CH660415A5 - Verfahren zum erwaermen von wasser in einem warmwasserbereiter und steueranordnung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen von Wasser in einem Warmwasserbereiter und eine Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4.

Bei einem solchen bekannten Verfahren (US-PS 22 38 624) wird Wasser ausserhalb der Spitzenlastzeit erwärmt. Ausserhalb der Spitzenlastzeit wird bei dem bekannten Verfahren die Zeitspanne bestimmt, die erforderlich ist, um das Wasser von seiner zu dieser Zeit vorhandenen Temperatur auf eine gewünschte Maximaltemperatur unter Verwendung der vollen Eingangsleistung der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters zu erwärmen, woraufhin dann die Heizeinrichtung die maximale Eingangsleistung für die ermittelte Zeitspanne aufnimmt, damit das Wasser in der verbleibenden Zeit auf die gewünschte maximale Temperatur erwärmt wird. Bei dem bekannten Verfahren wird also die zunächst noch niedrige Wassertemperatur im Anfangsteil der Gesamtzeitspanne abgefühlt, und auf der Basis der besonderen Wassertemperatur, die abgefühlt wird, wird die volle Heizleistung zur richtigen Zeit eingeschaltet, so dass die gewünschte maximale Wassertemperatur am Ende der Gesamtzeitspanne erreicht wird. Bei dem bekannten Verfahren wird also nur der Beginn der Heizperiode entsprechend der abgefühlten Wassertemperatur variiert. Nachdem die sogenannte kritische Lasttemperatur im Anfangsteil der Gesamtzeitspanne abgefühlt worden ist, wird die Heizeinrichtung mit voller maximaler Eingangsleistung eingeschaltet, und die Erwärmung erfolgt fortschreitend bis zum Ende der Gesamtzeitspanne. Grundsätzlich befindet sich das Wasser auf seiner kritischen > Lasttemperatur, wenn die Zeitspanne, die erforderlich ist, um das Wasser mit voller Warmwasserbereiterleistung von seiner gegenwärtigen Temperatur auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, gleich oder grösser als die Zeitspanne ist, die bis zu dem bestimmten Abschaltzeitpunkt verbleibt. Wenn beispielsweise eine gewünschte Temperatur von 82°C um 8:00 Uhr und weiter ein Warmwasserbereiter angenommen wird, der das Wasser um 5,5°C pro Stunde erwärmt, so sind einige kritische Temperaturen:

37,7°C um 0:00 Uhr 48,8°C um 2:00 Uhr 60°C um 4:00 Uhr 71,1 °C um 6:00 Uhr.

Der Warmwasserbereiter wird daher um 0:00 Uhr eingeschaltet, wenn das Wasser eine Temperatur von 37,7°C oder weniger hat.

Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, dass sich verändernde Bedingungen nicht kompensiert werden. Wenn beispielsweise die Wärmeverluste während der Heizperiode zunehmen, beispielsweise durch Absinken der Temperatur der umgebenden Luft, kann das Wasser nicht mehr auf die gewünschte maximale Temperatur erwärmt werden. Das gleiche ist der Fall, wenn während der Heizperiode Warmwasser verbraucht wird. Wenn nämlich die volle Heizleistung einmal eingeschaltet ist, bleibt sie bis zum Ende der Heizperiode eingeschaltet. Zum Berücksichtigen des WarmwasserVerbrauches hätte der Einschaltzeitpunkt früher liegen müssen, was dann aber nicht mehr berücksichtigt werden kann.

Bei einer bekannten Anordnung der eingangs genannten Art (DE-OS 29 47 969) werden die Heizphasen der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters einem Verbrauchsrhythmus ange-passt, der besteht oder zu bestimmen ist. Zu diesem Zweck werden in eine Programmsteuereinrichtung Steuerdaten wie Einschaltzeit, Einschaltdauer, Wassertemperatur und Warmwasser5

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menge entsprechend dem vorgegebenen Bedarf zur Steuerung der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters eingegeben. Der Betrieb der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters wird an die verschiedenen Wasseraufheizphasen angepasst, die während des Tages vorhanden sind, so dass eine minimale Wasserwär-mung in jeder dieser Wasserheizphasen erfolgt. Beispielsweise kann dabei die Bereitstellung von Warmwasser vier Wasserheizphasen beinhalten, von denen jede einen unterschiedlichen Warmwasserbedarf aufweist, welcher durch die bekannte Steueranordnung berücksichtigt wird. Der Warmwasserbereiter ist dabei mit verschiedenen Steuervorrichtungen einschliesslich eines Mikroprozessors versehen, und gemäss den vorgegebenen Heizphasen beginnt das Aufheizen ausreichend rechtzeitig, so dass die richtige Warmwassermenge mit der richtigen Temperatur zur richtigen Zeit verfügbar ist. Nachteilig ist dabei, dass die Steueranordnung nur von einem vorgegebenen Bedarf ausgehen kann, der vorher einzugeben ist. Da deshalb das Wasser in gegenseitigen Abstand aufweisenden Zeitspannen jeweils entsprechend dem vorgegebenen Bedarf aufgeheizt wird, kann beispielsweise ein von dem eingegebenen vorgegebenen Bedarf abweichender Warmwasser verbrauch nicht kompensiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4 angegebenen Art so zu verbessern, dass sich ein Warm Wasserverbrauch während der vorbestimmten Zeitspanne sowie Änderungen der Umgebungsbedingungen automatisch berücksichtigen lassen.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem Verfahren und der Anordnung nach der Erfindung wird nicht mit der maximalen Eingangsleistung gearbeitet, sondern nur mit einem Anteil derselben. Wenn beispielsweise ausserhalb der Spitzenlastzeit Wasser in einer bestimmten Anzahl von Stunden (etwa den Nachtstunden) erwärmt werden soll, wird ein Anteil der maximalen Eingangsleistung der Heizeinrichtung bestimmt, mit dem sich das Wasser in dem Warmwasserbereiter mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit während der Gesamtzeit auf eine gewünschte maximale Temperatur erwärmen lässt. Der Anteil der maximalen Eingangsleistung wird von der Heizeinrichtung für einen ersten Zeitabschnitt aufgenommen, beispielsweise für die erste Stunde, und am Ende des ersten Zeitabschnitts wird der Leistungsanteil erneut berechnet, wobei die noch verbleibende Zeitspanne und die am Ende des ersten Zeitabschnitts erhöhte Wassertemperatur berücksichtigt werden. Der neu berechnete Leistungsanteil wird für den nächsten Zeitabschnitt, z.B. die nächste Stunde, von der Heizeinrichtung aufgenommen, und danach wird für die verbleibende Zeitspanne die Berechnung erneut ausgeführt. Diese Prozedur wird bis zum Ende der Gesamtzeitspanne wiederholt. Dadurch, dass nach jedem Zeitabschnitt die zuzuführende Heizleistung erneut bestimmt wird, können kleine Berechnungsfehler und alle Änderungen der Wärmeverluste des Warmwasserbereiters, die durch sich ändernde Umgebungsbedingungen verursacht werden, sowie Änderungen, die durch Warm Wasserverbrauch während der Gesamtzeitspanne verursacht werden, berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird sich die Wassertemperatur am Ende der Gesamtzeitspanne auf der gewünschten maximalen Temperatur befinden. Es werden also die Ausgangstemperatur und der Wasserverbrauch während der Erwärmungszeit-spanne automatisch berücksichtigt. Darüber hinaus werden auch automatisch Faktoren, wie die besondere Kennlinie des besonderen Warmwasserbereiters, berücksichtigt, und zwar durch das Einstellen des Anteils der maximalen Eingangsleistung der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters, wodurch sich langsamer oder schneller heizende Heizeinrichtungen berücksichtigen lassen. Durch das Verfahren und die Anordnung nach der Erfindung wird Wasser ausserhalb der Spitzenlastzeit bei geringerer Leistungsaufnahme über einer längeren Zeitspanne erwärmt, um den Spitzenlastbedarf des Warmwasserbereiters weiter zu verringern. Ausserdem wird durch das automatische Einstellen des Anteils der maximalen Eingangsleistung der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters der Energiever-5 -brauch desselben verringert, wann immer das möglich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es io zeigt

Fig. 1 ein Flussdiagramm, das die Reihenfolge der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ein Schaltbild, das einige der Schaltungskomponenten zeigt,- die in der Anordnung nach der Erfindung benutzt wer-15 den,

Fig. 3 eine Tabelle, die die Temperaturänderung über einer vorbestimmten Zeitspanne zusammen mit dem Anteil der maximalen Warmwasserbereiterleistung für jeden Zeitabschnitt in einem hypothetischen Warm wasserbereiter für den Fall zeigt, 20 dass während der Zeitspanne kein Warmwasser verbraucht wird, und

Fig. 4 ein Diagramm, das den Temperaturanstieg des Wassers in dem hypothetischen Warm wasserbereiter von Fig. 3 über der Zeit zeigt.

25 Beschrieben sind im folgenden ein Verfahren und eine Anordnung zum inkrementellen Erwärmen von Wasser während der Zeit geringer Belastung auf eine vorbestimmte Spitzentemperatur am Ende einer vorbestimmten Zeitspanne. Dadurch wird der Leistungsbedarf während der Spitzenlastzeit verrin-30 gert.

Mittels dieses Verfahrens und dieser Anordnung wird ein Wassertank, der ausreichend gross ist, um den Warmwasserbedarf für den gesamten Tag zu decken, bis zum Tagesbeginn erwärmt. Dabei werden automatisch die Heizkennlinie des beson-35 deren Warmwasserbereiters und der Warm Wasserverbrauch während der Erwärmungszeitspanne berücksichtigt und zwar durch periodisches Prüfen der Temperatur des Wassers in dem Warmwasserbereiter und anschliessendes Berechnen des Anteils der maximalen Eingangsleistung, der erforderlich ist, um die 40 Temperatur des Wassers während des nächsten Zeitabschnitts um ein bestimmtes Ausmass zu erhöhen. Die Grösse der gewünschten Temperaturänderung wird durch Berechnen der Anzahl von Zeitabschnitten bestimmt, die verbleiben, bis das Heizsystem abgeschaltet wird, und durch Aufteilen dieser Zahl auf 45 die gesamte gewünschte Temperaturänderung ab dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zum Abschalten. Da diese Berechnungen periodisch wiederholt werden, erfolgen automatisch Einstellungen für jeden Warmwasserverbrauch während eines Zeitabschnitts durch Vergrössern der von der Heizeinrichtung des so Warmwasserbereiters aufgenommenen Leistung während der folgenden Zeitabschnitte.

Zu Erläuterungszwecken ist in Fig. 1 angenommen, dass das Wasser von 22:00 Uhr bis 8:00 Uhr erwärmt werden soll und dass jeder Zeitabschnitt über der gesamten Zeitspanne von 10 h 55 eine Dauer von einer Stunde hat.

Fig. 1 zeigt, dass der Warmwasserbereiter bis 22:00 Uhr abgeschaltet ist. Wenn dieses Verfahren mit einem Mikroprozessor ausgeführt wird, so könnte dieser eine Uhr jede Stunde einmal prüfen, um den Beginn der Zeitspanne, den Beginn und 60 das Ende jedes Zeitabschnitts und das Ende der Zeitspanne festzustellen. Die Uhr könnte eine 7-Tage-Uhr sein, um verschiedene Start- und Stopzeiten in Abhängigkeit von dem Wochentag zu ermöglichen. Andere Uhren könnten ebenfalls verwendet werde, beispielsweise eine 1-Jahr-Uhr, die gestattet, die 65 Start- und Stopzeiten gemäss der Jahreszeit zu verändern.

Wenn die Zeitspanne beginnt, wird der Warm wasserbereiter für den nächsten Zeitabschnitt, in diesem Fall eine Stunde, mit einem Prozentsatz seiner maximalen Eingangsleistung, der hier

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als Auslastungsgrad A bezeichnet wird, eingeschaltet. Beim Berechnen des Auslastungsgrades A; für den nächsten Zeitabschnitt werden die gewünschte Temperaturänderung, die Länge der verbleibenden Zeit und die Heizkennlinie des besonderen Warmwasserbereiters berücksichtigt. Zum Berechnen des Aus- . lastungsgrades Ai wird die gegenwärtige Temperatur des Wassers gemessen und folgende Formel verwendet:

AT

A = ki

NS

wobei AT = gewünschte Temperatur minus gegenwärtige

Temperatur (Solltemperatur minus Isttemperatur),

NS = Anzahl der bis zum Abschalten des Heizsystems verbleibenden Zeitabschnitte,

VZ x Am kj =

Ti - TU

wobei VZ = Länge des vorangehenden Zeitabschnitts in Stunden, A;_i = Auslastungsgrad im vorangehenden Zeitabschnitt, d.h. Prozentsatz der maximalen Eingangsleistung, der während des vorangehenden Zeitabschnitts aufgenommen worden ist,

Tj = gegenwärtige Temperatur, Ti-i = Temperatur am Beginn des vorangehenden Zeitabschnitts, Tj - Tu = TAnstieg = Temperaturanstieg während des vorangehenden Zeitabschnitts.

Da es keine Information über TAnstieg oder die Grösse des vorherigen Auslastungsgrades Ai_i bis zu dem zweiten Zeitabschnitt gibt, wird k am Anfang gemäss den Spezifikationen des besonderen Warmwasserbereiters eingestellt. Es werde beispielsweise ein Warmwasserbereiter betrachtet, der Wasser um 27,8°C in einer Stunde bei voller Leistung erwärmt. Der Wert k eines solchen Wasserbereiters wird am Anfang folgendermassen berechnet:

VZ x Am 1 x 1

k = = = 0,036

Ti - Ti-i 27,8°C

Der Warmwasserbereiter muss dann auf den berechneten Eingangsleistungswert eingestellt werden. Die meisten Warm-wasserbereiter haben keine Leistungssteueranordnung irgendwelcher Art für das Heizelement. Es müssen deshalb Vorkehrungen getroffen werden, damit die Leistung des Warmwasserbereiters eingestellt werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eingangsleistung des Warmwasserbereiters ein- und abzuschalten, um den mittleren Energieverbrauch pro Zeiteinheit zu verringern. Das kann bei einem elektrisch gespeisten Warmwasserbereiter durch Zählen der Wechselstromperioden und durch Zufuhr von Wechselstrom in weniger als sämtlichen Perioden in jeder Zeiteinheit zu dem Warmwasserbereiter erfolgen. Die Anzahl der Perioden pro Zeiteinheit, während denen dem Warmwasserbereiter Strom zugeführt wird, ist selbstverständlich von dem berechneten Auslastungsgrad A abhängig. Als Beispiel sei weiter angenommen, dass die Berechnungen ergeben haben, dass dem Warmwasserbereiter 25% der maximalen Eingangsleistung für den nächsten Zeitabschnitt zugeführt werden sollten. Der Warmwasserbereiter würde dann vier Perioden lang Leistung aufnehmen, woran sich 12 Perioden an-schliessen, in denen der Warmwasserbereiter keine Leistung aufnimmt usw. Das würde bewirken, dass das Heizelement 25% der maximalen Eingangsleistung aufnimmt.

Am Ende des Zeitabschnitts wird die Temperatur des Wassers wieder gemessen. Der neue Wert ki wird für den Warmwas-serbereiter berechnet, und, wenn der neue Wert ki innerhalb 30% des zuvor berechneten Wertes kn liegt, dann wird der nächste Auslastungsgrad unter Verwendung des neuen Wertes ki berechnet. Wenn dagegen der neue Wert ki nicht innerhalb von 30% des Wertes kn liegt, dann wird der Wert k auf diesen vorherigen Wert k;_i eingestellt, um starke Schwankungen des Wertes k zu vermeiden. Es sei angemerkt, dass TAnstieg ziemlich niedrig sein wurde, beispielsweise wenn eine beträchtliche Menge an Warmwasser während des vorherigen Zeitabschnitts verbraucht wurde. Diese Schritte werden bis 8:00 Uhr wiederholt, zu welcher Zeit die Temperatur des Wassers in dem Warmwasserbereiter normalerweise auf die gewünschte Temperatur angestiegen sein wird. Selbstverständlich gibt es eine Grenze für die Wassermenge, die der Warmwasserbereiter um eine bestimmte Anzahl Grad in einer bestimmten Zeitspanne erwärmen kann, und zwar auch bei voller Leistung. Wenn ein Ausmass an Wassererwärmung, das über dieser Grenze liegt, erzielt werden muss, beispielsweise wegen hohen Verbrauches, wird das Wasser bis zum Ende der Erwärmungszeitspanne nicht die gewünschte Temperatur erreichen.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild, das die verschiedenen Schaltungskomponenten der Anordnung zum Steuern des Warmwasserbereiters veranschaulicht. Die Leitungen, die mit Datenbus, Adressbus und Steuerbus bezeichnet sind, geben den Informa-tionsfluss zwischen den verschiedenen Schaltungskomponenten an, die in Fig. 2 gezeigt sind. Sie geben nicht notwendigerweise die tatsächlichen körperlichen Verbindungen zwischen diesen Schaltungskomponenten an.

Der Warmwasserbereiter 20, der ein Heizelement 22 enthält, ist mit einem Temperaturabfühlelement 24 versehen. Das Tem-peraturabfühlelement ist hier ein Thermistor, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert, in Kombination mit einer Spannungsquelle Vcc. Der Thermistor ist an die Eingangsklemme 26 eines Mikroprozessors 28 angeschlossen. Der Mikroprozessor 28 wandelt die analogen Messwerte aus dem Thermistor in für die Berechnungen geeignete Digitalwerte um. Der Mikroprozessor ist so programmiert, dass er den oben in Verbindung mit der Erläuterung von Fig. 1 angegebenen Schritten folgt.

Die Elemente innerhalb des durch gestrichelte Linien umrahmten und mit der Bezugszahl 30 bezeichneten Bereiches bilden einen Taktsignalgenerator. Dieser erzeugt ein Signal sehr hoher Frequenz. Diese Frequenz wird einer Teilerschaltung 32 zugeführt, die die Frequenz durch 4 dividiert, um den Mikroprozessor 28 zu takten, und die Frequenz durch 256 dividiert, um eine 7-Tage-Uhr 34 zu takten. Eine Leuchtdiodenzeitanzeige 36 zeigt die Zeit an.

Eine Wechselstromquelle 38 wird durch ein Festkörperrelais 40 auf ausgewählte Weise an das Heizelement 22 angeschlossen. Das Festkörperrelais 40 wird durch einen Zähler 42 aktiviert.

Der Zähler 42 stellt in Verbindung mit dem Festkörperrelais 40 die von dem Heizelement 22 aufgenommene Leistung durch verändern der Anzahl der Perioden ein, während denen der Warmwasserbereiter 20 Leistung pro Zeiteinheit aufnimmt, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Es können auch Einrichtungen benutzt werden, die in der Lage sind, die Stromzufuhr zu dem Heizelement 22 schnell ein- und abzuschalten.

In den Fig. 3 und 4 sind die Daten für ein hypothetisches Heizsystems dargestellt, bei dem ein Warmwasserbereiter benutzt wird, der bei voller Leistung Wasser in einer Stunde um 27,8°C erwärmt. In diesem Beispiel ist es erwünscht, das Wasser bis 8:00 Uhr auf 71,1°C zu erwärmen. Die Anfangswassertemperatur beträgt um 22:00 Uhr 43,3°C. Für den Auslastungsgrad A gilt, wie oben angegeben,

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AT (gewünschte Temperatur - gegenwärtige Temperatur) wird berechnet zu 71,1°C - 43,3°C = 27,8°C. NS, die Anzahl der Zeitabschnitte von je einer Stunde bis 8:00 Uhr beträgt 10. Um 22:00 Uhr wird der Wert k auf 0,0359 eingestellt. Gemäss obiger Beschreibung erfolgt seine Berechnung folgendermassen:

Für den Auslastungsgrad A wird deshalb berechnet:

AT 27,8 A = X k = x 0,0359 = 0,10.

NS 10

Ein Auslastungsgrad von 0,10 ist 10% der maximalen Warmwasserbereitereingangsleistung gleichwertig. Wenn deshalb der Zähler 42 in Fig. 2 sechzehn Perioden in Halbperio-denschritten zählt, würde er auf 10% oder 1,5 Halbperioden eingestellt. Daher würden die ersten drei Halbperioden (1, 2, 3) des Stroms durch das Festkörperrelais 40 zu dem Heizelement 22 durchgelassen werden. Die anschliessenden neunundzwanzig Halbperioden (4-32) würden von dem Relais 40 nicht durchgelassen werden. Der Zähler 42 wird automatisch rückgesetzt und beginnt wieder zu zählen, um das Festkörperrelais 40 während der ersten drei Perioden zu betätigen, usw. Das wird fortgesetzt, bis der Auslastungsgrad A bei der nächsten Stunde rückgesetzt wird.

Am Beginn des nächsten Zeitabschnitts kann der Wert für k aus den verfügbaren Daten bestimmt werden. Um 23:00 Uhr hat die Temperatur T einen Wert von 45,5°C, so dass gilt Ti - Tu = 45,5°C - 43,3°C = 2,2°C, was, dividiert in dem Produkt aus 1 Stunde mal dem vorherigen Auslastungsgrad von 0,1 einen Wert von 0,045 für k ergibt (mit AT = 71,1 - 45,5 = 25,6; NS = 9). Der neue Auslastungsgrad A wird dann, wie zuvor, berechnet, indem die neuen Werte für AT, NS und k be-25,6

nutzt werden: A = 0,045 = 0,128. Diese Zahl bedeutet

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12,8% der vollen Leistung, womit der Warmwasserbereiter dann für den nächsten Zeitabschnitt arbeitet. Die Schritte «Temperatur messen», «Auslastungsgrad berechnen» und «Warmwasserbereiter einstellen» werden jede Stunde bis 8:00 Uhr wiederholt. Gemäss dem Diagramm in Fig. 4 erfolgt der Temperaturanstieg über der Zeit im wesentlichen linear, wobei vorausgesetzt wird, dass während der Zeitspanne kein Warmwasserverbrauch stattfindet.

Einer der Vorteile des hier beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass, da die Temperatureinstellung jede Stunde nachgestellt wird, eine automatische Berücksichtigung jedes Warmwasserverbrauchs während der Zeitspanne, in der das Heizsystem in Betrieb ist, erfolgt.

Es sei daher nun der Fall betrachtet, in welchem Warmwasser während der Erwärmungszeitspanne verbraucht wird. Es sei angenommen, dass in dem vorherigen Beispiel der Haushalt etwas Warmwasser zwischen 3:00 Uhr und 4:00 Uhr verbraucht hat. In Abhängigkeit von der verbrauchten Warmwassermenge würde die Wassertemperatur um 4:00 Uhr niedriger sein als in Fig. 3 dargestellt ist. Aus Erläuterungsgründen sei angenom660 415

men, dass genug Warmwasser verbraucht wird, um die Temperatur des Wassers um 4:00 Uhr auf 59,4°C zu verringern. Es sei daran erinnert, dass in dem vorherigen Beispiel die Temperatur des Wassers um 4:00 Uhr 59,7°C betrug. Die Berechnungen für die Leistungseinstellung für die nächste Zeitspanne lauten dann folgendermas sen :

AT = 71,11 - 59,44 = 11,67 TAnstieg = 59,4 — 56,8 — 2,56 An = 0,128

ki_i ± 30% = 0,045 - 0,3 x 0,045 bis 0,045 + 0,3 x

0,045 = 0,0315 bis 0,0585

(es sei beachtet, dass der neue k-Wert 0,0492 innerhalb von

30% des vorherigen k-Wertes liegt).

NS = 4

11,67

Ai = x 0,05 = 0,14587, was ungefähr 15% ent-

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spricht.

Es ist zu erkennen, dass der Auslastungsgrad Ai von 0,15 grösser ist als der in dem vorherigen Beispiel berechnete Auslastungsgrad von 0,13. Dieser höhere Auslastungsgrad würde selbstverständlich zur Folge haben, dass der Warmwasserbereiter auf einen höheren Prozentsatz der maximalen Eingangsleistung eingestellt wird, um den Warmwasserverbrauch zu kompensieren.

Verschiedene Faktoren, bei denen es sich nicht um den Warm Wasserverbrauch handelt, werden in der Praxis die Fähigkeit des Warmwasserbereiters, das Wasser linear über der Zeit zu erwärmen, beeinflussen. Die Wärmedämmeigenschaften der Isolation beispielsweise sind umgekehrt proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und ausserhalb des Warmwasserbereiters. Deshalb ergibt sich ein grösserer Wärmeverlust während der letzten Zeitabschnitte, wenn die Temperatur des Wassers höher ist. Die Aussenlufttemperatur kann sich ebenfalls ändern, was auch für die Temperatur des in den Warmwasserbereiter eintretenden Wassers gilt. Ausserdem braucht das Erwärmungsvermögen des Warm wasserbereiters nicht proportional zu dem Leistungsprozentsatz sein, mit dem der Warm wasserbereiter betrieben wird. In dieser Hinsicht stellen die angegebenen Daten nur ein Beispiel dar. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Verfahrens und der Anordnung werden in der Praxis von Faktoren wie der Heizkennlinie und den Wärmedämmeigenschaften des gewählten besonderen Warmwasser-bereiters abhängig sein.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (7)

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1. Verfahren zum Erwärmen von Wasser in einem Warmwasserbereiter über einer vorbestimmten Zeitspanne durch Betätigen einer Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters derart, dass die Temperatur des Wassers in der vorbestimmten Zeitspanne auf eine Soll-Temperatur erhöht wird, und Bestimmen der Ist-Wassertemperatur in einem Warmwasserbereiter; gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bestimmen eines Anteils der maximalen Eingangsleistung des Warmwasserbereiters und entsprechendes Einstellen der Heizeinrichtung derart, dass die Temperatur des Wassers über einem vorbestimmten Abschnitt der vorbestimmten Zeitspanne in einem Ausmass erhöht wird, das in Beziehung zu dem gesamten gewünschten Temperaturanstieg über der gesamten vorbestimmten Zeitspanne steht;

b) Warten bis zum Ende des vorbestimmten Abschnitts der vorbestimmten Zeitspanne;

c) Bestimmen der neuen Temperatur des Wassers in dem Warmwasserbereiter;

d) Nachstellen der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters derart, dass die Temperatur des Wassers über einem weiteren vorbestimmten Abschnitt des verbleibenden Teils der vorbestimmten Zeitspanne in einem Ausmass erhöht wird, das in Beziehung zu dem gesamten gewünschten Temperaturanstieg über dem gesamten verbleibenden Teil der vorbestimmten Zeitspanne steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Wiederholen der Schritte b) bis d), bis die vorbestimmte Zeitspanne zu Ende ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen und Nachstellen der Heizeinrichtung jeweils ausgeführt wird, indem nur ein Teil eines Wechselstromeingangssignals zu der Heizeinrichtung des Warmwasserbereiters durchgelassen wird,

4. Steueranordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung (34) zum Verfolgen der Zeit, mit einer Temperaturabfühleinrichtung (24), die mit dem Wasser in dem Warmwasserbereiter (20) in Verbindung steht, um die Temperatur des Wassers zu bestimmen, mit einer einstellbaren Heizeinrichtung (22, 40, 42), die in Wirkverbindung mit dem Warmwasserbereiter (20) steht, um das Wasser in dem Warmwasserbereiter zu erwärmen, und mit einer Verarbeitungseinrichtung (28), die in Wirkverbindung mit der Temperaturabfühleinrichtung (24), der Zeiteinrichtung (34) und der einstellbaren Heizeinrichtung (22, 40, 42) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Heizeinrichtung (22, 40, 42) eine Eingangsleistungseinstelleinrichtung (40, 42) enthält, die in Wirkverbindung mit dem Warmwasserbereiter (20) steht, um dessen Eingangsleistung einzustellen, und dass die Verarbeitungseinrichtung (28) wiederholt die Anzahl von Zeitabschnitten bestimmt, die bis zum Ende der vorbestimmten Zeitspanne verbleiben, um die Einstellung der Eingangsleistung zu berechnen, die notwendig ist, um die Temperatur des Wassers über dem nächsten Abschnitt der Zeitspanne in einem Ausmass zu erhöhen, das in Beziehung zu dem gesamten gewünschten Temperaturanstieg in der vorbestimmten Zeitspanne steht, und um die einstellbare Heizeinrichtung auf die berechnete Eingangsleistung einzustellen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiteinrichtung (34) eine 7-Tage-Uhr ist, wodurch die Verarbeitungseinrichtung (28) eingestellt werden kann, um die Soll-Temperatur, die Länge der vorbestimmten Zeitspanne und die Anzahl und die Länge jedes Zeitabschnitts gemäss dem Wochentag einzustellen.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabfühleinrichtung (24) einen Thermistor in Kombination mit einer Spannungsquelle enthält.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbaren Heizeinrichtung (22, 40, 42) eine Impulseinrichtung zugeordnet ist zum Durchlassen nur eines Teils eines Wechselstromeingangssignals.