BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur einer Zentralheizungsanlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Steuerverfahren sind bekanntgeworden, in Form von aussentemperaturabhängigen Vorlauftemperatursteue rungen. Hierbei wird in Form einer Heizkurve ein von der Aussentem peratur abhängiger beziehungsweise geführter Sollwert vorgegeben, nachdem die Vorlauftemperatur nachgesteuert wird. Die Form der Heizkurven liegt entweder geräteabhängig fest oder kann bestenfalls parallel verschoben oder in ihrer Steilheit gedreht werden. Ist die Heiz kurve bezüglich der Auslegung der Heizungsanlage falsch, wird das Ergebnis der aussentemperaturabhängigen Vorlauftemperatur den Benutzer nicht befriedigen.
Auch eine Vorlauftemperaturregelung oder eine Raumtemperaturregelung hilft hier nicht weiter, da hier bestenfalls ein Testraum erfasst wird und die Einflüsse der Steuerung auf die übrigen Räume einer Wohnung oder eines Hauses nicht erfasst werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine mehr oder weniger zufällig gewählte Heizkurve nach Erreichen eines stationären Zustandes korrigiert werden kann im Sinne einer Optimierung und weitestgehenden Anpassung an die Wünsche des Benutzers, wobei diese Optimierung oft fortlaufend sein kann.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Weitere verfahrensmässige Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche bzw. gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren eins bis drei der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur eins ein Blockschaltbild einer Zentralheizungsanlage und die Figuren zwei und drei Diagramme.
In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Eine Zentralheizungsanlage 1 weist eine Wärmequelle 2 in Form eines Umlaufwasserheizers oder Kessels auf, der mit Gas oder Öl beheizt sein kann, jedenfalls ein von einem Stellglied 3 beherrschtes Brennstoffventil aufweist, das eine Brennstoffleitung zu einem nicht weiter dargestellten Brenner freigibt. Der Brenner beheizt einen Wärmetauscher, dem Wasser über eine Vorlaufleitung 5 abgeführt werden kann, die über einen Vorlauftemperaturfühler 6 Heisswasser an eine Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Radiatoren, Konvektoren oder Fussbodenheizungsabschnitte oder ein Gemisch von allen dreien abgibt, wobei diese insgesamt als wärmeabgebendes Element 7 dargestellt sind. Jedem Raum 8 der zu beheizenden Wohnung oder des zu beheizenden Hauses ist ein solches wärmeabgebendes Element zugeordnet.
Weiterhin ist in dcm Raum ein Raumtemperaturfühler 9 vorhanden, der über eine Messleitung 10 auf eine Steuereinrichtung 11 geschaltet ist, auch der Vorlauftemperaturfühler 6 ist über eine Leitung 12 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Rücklaufseitig sind alle wärmeabgebenden Elemente 7 mit einer Rücklaufleitung 13 verbunden, in der eine von einem Motor 14 angetriebene Umwälzpumpe 15 angeordnet ist, die das Wasser zurück in den Kessel pumpt. Der Motor 14 ist über eine Versorgungsleitung 16 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Auch das Stellglied 3 ist über eine elektrische Stelleitung 17 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden, die einen Sollwert-Einsteller 18 und eine Zeituhr 19 aufweist. Weiterhin ist ein Aussentemperaturfühler 20 vorhanden, der über eine Messleitung 21 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden ist.
Der Raumtemperaturfühler 9 wird dem Raum 8 zugeordnet, der dem darzustellenden Steuerverhalten am meisten repräsentativ zuzuordnen ist. Das wird der Raum sein, in dem der Benutzer sich am meisten aufhält. Das Diagramm der Figur zwei zeigt eine erste zufällig eingestellte Heizkurve 31, die beispielsweise vom Installateur der Heizungsanlage am Einsteller 18 vorgegeben wurde. Von dieser Heizkurve sind weder ihre Steilheit noch ihre Lage bezüglich der Koordinaten, noch ihre Krümmung exakt bekannt und auch nicht wesentlich.
In der Abszisse ist die Aussentemperatur in "C, in der Ordinate die Vorlauftemperatur gleichfalls in "C dargestellt.
Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, dass nicht unbedingt die Vorlauftemperatur gesteuert werden muss, von dem Heizmittel kann ebensogut die Rücklauftempe ratur, die Differenztemperatur über den Heizkörper oder davon abgeleitete Temperaturen gesteuert werden.
Nach Massgabe der Heizkurve 31 ergibt sich bei einer gerade herrschenden Aussentemperatur 9a im Punkt 32 über den Heizkurvenpunkt 33 ein Vorlauftemperatur-Istwert 34.
Aufgrund des über den Einsteller 18 oder einen anderen Einsteller vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwerts 35, der dem Koordinaten-Nullpunkt entspricht, ergibt sich somit bei einer herrschenden Aussentemperatur 9a und der Lage der Heizkurve der Vorlauftemperatur-Istwert 34 und damit ein Raumtemperatur-lstwert 36.
Für die weitere Betrachtungsweise ist angenommen, dass der Raumtemperatur-lstwert zwischen Grenzen 37 und 38 im Minimum und Maximum schwanken darf. Liegt er innerhalb des Bereichs, dann wird der Raumtemperatur-Sollwert unverändert gelassen, auf den Fall, dass er ausserhalb dieser Grenze liegt, wird später noch zurückgekommen. Die Raumtemperatur 36 liegt auf einer Achse 39, die unter 45" zu den beiden Koordinaten liegt. Für den Fall, dass sich der, wie eben beschrieben, eingestellte Raumtemperatur-Istwert 36 mit den Bedürfnissen des Benutzers deckt, wird nichts veranlasst, die Steuerung beharrt im stationären Zustand, nachdem sie sich auf diesen eingeschwungen hat.
Für den Fall, dass der sich einstellende Raumtemperaturlstwert von den Bedürfnissen des Benutzers abweicht, betätigt der Benutzer den Freigabeknopf 22, der eine selbsttätige Optimierung auslöst. Eine Freigabe dieser Optimierung kann aber nur dann erfolgen, wenn sich ein für die Optimie runggünstiger Zustand eingestellt hat, der dadurch definiert ist. dass sich die auf die Raumtemperatur Einfluss nehmenden Grössen wie Aussentemperatur, Vorlauftemperatur und Raumtemperatur für eine gewisse Zeit, nämlich mindestens T oder mehr sich nicht ausserhalb vorgegebener Grenzen geändert haben.
Für die Aussentemperatur bedeutet das, dass diese so tief ist, dass die Heizung des Gebäudes nur von ihr abhängt, für die-Vorlauftemperatur bedeutet das, dass sie oberhalb der Raumtemperatur liegt und unterhalb der maximalen Vorlauftemperatur und für die Raumtemperatur, dass sie innerhalb des Grenzbereiches zwischen den Grenzen 37 und 38 gelegen hat. Bei der Freigabe der Optimierung wird der vorher geltende ursprüngliche Sollwert gemäss der Kurve 31 und der Aussentemperatur 9a beibehalten und die Raumtemperatur überwacht. Wenn sich die Raumtemperatur eine Zeitlang (zum Beispiel T) nicht geändert hat (36), wird diese als Fusspunkt der Kurve 40 genommen, welche ebenso durch den ursprünglichen Sollwert 33 geht. Hierbei ist es möglich, dass die Formgebung der
Kurve 40 gleich ist wie die der Kurve 31, sie kann auch geändert werden.
Es existieren hierzu Vorschläge gemäss älteren
Patentanmeldungen, die auf die Form und Ausbildung dieser
Kurven eingehen. Bei dieser Gelegenheit soll auch erwähnt werden. dass der Raumtemperatur-Istwert 36 nicht nur unterhalb des Raumtemperatur-Sollwertes liegen kann, sondern auch ebensogut darüber. Somit wird die Kurve 31 nach
Optimierungsfreigabe in eine neue Kurve 40 korrigiert, die nun den Sollwert für die Vorlauftemperatursteuerung liefert.
Es ist nun möglich, eine fortlaufende Korrektur in einstellbaren Zeitabständen vorzunehmen oder diese nur auf Wunsch weiterhin geschehen zu lassen. Bei Auftreten von Störgrössen, wie beispielsweise Umschalten des Kessels 2 von der Heizungsanlage auf einen Brauchwasserbereiter zu dessen Aufladung, wird die Optimierung wieder so lange gesperrt, bis das Steuersystem in einen stationären Zustand erneut übergegangen ist. Ebensogut könnte man daran denken, die Brauchwasserbereitung für diese Zeiten zu sperren.
Die Figur drei zeigt nun das Beispiel, wenn nach erfolgter erster Einstellung aufgrund des ursprünglichen Sollwertes der Kurve 31, diese zu einem Raumtemperatur-Istwert führt, der ausserhalb der Grenze 37 oder 38 liegt, wobei belanglos ist, ob der sich einstellende Raumtemperatur-Istwert sehr viel grösser als der Maximumwert 37 oder sehr viel kleiner als der Minimumwert 38 ist. Im Ausführungsbeispiel liegt der Raumtemperatur-Istwert 41 oberhalb der Maximalgrenze 37. Bei einer so grossen Zielsteuerung ist es nun nicht mehr möglich, nach dem bisher beschriebenen Verfahren den Istwert deckungsgleich zum Sollwert zu bringen, vielmehr ist jetzt eine Verschiebung des Raumtemperatur-Sollwerts nötig.
Dieser wird vom Wert 35 in Figur zwei auf einen tieferen Wert heruntergenommen, der nur innerhalb der Grenzen 37 bis 38 liegen muss, aber mit Sicherheit tiefer liegt als der ursprüngliche Raumtemperatur-Sollwert. Danach läuft das Korrekturverfahren, wie in Figur zwei beschrieben, an. Liegt nach der ersten Korrektur der sich nun ergebende Raumtemperatur-Istwert innerhalb des Bereiches 37 bis 38, kann durch eine zweite Korrektur die Regelabweichung der Raumtemperatur zu Null geführt werden. Liegt der Raumtemperatur-Istwert nach der ersten Korrektur immer noch ausserhalb des gewünschten Bereiches, so muss weiter durch Vorgeben eines anderen Raumtemperatur-Sollwertes korrigiert werden, bis der Istwert in den Bereich zwischen 37 und 38 hineinkommt und dann automatisch korrigiert wird.
Als Alternative wäre aber auch möglich, statt einer Korrektur des Raumtemperatur-Sollwertes den Vorlauftemperatur-Sollwert zurückzunehmen. Das empfiehlt sich dann, wenn ohnehin eine Vorlauftemperaturregelung bei der Heizungsanlage vorhanden ist. Damit wird von der ursprünglichen Vorlauftemperatur gemäss dem Punkt 33 der Sollwert auf einen neuen Punkt 42 korrigiert und dieser Punkt von der Vorlauftemperaturregelung weiter festgehalten. Dieser neue Sollwert, beziehungsweise der damit möglichst identische Istwert, führt dann automatisch zu einem tieferen Raumtemperatur-Istwert. Liegt dieser sich dann neu ergebende Raumtemperatur-Istwert wieder innerhalb des
Bereiches zwischen den Punkten 37 und 38 auf der Geraden 39, so führt eine erneute Optimierung zur Angleichung zwischen Raumtemperatur-Ist- und -Sollwert.
Es ist möglich, eine Störmeldung insoweit vorzusehen, als dass, wenn nach Ablauf mehrerer Zeitkonstanten eine Opti mierung nicht stattgefunden hat, eine Fehlermeldung erscheint, dass irgendwo in der Heizungsanlage oder in ihrer
Steuerung ein unerwünschter Zustand vorhanden ist. Der könnte beispielsweise in einem geöffneten Fenster oder in geschlossenen Thermostatventilen liegen.
DESCRIPTION
The present invention relates to a method for controlling a temperature of a central heating system according to the preamble of claim 1.
Such control methods have become known in the form of outside temperature-dependent flow temperature controls. In the form of a heating curve, a setpoint that is dependent on or guided by the outside temperature is specified after the flow temperature is readjusted. The shape of the heating curves is either fixed depending on the device or can at best be shifted in parallel or rotated in steepness. If the heating curve is wrong with regard to the design of the heating system, the result of the outside temperature-dependent flow temperature will not satisfy the user.
A flow temperature control or room temperature control does not help here either, since at best a test room is recorded and the influences of the control on the other rooms of an apartment or house cannot be recorded.
The present invention is based on the object of specifying a method with which a more or less randomly selected heating curve can be corrected after reaching a steady state in the sense of optimization and as far as possible adaptation to the wishes of the user, whereby this optimization can often be continuous.
The solution to this problem lies in the characterizing features of patent claim 1.
Further procedural refinements are the subject of the dependent claims or emerge from the following description, which explains an exemplary embodiment with reference to FIGS. One to three of the drawings.
Show it:
Figure one is a block diagram of a central heating system and the figures two and three diagrams.
In all three figures, the same reference numerals denote the same details.
A central heating system 1 has a heat source 2 in the form of a circulation water heater or boiler, which can be heated with gas or oil, in any case has a fuel valve controlled by an actuator 3, which releases a fuel line to a burner, not shown. The burner heats a heat exchanger to which water can be discharged via a flow line 5, which delivers hot water via a flow temperature sensor 6 to a large number of radiators, convectors or underfloor heating sections connected in parallel and / or in series, or a mixture of all three, all of which dissipate heat Element 7 are shown. Such a heat-emitting element is assigned to each room 8 of the apartment or house to be heated.
Furthermore, a room temperature sensor 9 is present in the room, which is connected to a control device 11 via a measuring line 10, and the flow temperature sensor 6 is also connected to the control device 11 via a line 12. On the return side, all heat-emitting elements 7 are connected to a return line 13, in which a circulation pump 15 driven by a motor 14 is arranged, which pumps the water back into the boiler. The motor 14 is connected to the control device 11 via a supply line 16. The actuator 3 is also connected via an electrical control line 17 to the control device 11, which has a setpoint adjuster 18 and a timer 19. There is also an outside temperature sensor 20 which is connected to the control device 11 via a measuring line 21.
The room temperature sensor 9 is assigned to the room 8 which is most representative of the control behavior to be displayed. This will be the room where the user is most often. The diagram in FIG. 2 shows a first randomly set heating curve 31, which was specified, for example, by the installer of the heating system on the adjuster 18. From this heating curve, neither its steepness, its position with respect to the coordinates, nor its curvature are exactly known and also not essential.
The outside temperature is shown in "C" on the abscissa, and the flow temperature is also shown in "C on the ordinate.
On this occasion, it is pointed out that the flow temperature does not necessarily have to be controlled; the heating medium can just as well control the return temperature, the differential temperature via the radiator or temperatures derived therefrom.
According to the heating curve 31, if the outside temperature 9a is currently prevailing at point 32 via the heating curve point 33, an actual flow temperature value 34 results.
On the basis of the room temperature setpoint 35 specified via the adjuster 18 or another adjuster, which corresponds to the coordinate zero point, the actual temperature of the flow temperature 34 and thus an actual room temperature 36 is obtained with a prevailing outside temperature 9a and the position of the heating curve.
For further consideration, it is assumed that the actual room temperature may fluctuate between limits 37 and 38 in the minimum and maximum. If it is within the range, the room temperature setpoint is left unchanged; if it is outside this limit, it will be returned later. The room temperature 36 lies on an axis 39 which is less than 45 "to the two coordinates. In the event that the actual room temperature value 36, as just described, matches the needs of the user, nothing is caused and the control system persists in the steady state after she has settled on it.
In the event that the actual room temperature deviates from the needs of the user, the user actuates the release button 22, which triggers an automatic optimization. However, this optimization can only be released if a state favorable for optimization has been established, which is defined thereby. that the variables influencing the room temperature, such as outside temperature, flow temperature and room temperature, have not changed for a certain time, namely at least T or more, outside of predetermined limits.
For the outside temperature this means that it is so low that the heating of the building only depends on it, for the flow temperature this means that it is above room temperature and below the maximum flow temperature and for room temperature that it is within the limit range between the borders 37 and 38. When the optimization is enabled, the previously valid original setpoint according to curve 31 and the outside temperature 9a is maintained and the room temperature is monitored. If the room temperature has not changed for a time (for example T) (36), this is taken as the base of the curve 40, which also goes through the original setpoint 33. It is possible that the shape of the
Curve 40 is the same as that of curve 31, it can also be changed.
There are suggestions according to older ones
Patent applications based on the shape and training of this
Enter curves. On this occasion it should also be mentioned. that the actual room temperature 36 can not only be below the room temperature setpoint, but also just as well. Thus the curve 31 becomes
Optimization release corrected in a new curve 40, which now supplies the setpoint for the flow temperature control.
It is now possible to make a continuous correction at adjustable time intervals or to continue to do this only if desired. If disturbance variables occur, such as switching the boiler 2 from the heating system to a domestic hot water heater to charge it, the optimization is blocked again until the control system has returned to a steady state. You might as well consider blocking the hot water preparation for these times.
FIG. Three now shows the example if, after the first setting, based on the original setpoint of curve 31, this leads to an actual room temperature that is outside the limit 37 or 38, it being irrelevant whether the actual room temperature that is set is very irrelevant is much larger than the maximum value 37 or very much smaller than the minimum value 38. In the exemplary embodiment, the actual room temperature 41 is above the maximum limit 37. With such a large target control, it is no longer possible to bring the actual value congruent with the setpoint using the method described above, but rather a shift in the setpoint for the room temperature is now necessary.
This is reduced from the value 35 in FIG. Two to a lower value, which only has to be within the limits 37 to 38, but is definitely lower than the original room temperature setpoint. The correction process then starts as described in FIG. If after the first correction the resulting actual room temperature lies within the range 37 to 38, the control deviation of the room temperature can be brought to zero by a second correction. If the actual room temperature after the first correction is still outside the desired range, you must continue to correct by specifying another set room temperature until the actual value comes in the range between 37 and 38 and is then automatically corrected.
As an alternative, however, it would also be possible to withdraw the flow temperature setpoint instead of correcting the room temperature setpoint. This is recommended if there is already a flow temperature control in the heating system. In this way, the setpoint is corrected to a new point 42 from the original flow temperature in accordance with point 33 and this point is further recorded by the flow temperature control. This new setpoint, or the actual value that is as identical as possible, then automatically leads to a lower actual room temperature. Is this new actual room temperature then again within the
Area between the points 37 and 38 on the straight line 39, then a new optimization leads to the alignment between the actual room temperature and the desired value.
It is possible to provide a fault message to the extent that if an optimization has not taken place after several time constants have elapsed, an error message appears that somewhere in the heating system or in its
Control an undesirable condition is present. It could, for example, be in an open window or in closed thermostatic valves.