichtung für eine Heizanlage, die ein Raumgerät mit einem Programm- und Sollwertgeber sowie einem Raumfühler aufweist, weiter einen vom Raumgerät (1) örtlich getrennt angeordneten witterungsgeführten Vorlauftemperaturregler (6) für die Heizanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumgerät (1) von den gleichen Speiseleitungen (4, 5) aus mit einer Spannung (U) gespeist wird wie der Regler (6) und lediglich durch eine zusätzliche Leitung (8) mit dem Regler (6) verbunden ist, deren Spannung (Ui) zu einer der Speiseleitungen (4,5) vom Raumgerät (1) her veränderbar ist und als Füh-rungsgrösse zusammen mit einem Aussenfühler die vom Regler (6) einzuhaltende Vorlauftemperatur beeinflusst und dass auf eine bestimmte Differenz zwischen einem Ist- und einem Sollwert der Raumtemperatur ansprechende Schwellwertschalter (9,28; 10,29) einer Temperatur-Messeinrichtung (24) zwischen der zusätzlichen Leitung (8) und den Speiseleitungen (4, 5) vorhanden sind zwecks vollständiger Abschaltung bzw. Zuschaltung der Heizleistung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Speiseleitungen (4, 5) ein Spannungsteiler, bestehend aus der Reihenschaltung von wenigstens zwei Widerständen (11, 12, 13), angeschlossen ist, bei dem der Spannungsabfall über einem der Widerstände (13) vom Programm- und Sollwertgeber (14) zur Veränderung der Spannungsverteilung zwischen einem Mittelpunkt (15) des Spannungsteilers und den Speiseleitungen (4, 5) als Führungsgrösse beeinflussbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärker (18) an seinem Eingang (16) am Mittelpunkt (15) angeschlossen ist und mit seinem Ausgang (20) einerseits an die zusätzliche Leitung (8) angekoppelt ist und andererseits ein Vergleichssignal an die ebenfalls von der Spannung (U) an den Speiseleitungen (4, 5) gespeiste Temperatur-Messeinrichtung (24) liefert.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Mittelpunkt (15) des Spannungsteilers (11, 12, 13)

zwei Verstärker (18,19) mit ihren nicht invertierenden Eingängen (16,17) angeschlossen sind, während der invertierende Eingang jedes Verstärkers (18, 19) mit seinem Ausgang (20 bzw. 22) verbunden ist und der Ausgang (20) des ersten Verstärkers (18) mit einem Widerstand (21) an die zusätzliche Leitung (8) angeschlossen ist, während der Ausgang (22) des zweiten Verstärkers (19) allein das Vergleichssignal über einen Widerstand (23) an die Temperatur-Messeinrichtung (24) liefert.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (24) zwei Verstärker (28,29) aufweist, deren Ausgänge (35 bzw. 36) mit je einer Basis je eines Transistors (9, 10) verbunden sind und die bei zu tiefer bzw. zu hoher Raumtemperatur an den entsprechenden Transistor (9, 10) durchschalten, deren Kollektor-Emitterstrecken zwischen die zusätzliche Leitung 8 und je eine der Speiseleitungen (4,5) geschaltet sind, wobei jeder Verstärker (28,29) zusammen mit seinem Transistor (9, 10) einen Schwellwertschalter bildet, und dass als Verstärker (18, 19; 28, 29) Operationsverstärker dienen, von denen vier in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem am Programm- und Sollwertgeber (14) vorgewählten Sollwert von annähernd 20 °C und nicht durchgeschalteten Transistoren (9, 10) der Ausgang (20) des Verstärkers (18) an der zusätzlichen Leitung (8) eine Spannung (Ui) erzeugt, die halb so gross wie die Speisespannung (U) ist, und dass die Transistoren (9,10) bei ungefährer Übereinstimmung des Temperatur-Soll- und -Istwertes sperren.