BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein 2-Punkt Regelungsverfahren für eine Wärmequelle gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
2-Punkt-Regler sind insbesondere bei Heizungsanlagen speisenden Kesseln üblich. Diese 2-Punkt-Regelungen werden bevorzugt als schaltende Regler ausgestaltet. Dem Regler wird ein Soll-Wert in Form einer Ein- und Ausschaltschwelle vorgegeben, so dass beispielsweise bei einer Vorlauftemperaturregelung der Regler den Kessel einschaltet, wenn der Ist-Wert der Vorlauftemperatur die Einschaltschwelle unterschreitet, beziehungsweise der Kessel wird ausgeschaltet, wenn die Ausschaltschwelle vom Ist-Wert passiert wird.
Hierbei ist in derRegel die Schaltdifferenz, dass heisst die Differenz zwischen Ein- und Ausschaltwert, fest vorgegeben.
Es ist zwar schon überlegt worden, diese Schaltdifferenz lastabhängig, insbesondere aussentemperaturabhängig vorzugeben, nur hat das zu dem Nachteil geführt, dass nur die gesamte Schaltdifferenz variiert wurde, obwohl zum Beispiel im Starklastfall, das heisst bei niedriger Aussentemperatur der obere Grenzwert, das heisst die Ausschaltschwelle, variiert werden müsste, während im Schwachlastbetrieb nur die Einschaltschwelle, jeweils bezogen auf den Nennsoll-Wert, geändert werden müsste.
Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein 2-Punkt-Regelverfahren für eine beliebige Wärmequelle anzugeben, die diese Besonderheiten berücksichtig.
Demgemäss besteht die Lösung der Aufgabe gemäss den kennzeichnenden Teilen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 6 in der Variation einmal der Ausschaltschwelle und zum anderen der Einschaltschwelle je nach vorliegendem Belastungsfall.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins bis vier der Zeichnung näher erläutern. Es zeigen
Figur eins ein Blockschaltbild eines 2-Punkt-Reglers gemäss der Erfindung und die Figuren zwei bis vier Diagramme zur Erläuterung des Schaltbildes.
In allen vier Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Eine Heizungsanlage 1 weist eine Wärmequelle 2, bestehend aus einem Gasbrenner 3 und einem Wärmetauscher 4, auf, die zusammen einen Umlaufwasserheizer bilden. Der Brenner 3 ist über eine mit einem Proportionalmagnetventil 5 versehene Gaszuleitung 6 gespeist.
Statt eines gasbeheizten Kessels könnte ebensogut ein ölbeheizter Kessel oder ein elektrischer Durchlauferhitzer in Frage kommen, gleichzeitig wäre auch die Anwendung einer Absorptions- oder Kompressionswärmepumpe nicht auszuschliessen.
An den Wärmetauscher 4 der Wärmequelle ist über eine Vorlaufleitung 7 eine Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Heizkörper 8 beziehungsweise eine Fussbodenheizungsanlage oder ein Brauchwasserspeicher angeschlossen, der über eine mit einer Umwälzpumpe 9 versehene Rücklaufleitung 10 rücklaufseitig mit dem Wärmetauscher 4 verbunden ist. Der Istwert der Vorlauftemperatur in der Leitung 7 ist über einen Temperaturfühler 11 abgeführt, der über eine Messleitung 12 mit dem Regler 13 verbunden ist. Für das Ausführungsbeispiel ist eine Vorlauftemperaturregelung unterstellt, so dass der Istwert dieser Vorlauftemperatur entspricht. Die Erfindung ist mit gleichem Vorteil anwendbar auf eine Rücklauftemperaturregelung oder auf eine Raumtemperaturregelung, die Istgrössen wären dann entsprechend zu wählen.
Die Pumpe 9 ist von einem Motor 14 angetrieben, der über eine Stelleitung 15 auf ein Stellglied 16 geschaltet ist und von diesem mit Betriebsspannung genauso versorgt wird wie das Proportionalgasventil 5 über eine Stelleitung 17.
Zentrales Glied des Reglers 13 ist ein Vergleicher 18, auf dessen einen Eingang 19 die Leitung 12 geschaltet ist, die den Istwert führt. Von der Leitung 12 zweigt eine Leitung 20 ab, die in Parallelschaltung zu einem weiteren Vergleicher 21, einem dritten Vergleicher 22 und einem vierten Vergleicher 23 führt.
Dem Vergleicher 18 ist auf einem zweiten Eingang 24 über eine Leitung 25 ein Sollwert zugeführt, der beispielsweise aus einem Aussentemperaturfühler 26 bestehen kann.
Bei Verwendung eines Aussentemperaturfühlers stellt der Sollwert eine gleitende Führungsgrösse dar, es wäre gleichermassen möglich, einen festen Sollwert oder einen zeitabhängig programmierbaren Sollwert oder ähnliches auf den Eingang 24 des Vergleichers 18 zu schalten. Die Leitung 25 verzweigt sich, von der Verzweigung geht eine Leitung 27 aus, die auch in Parallelschaltung auf Eingänge der Vergleicher 21 und 22 geschaltet ist. In die Leitung 25 ist ein Addierer 28 eingeschleift, dessen einer Eingang die Leitung 25 ist und dessen anderer Eingang von einer Leitung 29 gebildet ist. Der Ausgang des Addierers ist auf den Eingang 24 des Vergleichers 18 geschaltet.
Es sind zwei Einsteller 30 und 31 vorgesehen, an denen die Ein- und Ausschaltschwellen für den Sollwert vorgegeben werden können, und zwar deren Differenz zur Mittellage des Sollwertes, der auf der Leitung 25 ansteht. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass in der Nullstellung der beiden Ein steller 30 und 31 die Differenzen der Aus- und Einschaltschwellen bezüglich auf den Sollwert gleich sind. Vom Einsteller 30, mit dem die Ausschaltschwelle vorgegeben werden kann, geht eine Leitung 32 aus, die einen weiteren Eingang für den Vergleicher 23 bildet. Von der Leitung 32 zweigt eine weitere Leitung 33 ab, die zu einem Subtrahierer 34 führt.
Ein Ausgang des Subtrahierers bildet eine Leitung 35, die auf einen Pol 36 eines Umschalters 37 geschaltet ist. Der Ausgang des Umschalters bildet die Leitung 29 und damit den einen Eingang des Addierers 28. Der Einsteller 31 für die Einschaltschwelle weist eine Ausgangsleitung 38 auf, die den dritten Eingang des Vergleichers 23 bildet und von welcher eine Leitung 39 abgeht, die einen Eingang eines Addierers 40 bildet, dessen Ausgang 41 auf den Pol 42 des Umschalters 37 geschaltet ist. Von der Leitung 32 zweigt parallel zur Leitung 33 eine weitere Leitung 43 ab, die auf einen Rampengenerator 44 geschaltet ist. Ein weiterer Eingang des Rampengenerators bildet eine Leitung 45, die von der Leitung 38 parallel zur Leitung 39 abgeht.
Der Rampengenerator 44 besitzt einen dritten Eingang 46, der vom Ausgang eines Vergleichers 47 gebildet ist, dessen einer Eingang von einer Leitung 48 gebildet ist, die den Ausgang des Vergleichers 23 darstellt.
Ein Ausgang 49 des Rampengenerators ist auf eine Leitungsverzweigung zweier Leitungen 50 und 51 geschaltet, wovon die Leitung 50 über einen Arbeitskontakt eines Relais 52 geführt ist und auf den zweiten Eingang 53 des Addierers 40 gelegt ist. Die Leitung 51 ist über einen Arbeitskontakt 54 eines weiteren Relais geführt, hinter dem Arbeitskontakt 54 ist die Leitung 51 auf den subtrahierenden Eingang 55 des Subtrahierers 34 geschaltet. Die beiden Arbeitskontakte 52 und 54 werden von Ausgangsleitungen 56 und 57 der beiden Vergleicher 21 und 22 geschaltet, wobei die Ausgangsleitungen 56 und 57 in Parallelschaltungen über Leitungen 58 und 59 mit zwei weiteren Eingängen des Vergleichers 47 verbunden sind.
Der Ausgang 60 des Vergleichers 18 ist mit dem Eingang des Stellgliedes 16 verbunden. Von dieser Leitung zweigt eine erste Leitung 61 ab, die auf dritte Eingänge der beiden Vergleicher 21 und 22 geschaltet ist. Parallel hierzu liegt eine weitere Leitung 62, die über eine Triggerschaltung 63 mit einer Leitung 64 verbunden ist, die in Parallelschaltung einmal den Eingang eines Flip-Flops 65 und zum anderen über eine Leitung 66 einen Eingang des Rampengenerators 44 bildet. Der Ausgang des Flip-Flops betätigt über eine Leitung 67 den Umschalter 37. Die Funktion des eben beschriebenen Reglers 13 wird nun anhand der Diagramme gemäss den Figuren zwei bis vier näher erläutert. In der Figur zwei ist ein Diagramm aufgetragen, das in der Abszisse die Zeit in Stunden und in der Ordinate Temperaturwerte in "C aufweist.
Es ist eine erste waagerechte Gerade 70 vorgesehen, die die Lage der Ausschalttemperatur definiert, also der Ausschalttemperatur, die über den Einsteller 30 vorgegeben werden kann. Eine weitere hierzu im Abstand unterhalb liegende Gerade 71 stellt den Wert der Einschalttemperatur dar, die über den Einsteller 31 variiert werden kann. Die Differenz zwischen den Kurven 70 und 71 stellt die Schaltdifferenz des Reglers mit dessen Hysterese dar. In der Mitte zwischen dem Abstand der beiden Kurven 70 und 71 liegt der Sollwert 72 gleichermassen als Gerade mit konstantem Abstand zu beiden. Dieser konstante und gleichmässige Abstand ist oder entspricht der Ruhelage des Reglers. Die Kurvenschar 70 bis 72 wird von einer Istwert-Kurve 73 geschnitten, die beispielsweise im Ausführungsbeispiel der Vorlauftemperatur entspricht.
Beim erstmaligen Aufheizen verläuft die Kurve 73 von einem relativ tiefen Temperaturpunkt zunächst bis zu einem ersten Punkt 74. Da bereits im Kurvenstück 75 der Istwert unterhalb der Einschaltschwelle lag, resultiert in jedem Fall ein Einschaltbefehl für die Wärmequelle 2. Die Folge für den Einschaltbefehl ist ein Signal des Vergleichers 18 an seinem Ausgang 60, damit ein Aktivieren des Stellgliedes 16, ein Öffnen des Gasmagnetventils 5 und ein Anlaufen der Pumpe 9. Der Umlaufwasserheizer 2 geht in Betrieb, über den Wärmetauscher 4 werden die Heizkörper 8 aufgeheizt, die Räume des Gebäudes erwärmen sich. In Folge des steigenden Wertes der Vorlauftemperatur schliesst sich in Abhängigkeit von der Zeit an den Punkt 74 ein ansteigendes Kurvenstück 76 an. Dies führt zu einem Schneiden der Kurve 72 von der Kurve 73 im Punkt 77, das heisst, der Istwert ist gleich dem Sollwert.
Die an diesem Punkt anlaufende Funktion des Reglers wird später noch behandelt. Der Istwert steigt weiter gemäss dem anschliessenden Kurvenstück 78, bis der Istwert im Punkt 79 die Kurve 70 erreicht. Damit resultiert ein Ausschaltbefehl für den Umlaufwasserheizer. Die Kurve 73 schwingt aufgrund der Stauwärme über und beginnt nach Überschreiten des Maximums wieder zu sinken, so dass sich ein nahezu linearer fallender Kurvenzug 80 anschliesst, im Punkt 81 wird die Gerade 70 passiert, was aber folgenlos bleibt. Schliesslich erreicht der Istwert im Punkt 82 den Sollwert gemäss der Kurve 72. Würde jetzt die Erfindung nicht einsetzen, so könnte insbesondere im Schwachlastbetrieb bei sehr tief eingestellten Vorlauftemperatur-Sollwerten eine erhebliche Zeit vergehen, bis sich die Vorlauftemperatur so weit abgekühlt hat, dass die Kurve 80 die Einschaltschwelle gemäss der Kurve 71 erreicht.
Im Extremfall müsste nämlich zunächst die Raumtemperatur so weit sinken, dass die dann als Folge weiter sinkende Vorlauftemperatur auf die Einschaltschwelle absinken kann. Das ist aber bereits mit einer erheblichen Komforteinbusse für die Benutzer der von der Wärmequelle beheizten Räume verbunden. Aus diesem Grunde wird im Schwachlastbereich, also bei niedrig eingestellten Sollwerten für die Vorlauftemperatur, nun die Einschaltschwelle, das heisst die Kurve 71 angehoben. Das bedeutet, dass mit fallendem Istwert beim Passieren des Punktes 82 der Rampengenerator 44 aktiviert wird. Der Rampengenerator erzeugt eine zeitabhängig ansteigende Spannung, der Steigungsfaktor entspricht dem Kurvenstück 83 in Figur vier. Der Beginn des Kurvenstücks 83 ist zeitgleich mit dem Punkt 82.
Vorher hat jedoch beim Abschalten der Wärmequelle im Punkt 79 (vergleiche Figur eins) beim Stromloswerden der Leitung 60 die Triggerschaltung 63 auf ihrem Ausgang 64 einen Impuls abgegeben, der über die Leitung 66 dazu führt, dass der Rampengenerator 44 in seine Ruhestellung gegangen ist. Gleichzeitig ist über diesen Rücksetzimpuls des Triggers 63 der Speicher 65 in eine Position geschaltet worden, dass der Umschalter 37 die Leitung 41 auf die Leitung 29 umschaltet.
Das bedeutet, dass nunmehr die Werte des Einstellers 31 über die Leitung 39 am Addierer 40 anliegen und dass der Ausgang des Addierers auf den Eingang 24 des Vergleichchers 18 geschaltet ist. Die Höhe und Art der Einstellung der Einschaltschwelle liegt über die Leitung 38 und über die Leitung 45 auch am Rampengenerator 44 an. Der Rampengenerator erzeugt nunmehr ein Spannungssignal, das über die Leitung 49 und den Arbeitskontakt 52 am Eingang 53 des Addierers 40 anliegt. Der Arbeitskontakt 52 wird vom Vergleicher 22 dann geschlossen, wenn der Punkt 82 erreicht wurde. Die entsprechenden Werte liegen über die Eingangsleitungen 20 und 27 an. Damit wird im Addierer 40 zusätzlich zu dem am Einsteller 31 vorgegebenen Spannungssignal noch das Spannungssignal des Rampengenerators addiert, das heisst, für den Regler wird der Wert des Einschaltpunktes künstlich angehoben.
Diese Anhebung ist linear zeitabhängig und in ihrer Steilheit am Rampengenerator 44 einstellbar. Die Einstellung wird bevorzugt nach Massgabe der Totzeit der Anlage, das heisst insbesondere nach Massgabe der Wärmekapazität sämtlicher Verbraucher 8 und der Leistung der Wärmequelle 2, gewählt. Der Rampengenerator muss nicht unbedingt ein stetig lineares Spannungssignal abgeben, das Spannungssignal könnte auch in Stufen realisiert werden, gegebenenfalls auch progressiv. Über den Vergleicher 23 wird ein Startsignal erzeugt, das über den Vergleicher 47 zur Freigabe des Ausgangssignals des Rampengenerators führt.
Da der Istwert der Kurve 80 nach Passieren des Punktes 82 zeitabhängig nahezu linear weiter fällt (in Wirklichkeit nach einer e-Funktion), erreicht der fallende Istwert irgendwann im Punkt 84 den Einschaltpunkt, wobei das Anheben der Einschaltschwelle aus der Figur vier ersichtlich ist. Das bedeutet, dass die Anhebungswirkung für die Einschaltschwelle um so grösser wird, je flacher die Lage des Kurvenzuges 80 ist und je grösser die Schaltdifferenz war, mindestens die Schaltdifferenz bezüglich der Kurven 72 und 71.
Analog verfährt der Regler beim Aufheizen, wenn sich dass Aufheizen im Zuge einer starken Belastung vollzieht, das heisst, dass die von dem oder den Verbrauchern abgenommene Leistung bei relativ tiefen Aussentemperaturen sich der maximal von der Wärmequelle 2 abgebbaren Leistung nähert. In diesem Fall kann es nämlich relativ lange dauern, wenn im Zuge einer Aufheizung (vergleiche hier Figur drei) nach Passieren des Punktes 77 der weitere Verlauf der Kurve 78 zeitabhängig so langsam ansteigt, dass erst nach sehr langen Zeiten der Punkt 79 erreicht wird, in dem die Wärmequelle abgeschaltet wird.
Da andererseits für die Behaglichkeit des Benutzers nur erforderlich ist, dass der Istwert gemäss der Kurve 73 den Sollwert gemäss der Kurve 72 erreicht hat, es aber gleichgültig ist, wie weit dieser Sollwert vom Istwert überschritten ist, erfolgt hier erfindungsgemäss analog eine Absenkung der Ausschaltschwelle, und zwar in Annäherung an den Sollwert gemäss der Kurve 72. Zunächst wird über den Einsteller 30 die Höhe der Ausschaltschwelle, das heisst die Ordinate der Kurve 70, vorgegeben. Hierbei kann der senkrechte Abstand der Kurve 70 von der Kurve 72 durchaus abweichen von dem Abstand, den die Kurven 72 und 71 ihrerseits haben. Zur Absenkung des Ordinatenwertes der Kurve 70 wird wieder der Rampengenerator 44 als Signalgeber benutzt. Nunmehr wird aber statt des Umschalters 52 der Umschalter 54 benutzt.
Der vom Einsteller 30 vorgegebene Ausgangswert steht über die Leitungen 32 und 43 sowohl am einen Eingang des Rampengenerators als auch über die Leitung 33 am positiven Eingang des Subtrahierers 34 an. Auf den negativen Eingang 55 kommt das von dem Einsteller abzuziehende Zeitsignal an, und zwar dann, wenn der Arbeitskontakt 54 geschlossen hat. Dieser Arbeitskontakt wird vom Vergleicher 21 dann aktiviert, wenn der Istwert der Kurve 73 den Sollwert im Punkt 77 erreicht hat. Beim Erreichen dieses Punktes läuft der Rampengenerator aktiviert über den Vergleicher 23 und den weiteren Vergleicher 47 an und erzeugt ein zeitabhängiges linear stetig wachsendes Spannungssignal auf der Leitung 49, das auf den negativen Eingang des Subtrahierers 34 geschaltet wird und von dem Spannungssignal auf der Leitung 33 abgezogen wird.
Beim Inbetriebgehen der Wärmequelle hat der Vergleicher 18 auf der Leitung 60 ein Spannungssignal abgegeben, das einmal zum Aktivieren des Stellgliedes 16, zum anderen aber auch zum Anstossen der Triggerstufe 63 geführt hat. Über den Speicher 65 hat der Umschalter 37 die Stellung eingenommen, dass der Ausgang des Subtrahierers 34 auf die Leitung 29 und damit auf den Sollwert-Eingang des Vergleichers 18 geschaltet ist. Somit wird dem Regler ein künstliches Absenken der Ausschaltschwelle vorgetäuscht, das Ausschalten erfolgt zeitabhängig umso eher, je grösser der Abstand der Kurven 70 und 72 war und je geringer die Überschussleistung der Wärmequelle 2 gegenüber der vom Verbraucher angeforderten Leistung ist.
Das Absinken der Ausschaltschwelle kann wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel stetig linear, stetig progressiv oder stufenweise erfolgen, je nach Variation der Ausführung des Rampengenerators 44.
Es ist möglich, sowohl die Aufheiz- als auch die Abkühlungsvorgänge der Wärmequelle durch Variationen sowohl der Ausschalt- als auch der Einschaltschwelle gleichermassen zu verändern, es ist auch möglich, im Schwachlastbereich lediglich die Einschaltschwelle, im Starklastbereich lediglich die Ausschaltschwelle anzupassen.
DESCRIPTION
The present invention relates to a 2-point control method for a heat source according to the preamble of claims 1 and 6.
2-point controllers are particularly common in boilers that feed heating systems. These two-point controls are preferably designed as switching regulators. The controller is given a target value in the form of an on and off threshold, so that, for example, in the case of a flow temperature control, the controller switches on the boiler when the actual value of the flow temperature falls below the switch-on threshold, or the boiler is switched off when the switch-off threshold is actual -Value is happening.
The switching difference, i.e. the difference between the switch-on and switch-off values, is usually fixed.
It has already been considered to specify this switching difference as a function of the load, in particular depending on the outside temperature, but this has led to the disadvantage that only the entire switching difference has been varied, although, for example, in the event of a heavy load, that is to say the upper limit value when the outside temperature is low, the switch-off threshold , would have to be varied, whereas in low-load operation only the switch-on threshold, in each case based on the nominal setpoint, would have to be changed.
The present invention is therefore based on the object of specifying a 2-point control method for any heat source which takes these special features into account.
Accordingly, the solution to the problem according to the characterizing parts of the independent claims 1 and 6 consists in the variation of the switch-off threshold on the one hand and the switch-on threshold on the other depending on the load situation at hand.
Further refinements and particularly advantageous developments are the subject of the dependent claims or emerge from the following description, which explain an exemplary embodiment of the invention with reference to FIGS. 1 to 4 of the drawing. Show it
Figure one is a block diagram of a 2-point controller according to the invention and the figures two to four diagrams to explain the circuit diagram.
In all four figures, the same reference numerals denote the same details.
A heating system 1 has a heat source 2, consisting of a gas burner 3 and a heat exchanger 4, which together form a circulating water heater. The burner 3 is fed via a gas supply line 6 provided with a proportional solenoid valve 5.
Instead of a gas-fired boiler, an oil-fired boiler or an electric instantaneous water heater could just as well be considered. At the same time, the use of an absorption or compression heat pump could not be ruled out.
Connected to the heat exchanger 4 of the heat source via a supply line 7 are a plurality of radiators 8 connected in parallel and / or in series, or a floor heating system or a domestic hot water tank, which is connected on the return side to the heat exchanger 4 via a return line 10 provided with a circulation pump 9. The actual value of the flow temperature in line 7 is discharged via a temperature sensor 11, which is connected to controller 13 via a measuring line 12. A flow temperature control is assumed for the exemplary embodiment, so that the actual value corresponds to this flow temperature. The invention can be applied with the same advantage to a return temperature control or to a room temperature control, the actual values would then have to be selected accordingly.
The pump 9 is driven by a motor 14, which is connected to an actuator 16 via an actuating line 15 and is supplied with operating voltage by the same as the proportional gas valve 5 via an actuating line 17.
The central link of the controller 13 is a comparator 18, on the one input 19 of which the line 12 is connected, which carries the actual value. A line 20 branches off from line 12, which leads in parallel to a further comparator 21, a third comparator 22 and a fourth comparator 23.
The comparator 18 is supplied with a setpoint via a line 25 on a second input 24, which may consist, for example, of an outside temperature sensor 26.
If an outside temperature sensor is used, the setpoint represents a sliding reference variable; it would equally be possible to switch a fixed setpoint or a time-dependent programmable setpoint or the like to input 24 of comparator 18. Line 25 branches out, branching starts from line 27, which is also connected in parallel to inputs of comparators 21 and 22. An adder 28 is looped into line 25, one input of which is line 25 and the other input of which is formed by line 29. The output of the adder is connected to the input 24 of the comparator 18.
Two adjusters 30 and 31 are provided, on which the switch-on and switch-off thresholds for the setpoint can be specified, specifically their difference from the central position of the setpoint that is present on line 25. It is assumed here that in the zero position of the two actuators 30 and 31, the differences between the switch-on and switch-on thresholds are the same with respect to the setpoint. A line 32 extends from the adjuster 30, with which the switch-off threshold can be specified, and forms a further input for the comparator 23. A further line 33 branches off from line 32 and leads to a subtractor 34.
An output of the subtractor forms a line 35 which is connected to a pole 36 of a changeover switch 37. The output of the changeover switch forms the line 29 and thus the one input of the adder 28. The adjuster 31 for the switch-on threshold has an output line 38 which forms the third input of the comparator 23 and from which a line 39 leads which is an input of an adder 40 forms, the output 41 is connected to the pole 42 of the switch 37. A further line 43 branches off from line 32 parallel to line 33 and is connected to a ramp generator 44. A further input of the ramp generator forms a line 45 which goes from line 38 parallel to line 39.
The ramp generator 44 has a third input 46 which is formed by the output of a comparator 47, one input of which is formed by a line 48 which represents the output of the comparator 23.
An output 49 of the ramp generator is connected to a line branching of two lines 50 and 51, of which line 50 is routed via a normally open contact of a relay 52 and is connected to the second input 53 of adder 40. The line 51 is routed via a normally open contact 54 of a further relay; behind the normally open contact 54, the line 51 is connected to the subtracting input 55 of the subtractor 34. The two make contacts 52 and 54 are switched by output lines 56 and 57 of the two comparators 21 and 22, the output lines 56 and 57 being connected in parallel via lines 58 and 59 to two further inputs of the comparator 47.
The output 60 of the comparator 18 is connected to the input of the actuator 16. A first line 61 branches off from this line and is connected to third inputs of the two comparators 21 and 22. Parallel to this is a further line 62, which is connected via a trigger circuit 63 to a line 64 which, in parallel connection, once forms the input of a flip-flop 65 and on the other hand forms an input of the ramp generator 44 via a line 66. The output of the flip-flop actuates the changeover switch 37 via a line 67. The function of the controller 13 just described will now be explained in more detail with reference to the diagrams according to FIGS. A diagram is plotted in FIG. 2, which shows the time in hours in the abscissa and temperature values in "C in the ordinate.
A first horizontal straight line 70 is provided, which defines the position of the switch-off temperature, that is to say the switch-off temperature, which can be specified via the adjuster 30. Another straight line 71 located at a distance below this represents the value of the switch-on temperature, which can be varied using the adjuster 31. The difference between the curves 70 and 71 represents the switching difference of the controller with its hysteresis. In the middle between the distance between the two curves 70 and 71, the setpoint 72 lies equally as a straight line with a constant distance from both. This constant and even distance is or corresponds to the rest position of the controller. The family of curves 70 to 72 is intersected by an actual value curve 73 which, for example, corresponds to the flow temperature in the exemplary embodiment.
When heating up for the first time, curve 73 initially runs from a relatively low temperature point to a first point 74. Since the actual value in curve section 75 was already below the switch-on threshold, a switch-on command for heat source 2 results in any case. The result of the switch-on command is a Signal of the comparator 18 at its output 60, so that an activation of the actuator 16, an opening of the gas solenoid valve 5 and a start of the pump 9. The circulating water heater 2 goes into operation, the radiators 8 are heated via the heat exchanger 4 and the rooms of the building are heated yourself. As a result of the increasing value of the flow temperature, an increasing curve section 76 follows at point 74 depending on the time. This leads to a curve 72 being cut from curve 73 at point 77, that is to say the actual value is equal to the desired value.
The function of the controller starting at this point will be discussed later. The actual value continues to increase according to the subsequent curve segment 78 until the actual value reaches curve 70 at point 79. This results in a switch-off command for the circulating water heater. The curve 73 overshoots due to the heat build-up and begins to fall again after the maximum has been exceeded, so that an almost linear falling curve 80 follows, at point 81 the straight line 70 is passed, but this has no consequences. Finally, the actual value at point 82 reaches the setpoint according to curve 72. If the invention were not used now, it could take a considerable time, especially in low-load operation with very low set flow temperature setpoints, until the flow temperature has cooled down to such an extent that the curve 80 reaches the switch-on threshold according to curve 71.
In an extreme case, the room temperature would have to drop so far that the flow temperature, which then drops further, can drop to the switch-on threshold. However, this is already associated with a considerable loss of comfort for the users of the rooms heated by the heat source. For this reason, the switch-on threshold, that is to say curve 71, is now raised in the low-load range, that is to say when the setpoint values for the flow temperature are set to be low. This means that the ramp generator 44 is activated when the actual value falls when passing point 82. The ramp generator generates a time-dependent rising voltage, the slope factor corresponds to curve segment 83 in FIG. Four. The beginning of curve segment 83 is at the same time as point 82.
Before that, however, when the heat source was switched off at point 79 (compare FIG. 1) when line 60 was de-energized, trigger circuit 63 emitted a pulse on its output 64, which leads via line 66 to cause ramp generator 44 to go into its rest position. At the same time, the memory 65 has been switched into a position by means of this reset pulse from the trigger 63 such that the changeover switch 37 switches the line 41 to the line 29.
This means that the values of the adjuster 31 are now present on the adder 40 via the line 39 and that the output of the adder is connected to the input 24 of the comparator 18. The level and type of setting of the switch-on threshold is applied to the ramp generator 44 via line 38 and via line 45. The ramp generator now generates a voltage signal which is present at input 53 of adder 40 via line 49 and make contact 52. The normally open contact 52 is closed by the comparator 22 when the point 82 has been reached. The corresponding values are available via the input lines 20 and 27. In addition to the voltage signal specified at the adjuster 31, the voltage signal of the ramp generator is thus added in the adder 40, that is to say the value of the switch-on point is artificially raised for the controller.
This increase is linearly time-dependent and its steepness can be set on the ramp generator 44. The setting is preferably selected in accordance with the dead time of the system, that is to say in particular in accordance with the heat capacity of all consumers 8 and the power of the heat source 2. The ramp generator does not necessarily have to emit a continuously linear voltage signal, the voltage signal could also be implemented in stages, if necessary also progressively. A start signal is generated via the comparator 23, which leads to the release of the output signal of the ramp generator via the comparator 47.
Since the actual value of curve 80 falls almost linearly depending on the time after passing point 82 (in reality after an e-function), the falling actual value reaches the switch-on point at point 84 at some point, the increase in the switch-on threshold being evident from FIG. This means that the lifting effect for the switch-on threshold becomes greater the flatter the position of the curve 80 and the greater the switching difference, at least the switching difference with respect to curves 72 and 71.
The controller proceeds in an analogous manner when heating up if the heating takes place in the course of a heavy load, that is to say that the power taken off by the consumer or consumers approaches the maximum power which can be emitted by the heat source 2 at relatively low outside temperatures. In this case, it can take a relatively long time if, in the course of heating (compare FIG. 3 here) after passing point 77, the further course of curve 78 increases so slowly as a function of time that point 79 is only reached after very long times, in which the heat source is switched off.
On the other hand, for the comfort of the user, it is only necessary that the actual value according to curve 73 has reached the target value according to curve 72, but it is irrelevant how far this target value is exceeded from the actual value. namely in approximation to the target value according to curve 72. First, the level of the switch-off threshold, that is to say the ordinate of curve 70, is specified via the adjuster 30. The vertical distance of curve 70 from curve 72 may well deviate from the distance that curves 72 and 71 are in turn. To lower the ordinate value of curve 70, ramp generator 44 is again used as a signal generator. Now, however, the switch 54 is used instead of the switch 52.
The output value specified by the adjuster 30 is present via lines 32 and 43 both at one input of the ramp generator and via line 33 at the positive input of the subtractor 34. The time signal to be subtracted from the adjuster arrives at the negative input 55, specifically when the make contact 54 has closed. This work contact is activated by the comparator 21 when the actual value of the curve 73 has reached the setpoint at point 77. When this point is reached, the ramp generator is activated via the comparator 23 and the further comparator 47 and generates a time-dependent, linearly growing voltage signal on line 49, which is connected to the negative input of subtractor 34 and subtracted from the voltage signal on line 33 becomes.
When the heat source started up, the comparator 18 emitted a voltage signal on the line 60, which on the one hand led to the activation of the actuator 16, but on the other hand also triggered the trigger stage 63. Via the memory 65, the changeover switch 37 has assumed the position that the output of the subtractor 34 is connected to the line 29 and thus to the setpoint input of the comparator 18. Thus, the controller is simulated an artificial lowering of the switch-off threshold, the switch-off takes place depending on the time, the greater the distance between curves 70 and 72 and the lower the excess power of heat source 2 compared to the power requested by the consumer.
As in the previous exemplary embodiment, the switch-off threshold can decrease continuously, linearly, progressively or stepwise, depending on the variation in the design of the ramp generator 44.
It is possible to change both the heating and cooling processes of the heat source by varying both the switch-off and switch-on thresholds; it is also possible to only adapt the switch-on threshold in the low-load range and only the switch-off threshold in the high-load range.