CH678887A5

CH678887A5 -

Info

Publication number: CH678887A5
Application number: CH3759/89A
Authority: CH
Inventors: Svend Jorgen Kjaer Christensen; Niels-Peder Middelfar Andersen; Ole Stenderup; Hans Osterbaek
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1991-11-15
Also published as: FR2638864B1; IT8967979A1; FI92105B; NL192541C; DK168247B1; IT8967979A0; JPH02183734A; IT1238526B; FI92105C; FR2638864A1; SE8903551D0; CA2000867A1; GB2225653B; DK539389A; DE3838005A1; CA2000867C; JPH0827028B2; SE500088C2; DE3838005C2; FI895320A0

Description

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

bk bk

CH 678 887 A5 CH 678 887 A5

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Mittelwerts der Vorlauftemperatur eines Heizmediums, das durch eine Heizvorrichtung intermittierend erwärmt wird, in einem Heizsystem, das mindestens eine verstellbare Drosselstelle für das Heizmedium aufweist, bei dem ein Vorlauftemperatur-Sollwert aufgrund äusserer Einflussfaktoren ermittelt und das Heizmedium bei voller Öffnung der Drosselstellen auf den Vorlauftemperatur-Sollwert erwärmt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for setting the mean value of the flow temperature of a heating medium, which is heated intermittently by a heating device, in a heating system which has at least one adjustable throttle point for the heating medium, in which a flow temperature setpoint is determined on the basis of external influencing factors and the heating medium is fully heated to the flow temperature setpoint. In addition, the invention relates to a circuit arrangement for performing the method.

Bei einem derartigen Verfahren wird der vermutete Wärmebedarf des Systems durch äussere Ein-flussgrössen, wie Aussentemperatur, Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur oder einer vorgegebenen Raumtemperatur in einem zentralen Raum eines Hauses, abgeschätzt. Aus diesen gemessenen bzw. vorgegebenen Werten wird zusammen mit einer manuell einstellbaren Wärmekurve eine Vorlauftemperatur errechnet. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist es, dass Änderungen der tatsächlichen Belastungsverhältnisse nicht wahrgenommen werden. Bei Verwendung von thermostatischen Ventilen an den Drosselstellen, z.B. an den Eingängen der jeweiligen Heizkörper, führt dies wiederum dazu, dass die thermostatischen Ventile bei zu kleiner Vorlauftemperatur stets voll geöffnet und bei zu grosser Vorlauftemperatur überwiegend geschlossen sind, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Eine zu hohe Vorlauftemperatur bringt einen grösseren Energieverlust der Anlage mit sich, während bei einer zu niedrigen Vorlauftemperatur die Räume trotz offener Heizkörperventile nicht ausreichend erwärmt werden. With such a method, the presumed heat requirement of the system is estimated by external factors such as outside temperature, temperature difference between the flow and return temperature or a given room temperature in a central room of a house. A flow temperature is calculated from these measured or predefined values together with a manually adjustable heat curve. A disadvantage of this method is that changes in the actual load conditions are not noticed. When using thermostatic valves at the throttling points, e.g. at the inputs of the respective radiators, this in turn means that the thermostatic valves are always fully open when the flow temperature is too low and are mostly closed when the flow temperature is too high to achieve the desired room temperature. If the flow temperature is too high, the system will lose more energy, while if the flow temperature is too low, the rooms will not be heated sufficiently despite the radiator valves being open.

Erwünscht ist aber eine Vorlauftemperatur, bei der die thermostatischen Heizkörperventile noch regeln können, d.h. sich in einem teilweise geöffneten oder teilweise gedrosselten Zustand befinden. However, a flow temperature is desirable at which the thermostatic radiator valves can still regulate, i.e. are in a partially opened or partially throttled state.

Aus DE-OS 3 345 949 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Zentralheizungssystems bekannt, die diese ideale Vorlauftemperatur durch Messen der Änderungen des Wärmewiderstandes mit Hilfe von Temperatur- und Durchflussmengenmessfühlern zu ermitteln versucht. Diese Lösung erfordert jedoch aufgrund der vielen Messfühler relativ grosse Investitionskosten. From DE-OS 3 345 949 a device for controlling a central heating system is known which tries to determine this ideal flow temperature by measuring the changes in the thermal resistance with the aid of temperature and flow rate sensors. However, due to the large number of sensors, this solution requires relatively large investment costs.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisch arbeitendes Regelverfahren zum Einstellen des Mittelwerts der Vorlauftemperatur auf einen solchen Wert anzugeben, dass eine optimale Gesamtdurchflussrate des Heizmediums erreicht wird. It is the object of the present invention to specify an automatically operating control method for setting the mean value of the flow temperature to such a value that an optimal overall flow rate of the heating medium is achieved.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Startfunktion, mit der sich die Vorlauftemperatur beim Erwärmen ändert, ermittelt, mindestens ein Parameter dieser Startfunktion zur Festlegung einer Sollfunktion verändert und der Vorlauftemperatur-Sollwert so lange verändert wird, bis sich der Verlauf der Erwärmung in jeder Aufheizphase an die Sollfunktion angeglichen hat. In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that a start function with which the flow temperature changes during heating is determined, at least one parameter of this start function is changed to determine a set function and the set flow temperature is changed until it changes the course of the heating in each heating phase has adjusted to the target function.

Erfindungsgemäss wird also die Belastung des Heizsystems im «eingeschwungenen Zustand» durch die Änderungsrate der Vorlauftemperatur bestimmt. Wird viel Heizmedium benötigt, steigt also die Vorlauftemperatur nur langsam, dann sind die Heizkörperventile zu weit geöffnet, befinden sich also nicht im optimalen Regelbereich. Dann muss also der Mittelwert der Vorlauftemperatur erhöht werden. Beim Anlauf eines Heizungssystems kann man im Prinzip davon ausgehen, dass die thermostatischen Ventile vollständig geöffnet sind. Die Belastung des Kessels beträgt folglich 100%, da die maximal mögliche Menge des Heizmediums durch das System fliesst. In einem solchen Belastungsfall wird sich die Vorlauftemperatur nur längsam steigern, da eine grosse Menge des Heizmediums durch eine konstante Heizleistung erwärmt werden muss. In diesem Betriebszustand wird die Startfunktion ermittelt. Nach einer gewissen Zeit sind die Räume erwärmt, und die Thermostatventile fangen an zu drosseln. Wenn ein solcher Normalbetrieb erreicht ist, wird der Verlauf der Vorlauftemperatur bei jedem Starten der Heizvorrichtung steiler sein als in der anfänglichen maximalen Belastungssituation. Der Verlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur in diesem Normalfall im Verhältnis zu der anfangs ermittelten Maximai-Belastungskurve ist ein Ausdruck dafür, mit welcher Durchflussrate die Anlage arbeitet und ob die Vorlauftemperatur richtig eingestellt ist Durch die Vorgabe einer Sollfunktion, die einem optimalen Erwärmungsverlauf und damit der optimalen Durchflussrate entspricht, und die Annäherung des tatsächlichen Vor-iauftemperaturverlaufs an diese Sollfunktion ergibt sich eine optimale Durchflussrate und der richtige Vorlauftemperaturmittelwert. According to the invention, the load on the heating system in the "steady state" is determined by the rate of change of the flow temperature. If a lot of heating medium is required, the flow temperature rises only slowly, then the radiator valves are opened too far, so they are not in the optimal control range. Then the mean value of the flow temperature must be increased. When a heating system starts up, it can in principle be assumed that the thermostatic valves are fully open. The load on the boiler is therefore 100%, since the maximum possible amount of heating medium flows through the system. In such a load situation, the flow temperature will only increase slowly because a large amount of the heating medium has to be heated by a constant heating output. The start function is determined in this operating state. After a certain time, the rooms are warmed up and the thermostatic valves start to throttle. If such normal operation is reached, the flow temperature curve will be steeper each time the heater is started than in the initial maximum load situation. The course of the heating of the flow temperature in this normal case in relation to the initially determined maximum load curve is an expression of the flow rate with which the system is working and whether the flow temperature is set correctly by specifying a target function that ensures an optimal heating process and thus the optimal one Flow rate corresponds, and the approximation of the actual flow temperature curve to this set function results in an optimal flow rate and the correct mean flow temperature.

Vorteilhafterweise werden dabei keine zusätzlichen Messgeräte benötigt, da in der Regel jeweils ein Temperaturfühler zur Messung der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur vorhanden sind. Aufgrund des automatischen Arbeitens des Verfahrens ist eine öftere Neueinstellung der Kurve möglich. Das Heizungssystem lässt sich damit jahreszeitlich bedingten Schwankungen anpassen. Die Rücklauftemperatur lässt siGh auch ohne eigenen Rücklauftemperaturfühler ermitteln, wenn vor jedem Anlaufen der Heizvorrichtung ein Pumpenvorlauf erfolgt. Wenn der Pumpenvorlauf lange genug dauert, wird nämlich Heizmedium mit Rücklauftemperatur in die Vorlaufleitung eingespeist. Der dort angeordnete Temperaturfühler ermittelt damit die Rücklauftemperatur, die zur weiteren Berechnung der Start- bzw. Sollfunktion gespeichert wird. Advantageously, no additional measuring devices are required, since there is usually a temperature sensor for measuring the flow and the return temperature. Due to the automatic operation of the method, the curve can be readjusted more often. The heating system can thus be adjusted to seasonal fluctuations. SiGh can also determine the return temperature without its own return temperature sensor if a pump flow is performed before each start of the heating device. If the pump flow lasts long enough, heating medium with return temperature is fed into the flow line. The temperature sensor located there thus determines the return temperature, which is saved for further calculation of the start or setpoint function.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Start- bzw. Sollfunktion, mit der sich die Vorlauftemperatur ändert, durch folgende Hilfsfunktion angeglichen: In an advantageous embodiment of the method, the start or target function with which the flow temperature changes is adjusted by the following auxiliary function:

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH 678 887 AS CH 678 887 AS

P, P,

£ ( 1. - exp £ (1st - exp

-C -C

m t m t

Tv(t) Tv (t)

C C.

m k m k

wobei in which

Tv(t) die Vorlauftemperatur, Tv (t) the flow temperature,

Pk die maximale Wärmeleistung des Heizkessels, Pk the maximum heat output of the boiler,

Cm die Wärmekapazität des durchfliessenden Wassers, Cm the heat capacity of the water flowing through,

t die Zeit, t the time

Ck die Wärmekapazität des Kessels und Ck the heat capacity of the boiler and

Th die Rücklauftemperatur ist. Th is the return temperature.

Diese Hilfsfunktion ergibt eine ausreichend genaue Annäherung an den tatsächlich gewünschten Verlauf der Vorlauftemperatur. Da sich das Aufheizen in der Regel im Anfangsbereich der e-Funktion abspielen wird, lassen sich die Steilheit und das Verhältnis der Steigungen zwischen Startfunktion und Sollfunktion gut bestimmen. In der angegebenen Hilfsfunktion lassen sich die Parameter leicht bestimmen, zumal es ausreicht, jeweils die Parameterkombination PK/Cm und Cm/Ck zu bestimmen. This auxiliary function provides a sufficiently precise approximation of the flow temperature actually desired. Since the heating will generally take place in the initial area of the e-function, the slope and the ratio of the slopes between the start function and the desired function can be determined well. The parameters can be easily determined in the specified auxiliary function, especially since it is sufficient to determine the parameter combination PK / Cm and Cm / Ck.

Bevorzugterweise werden die Parameter der Startfunktion durch Messung der Vorlauftemperatur an mindestens drei Zeitpunkten ermittelt. Dies ergibt eine ausreichende Anzahl von Werten, um die Hilfsfunktion festzulegen. The parameters of the start function are preferably determined by measuring the flow temperature at at least three times. This gives a sufficient number of values to define the auxiliary function.

Mit Vorteil wird die Sollfunktion aus der Startfunktion durch Verändern, insbesondere durch Verkleinern, des Parameters Cm ermittelt. Dieser Parameter ist massgebend für die Steigung der den Temperaturverlauf wiedergebenden Kurve. The setpoint function is advantageously determined from the start function by changing, in particular by reducing, the parameter Cm. This parameter is decisive for the slope of the curve representing the temperature profile.

Durch Verkleinern des Parameters Cm wird die Kurve steiler. Dies bedeutet eine geringere Durchflussmenge. Bei einer geringeren Durchflussmenge muss aber die Vorlauftemperatur höher sein, damit eine ausreichende Wärmemenge von der Heizvorrichtung zu den Heizkörpern transportiert wird. Decreasing the Cm parameter makes the curve steeper. This means a lower flow rate. With a lower flow rate, however, the flow temperature must be higher so that a sufficient amount of heat is transported from the heating device to the radiators.

Eine optimale Einstellung, bei der die thermostatischen Heizkörperventile teilweise gedrosselt sind, ergibt sich dann, wenn der Parameter Cm in der Sollfunktion etwa 20% bis 40% kleiner ist als der Parameter Cm der Startfunktion. Dies bedeutet, dass eine entsprechend geringere Menge des Heizmediums das Heizsystem durchströmt, also nur etwa 60% bis 80% der maximal möglichen Menge. An optimal setting, in which the thermostatic radiator valves are partially throttled, results when the parameter Cm in the set function is approximately 20% to 40% smaller than the parameter Cm in the start function. This means that a correspondingly smaller amount of the heating medium flows through the heating system, i.e. only about 60% to 80% of the maximum possible amount.

Mit Vorteil wird die Startfunktion bei jedem Übergang vom Nachtabsenkbetrieb zum Tagbetrieb ermittelt. Damit ist ein tägliches Neueinstellen der Sollfunktion möglich. Das Heizungssystem kann damit dem Zu- oder Abschalten mehrerer Heizkörper und/oder jahreszeitlich bedingten Schwankungen des Wärmebedarfs besser folgen. The start function is advantageously determined with every transition from night setback mode to daytime mode. This enables the target function to be reset daily. The heating system can thus better follow the switching on or off of several radiators and / or seasonal fluctuations in the heat requirement.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Ermitteln der Startfunktion und dem Festlegen der Sollfunktion eine vorbestimmte Totzeit vorgesehen. Diese Totzeit beträgt mindestens einen Aufheizzyklus, vorzugsweise mehrere. Dadurch wird sichergestellt, dass die Aufheizung der Räume nicht verzögert wird. A predetermined dead time is advantageously provided between the determination of the start function and the determination of the target function. This dead time is at least one heating cycle, preferably several. This ensures that the heating of the rooms is not delayed.

Mit Vorteil wird aus der Differenz des veränderten Vorlauftemperatur-Sollwerts und des Vorlauftemperatur-Istwerts eine Eingangsgrösse für einen Integrator gebildet, der über einen Hystereseschalter die Heizvorrichtung an- und abschaltet. Ein derartiger Hystereseschalter ist beispielsweise aus DE-PS 3 426 937 bekannt. Dieses Verfahren erlaubt eine einfache Regelung. An input variable for an integrator, which switches the heating device on and off via a hysteresis switch, is advantageously formed from the difference between the changed flow temperature setpoint and the flow temperature actual value. Such a hysteresis switch is known for example from DE-PS 3 426 937. This procedure allows simple regulation.

Bevorzugterweise werden aus den Parametern der Sollfunktion die Schwellwerte für den Hystereseschalter ermittelt. Dies ist eine vorteilhafte zusätzliche Verwendung der Parameter der Hilfsfunktion, Der Mittelwert der Vorlauftemperatur lässt sich durch Variieren der Schwellwerte des Hystereseschalters leicht an gewünschte Vorgaben anpassen. The threshold values for the hysteresis switch are preferably determined from the parameters of the desired function. This is an advantageous additional use of the parameters of the auxiliary function. The mean value of the flow temperature can be easily adapted to desired specifications by varying the threshold values of the hysteresis switch.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Kennzeichen des Anspruches 11. The invention further relates to a circuit arrangement for performing the method according to the characterizing part of claim 11.

Mit Vorteil entsprechen drei Temperatursignalwerte einer Temperaturänderung von -0,2°, 0° und +0,2°C. Die Änderungsrate des geänderten Vorlauftemperatur-Sollwerts ist damit relativ klein. Das Heizungssystem kann der Änderung leicht folgen. Three temperature signal values advantageously correspond to a temperature change of -0.2 °, 0 ° and + 0.2 ° C. The rate of change of the changed flow temperature setpoint is therefore relatively small. The heating system can easily follow the change.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur darin zeigt in schematischer Darstellung ein Heizungssystem. The invention is described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawing. The only figure therein shows a heating system in a schematic representation.

Das Heizungssystem weist beispielsweise drei Heizkörper 13, 14, 15 auf, die über eine Vorlaufleitung 11 mit warmem Wasser aus einem Kessel 5 versorgt werden. Nach Durchströmen der Heizkörper 13,14, 15 fliesst das Wasser über eine Rücklaufleitung 12 zum Kessel 5 zurück. Die Wasserdurchflussmenge durch jeden Heizkörper 13,14,15 wird durch jeweils ein Ventil 16,17,18 bestimmt. Diese Ventile 16,17,18 sind als übliche Thermostatventile ausgeführt, d.h. ihr Öffnungsgrad ist abhängig von der Temperatur desjenigen Raumes, den der Heizkörper beheizt. Liegt die Temperatur in diesem Raum unter der eingestellten Solltemperatur, öffnet das thermostatische Heizkörperventil, liegt sie darüber, drosselt das Ventil den Zustrom von warmem Wasser in den Heizkörper. The heating system has, for example, three radiators 13, 14, 15, which are supplied with warm water from a boiler 5 via a flow line 11. After flowing through the radiators 13, 14, 15, the water flows back to the boiler 5 via a return line 12. The water flow rate through each radiator 13, 14, 15 is determined by a valve 16, 17, 18 in each case. These valves 16, 17, 18 are designed as conventional thermostatic valves, i.e. their degree of opening depends on the temperature of the room that the radiator heats. If the temperature in this room is below the set target temperature, the thermostatic radiator valve opens; if it is above it, the valve throttles the inflow of warm water into the radiator.

Der Kessel 5 weist in üblicher Weise eine Heizvorrichtung, beispielsweise einen Brenner für Öl, Gas oder ähnlichem oder eine elektrische Heizvorrichtung, und einen Vorratsbehälter für Wasser auf. In a conventional manner, the boiler 5 has a heating device, for example a burner for oil, gas or the like or an electric heating device, and a storage container for water.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

rh rh

CH 678 887 A5 CH 678 887 A5

Die Vorlauftemperatur Tv und die Rücklauftemperatur Tr werden an der Vorlaufleitung 11 bzw. der Rücklaufleitung 12 oder im Kessel 5 gemessen, beispielsweise mit Hilfe eines Thermometers 25 mit angeschlossenem Messwertformer, der einen Temperaturwert in elektrische Signale umwandelt, die über Leitungen 19,20 bzw. 23 einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Obwohl mit zwei getrennten Temperaturfühlern genauere Messwerte zur Bestimmung der Vor- und der Rücklauftemperatur erhalten werden, reicht es auch aus, wenn lediglich ein (nicht dargestellter) Temperaturfühler für die Vorlauftemperatur vorhanden ist. Zur Ermittlung der Rücklauftemperatur wird dann vor jedem Starten der Heizvorrichtung im Kessel das Heizmedium über einen gewissen Zeitraum im Heizkreislauf herumgepumpt, so dass die Vorlauftemperatur gleich der Rücklauftemperatur ist. Diese Vorlauftemperatur wird dann gespeichert und für die nächste Aufheizperiode als konstante Rücklauftemperaturverwendet. The flow temperature Tv and the return temperature Tr are measured on the flow line 11 or the return line 12 or in the boiler 5, for example with the aid of a thermometer 25 with a connected measuring transducer, which converts a temperature value into electrical signals that are transmitted via lines 19, 20 and 23, respectively for further processing. Although more precise measured values for determining the supply and return temperatures are obtained with two separate temperature sensors, it is also sufficient if only one (not shown) temperature sensor is available for the supply temperature. To determine the return temperature, the heating medium is pumped around the heating circuit for a certain period of time before the heater is started, so that the supply temperature is the same as the return temperature. This flow temperature is then saved and used as a constant return temperature for the next heating period.

Zur Steuerung des Kessels, d.h. zur Einstellung des Mittelwerts der Vorlauftemperatur Tv ist eine Vorgabeeinrichtung 1 vorgesehen, in der aus mehreren äusseren Einflussfaktoren, wie der Aussentem-peratur Taussen und einer Kurvensteilheit H, ein Vorlauftemperatur-Sollwert Ts gebildet wird. Die Grösse Ts kann beispielsweise nach einer bekannten Formel gebildet werden, in der To control the boiler, i.e. To set the mean value of the flow temperature Tv, a default device 1 is provided, in which a flow temperature setpoint Ts is formed from several external influencing factors, such as the outside temperature and a curve steepness H. The size Ts can be formed, for example, according to a known formula in which

Ts = H (22 — Taussen) + 22 + 2/H Ts = H (22 - thousand) + 22 + 2 / H

ist. H gibt dabei eine Kurvensteilheit an, wobei bei einem niedrigen H-Wert eine verhältnismässig niedrige Mittelvorlauftemperatur erreicht wird, während bei einem höheren H-Wert ein höherer Vorlauftemperaturmittelwert erreicht wird. Dieser Sollwert wird in einem Summationspunkt 2 durch eine später beschriebene Korrekturgrösse in einen modifizierten Sollwert Tf verändert. Von diesem modifizierten Sollwert Tf wird über eine Signalleitung 20 der Istwert der Vorlauftemperatur Tv an einem Differenzbildungspunkt 29 abgezogen. Diese Differenz wird dem Eingang eines Integrators 3 zugeführt. Der Integrator 3 integriert dieses Signal über die Zeit. Der Ausgang des Integrators 3 wird einem Hystereseschalter 4 zugeführt, der die Heizvorrichtung des Kessels 5 auschaltet, wenn der Ausgangswert des Integrators 3 einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet, und die Heizvorrichtung des Kessels 5 wieder einschaltet, wenn der Ausgangswert des Integrators einen vorbestimmten zweiten Wert unterschreitet. is. H indicates a steepness of the curve, a relatively low mean flow temperature being reached at a low H value, while a higher mean flow temperature value being reached at a higher H value. This setpoint is changed in a summation point 2 by a correction variable described later to a modified setpoint Tf. The actual value of the flow temperature Tv is subtracted from this modified setpoint Tf via a signal line 20 at a difference formation point 29. This difference is fed to the input of an integrator 3. The integrator 3 integrates this signal over time. The output of the integrator 3 is fed to a hysteresis switch 4 which switches off the heating device of the boiler 5 when the output value of the integrator 3 exceeds a predetermined first value and switches on the heating device of the boiler 5 again when the output value of the integrator falls below a predetermined second value .

In der Aufheizphase, d.h. wenn die Heizvorrichtung das Wasser erwärmt, kann der zeitliche Verlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur Tv durch folgende Hilfsfunktion beschrieben werden, In the heating phase, i.e. if the heating device heats the water, the time course of the heating of the flow temperature Tv can be described by the following auxiliary function,

PK- -C • t PK- -C • t

Tv(t) = — ( 1 - exp ) + T. Tv (t) = - (1 - exp) + T.

Gm C, 1 Gm C, 1st

m k wobei m k where

Tv(t) die Vorlauftemperatur, Tv (t) the flow temperature,

Ptc die maximale Wärmeleistung des Heizkessels, Ptc the maximum heat output of the boiler,

t die Zeit, t the time

Ck die Wärmekapazität des Kessels und Tb die Rücklauftemperatur ist. Ck is the heat capacity of the boiler and Tb is the return temperature.

Eine Parameter-Identifikationseinrichtung 7 stellt an mehreren verschiedenen Zeitpunkten, vorzugsweise mindestens drei, die Vorlauftemperatur Tv fest und ermittelt daraus die Parameter P«, Cm und Ck. Um die Hilfsfunktion eindeutig festlegen zu können, genügt es in der Regel sogar, lediglich die Quotienten PK/Cm und Cm/Ck zu ermitteln. Als Eingangsgrössen werden der Parameter-Identifikationseinrichtung 7 ein Zeitsignal, die Vorlauftemperatur Tv über eine Signalleitung 26, die mit der Signalleitung 19 in Verbindung steht, und die Rücklauftemperatur Tr über eine Signalleitung 24, die mit der Signalleitung 23 in Verbindung steht, zugeführt. Die Parameter-Identifikationseinrichtung 7 arbeitet lediglich beim erstmaligen Aufheizen der Heizflüssigkeit, beispielsweise beim Übergang vom Nachtabsenkbetrieb auf den Tagbetrieb. Die Parameter, die in der Parameter-Identifikationseinrichtung 7 ermittelt worden sind, definieren demnach eine Startfunktion. A parameter identification device 7 determines the flow temperature Tv at several different times, preferably at least three, and uses this to determine the parameters P 1, Cm and Ck. In order to be able to clearly define the auxiliary function, it is usually sufficient to simply determine the quotients PK / Cm and Cm / Ck. A time signal, the flow temperature Tv via a signal line 26, which is connected to the signal line 19, and the return temperature Tr via a signal line 24, which is connected to the signal line 23, are supplied as input variables to the parameter identification device 7. The parameter identification device 7 only works when the heating liquid is heated for the first time, for example during the transition from night reduction mode to day mode. The parameters that have been determined in the parameter identification device 7 therefore define a start function.

Die Parameter werden an eine Recheneinheit 6 übergeben, wo sie modifiziert werden können, um eine Sollfunktion zu bilden. In einem späteren Aufheizzyklus wird mit Hilfe der modifizierten Parameter eine Sollfunktion gebildet, die den zeitlichen Sollverlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur Tv angibt. Dieser berechnete Verlauf von Tv wird über eine Signalleitung 28 einem Differenzbildungspunkt 8 zugeführt, dem über eine Signalleitung 27, die mit der Signalleitung 19 in Verbindung steht, der Wert der Vorlauftemperatur Tv zugeführt wird. Am Differenzbildungspunkt 8 wird also die Differenz zwischen dem berechneten Wert von Tv und dem gemessenen Wert von Tv gebildet. Diese Differenz wird einer Feh-lersignaterzeugungseinheit 9 zugeführt. Diese Fehlersignalerzeugungseinheit 9 ermittelt aus der am Dif4 The parameters are transferred to a computing unit 6, where they can be modified to form a target function. In a later heating cycle, a set function is formed using the modified parameters, which specifies the time course of the heating of the flow temperature Tv. This calculated course of Tv is fed via a signal line 28 to a difference formation point 8, to which the value of the flow temperature Tv is fed via a signal line 27 which is connected to the signal line 19. At the difference formation point 8, the difference between the calculated value of Tv and the measured value of Tv is thus formed. This difference is fed to an error signal generation unit 9. This error signal generation unit 9 determines from that on Dif4

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH 678 887 A5 CH 678 887 A5

ferenzbildungspunkt 8 berechneten Differenz und den über eine Signalleitung 30 zugeführten Werten der Sollfunktion einen Fehler. Die Fehlersignalerzeugungseinheit 9 gibt an ihrem Ausgang in Abhängigkeit vom ermittelten Fehler einen von drei Temperatursignalwerten A aus, und zwar nach folgender Regel: Wenn der Fehler zwischen -2% und +2% ist, ist A = 0; wenn der Betrag des Fehlers grösser als 2% ist, ist der Betrag A = 0,2°C; das Vorzeichen von A richtet sich nach dem Vorzeichen des Fehlers. Reference formation point 8 calculated difference and the values of the nominal function supplied via a signal line 30 an error. The error signal generating unit 9 outputs one of three temperature signal values A at its output depending on the error that has been determined, namely according to the following rule: if the error is between -2% and + 2%, A = 0; if the amount of error is greater than 2%, the amount A = 0.2 ° C; the sign of A depends on the sign of the error.

Der Ausgang der Fehlererzeugungseinheit 9 wird in einer Summationseinheit 10 bei jedem Stopp der Heizvorrichtung des Kessels 5 aufaddiert. Der Ausgang der Summationseinheit 10 wird am Summations-punkt 2 zum Ausgang Ts der Vorgabeeinrichtung 1 hinzuaddiert. Am Summationspunkt 2 wird somit ein veränderter oder modifizierter Vorlauftemperatur-Sollwert Tf gebildet. Im Normalbetrieb wird dieser modifizierte Vorlauftemperatur-Sollwert Tf dazu verwendet, wie oben beschrieben, zusammen mit dem Vorlauftemperatur-Istwert Tv eine Differenz zu bilden, die dann dem Integrator 3 zugeführt wird. The output of the error generation unit 9 is added up in a summation unit 10 each time the heating device of the boiler 5 is stopped. The output of the summation unit 10 is added at the summation point 2 to the output Ts of the specification device 1. At summation point 2, a changed or modified flow temperature setpoint Tf is thus formed. In normal operation, this modified flow temperature setpoint Tf is used, as described above, to form a difference together with the flow temperature actual value Tv, which is then fed to the integrator 3.

Das Heizungssystem arbeitet wie folgt: Beim Umstellen des Systems vom Nachtabsenkbetrieb zum normalen Tagbetrieb kann man davon ausgehen, dass alle Heizkörperthermostate 16,17,18 voll geöffnet sind und die maximale Wassermenge durch die Heizkörper 13,14,15 strömt. Der Kessel 5 wird gestartet. Daraufhin steigt die Vorlauftemperatur Tv an und wird gemessen. Anhand der gemessenen Kurve können in der Parameter-Identifikationseinrichtung 7, beispielsweise mit Hilfe eines Mikroprozessors, die Konstanten Pk, Cm, Ck der Hilfsfunktion des Heizungssystems berechnet werden. Da diese Konstanten beim Starten des Heizungssystems berechnet werden, erhält man somit eine Startfunktion, d.h. die Gleichung, die für das Heizsystem bei 100% Durchfluss gilt. The heating system works as follows: When switching the system from night setback mode to normal daytime operation, it can be assumed that all radiator thermostats 16, 17, 18 are fully open and the maximum amount of water flows through the radiators 13, 14, 15. The boiler 5 is started. The flow temperature Tv then increases and is measured. On the basis of the measured curve, the constants Pk, Cm, Ck of the auxiliary function of the heating system can be calculated in the parameter identification device 7, for example with the aid of a microprocessor. Since these constants are calculated when the heating system is started, a start function is obtained, i.e. the equation that applies to the heating system at 100% flow.

Anhand dieser Startfunktion kann nun eine Sollfunktion berechnet werden, indem z.B. ein neuer Wert für Cm eingesetzt wird. Der neue Wert kann beispielsweise 20% bis 40%, insbesondere 30%, kleiner sein als in der Startfunktion. Die Aufgabe des durch den Integrator 3, den Hystereseschalter 4, den Kessel 5, die Rückführleitung 20 und den Differenzbildungspunkt 26 gebildeten Reglers ist es nun, einen Mittelwert für die Vorlauftemperatur so einzustellen, dass die Vorlauftemperatur Tv den durch die gewünschte Sollkurve vorgegebenen modifizierten Vorlauftemperatur-Sollwert Tf einhält. Wenn die Vorlauftemperatur Tv den gewünschten Verlauf hat, erreicht man einen Durchfluss, der etwa 60% bis 80%, vorzugsweise 70%, des maximalen Durchflusses entspricht. Bei diesem Durchfluss befinden sich die Heizkörperthermostatventile 16,17,18 in einem teilweise gedrosselten Zustand, d.h. sie können auf Temperaturänderungen im Raum durch stärkeres Öffnen oder stärkeres Drosseln reagieren und damit ihre Regelfunktion erfüllen. A target function can now be calculated on the basis of this start function, e.g. a new value for Cm is used. The new value can, for example, be 20% to 40%, in particular 30%, smaller than in the start function. The task of the controller formed by the integrator 3, the hysteresis switch 4, the boiler 5, the return line 20 and the difference point 26 is now to set an average value for the flow temperature so that the flow temperature Tv corresponds to the modified flow temperature given by the desired setpoint curve. Comply with setpoint Tf. If the flow temperature Tv has the desired course, a flow rate is reached which corresponds to approximately 60% to 80%, preferably 70%, of the maximum flow rate. At this flow rate, the radiator thermostatic valves 16, 17, 18 are in a partially throttled state, i.e. they can react to changes in temperature in the room by opening them more strongly or throttling them, thereby fulfilling their control function.

Nach jedem Stoppen des Kessels, d.h. nach jedem Abschalten der Heizvorrichtung, wird der gemessene Temperaturverlauf der Vorlauftemperatur Tv mit der berechneten Sollfunktion in mehreren Punkten verglichen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches wird der Mittelwert der Vorlauftemperatur konstant gehalten, um 0,2°C angehoben oder um -0,2°C abgesenkt. Diese Änderung ist so klein, dass das System ausreichend Zeit hat, sich auf die neuen Randbedingungen einzustellen. Diese Anpassung des Mittelwerts an die Belastungen wird ausgeführt, solange der Tagbetrieb eingestellt ist. Each time the boiler is stopped, i.e. After each switching off of the heating device, the measured temperature curve of the flow temperature Tv is compared with the calculated target function in several points. Depending on the result of this comparison, the mean value of the flow temperature is kept constant, raised by 0.2 ° C or lowered by -0.2 ° C. This change is so small that the system has enough time to adjust to the new boundary conditions. This adjustment of the mean value to the loads is carried out as long as daytime operation is stopped.

Ein zusätzlicher Vorteil des Systems ist darin zu sehen, dass aus den berechneten Konstanten Cm, Ck und Pk ein sogenannter Alpha-Wert ermittelt werden kann, der dem Hystereseschalter 4 über eine Signalleitung 31 zugeführt werden kann. Dieser Alpha-Wert dient dazu, die beiden vorbestimmten Schwellwerte festzulegen oder zu verändern, bei deren Über- bzw. Unterschreiten ein Kesselsteuersignal zum Schalten der Heizvorrichtung erzeugt wird. Damit wird eine etwas unsichere manuelle Einstellung dieses Wertes vermieden. An additional advantage of the system is the fact that a so-called alpha value can be determined from the calculated constants Cm, Ck and Pk, which can be supplied to the hysteresis switch 4 via a signal line 31. This alpha value is used to define or change the two predetermined threshold values, above or below which a boiler control signal for switching the heating device is generated. This avoids a somewhat unsafe manual setting of this value.

Die Belastung des Systems wird also nicht nur abgeschätzt, sondern es wird der tatsächlich verbrauchte Wärmebedarf ermittelt. Die Vorlauftemperatur Tv wird so gesteuert, dass die Heizkörperthermostate bei wechselnden Aussenbedingungen trotzdem immer in ihrem Regelbereich bleiben können. The load on the system is therefore not only estimated, but the heat consumption actually used is determined. The flow temperature Tv is controlled so that the radiator thermostats can always remain in their control range in the event of changing outside conditions.

Die Aussentemperatur Taussen und die Kurvensteilheit H, die der Vorgabeeinrichtung 1 zugeführt werden, werden auch im Tagbetrieb weiter benutzt, um den Sollwert Ts in Abhängigkeit von den äusseren Bedingungen zu modifizieren. Dieser Eingang des Summationspunkts 2 muss also über den Tag nicht notwendigerweise konstant sein. The outside temperature Aussen and the curve steepness H, which are fed to the specification device 1, are also used in daytime operation in order to modify the setpoint Ts as a function of the external conditions. This input of the summation point 2 does not necessarily have to be constant over the day.

Claims

1.Method for setting the mean value of the flow temperature of a heating medium which is heated intermittently by a heating device in a heating system which has at least one adjustable throttle point for the heating medium, in which a flow temperature setpoint is determined on the basis of external influencing factors and the heating medium when fully opened of the throttling points is heated to the flow temperature setpoint, characterized in that a start function, with which the flow temperature (Tv) changes when heated, determines at least one parameter (Cm) of this start function to determine a set function and changes the flow temperature The setpoint (Tf) is changed until the course of the heating has adjusted to the setpoint function in each heating phase.

5

10th

IS

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

60

65

CH 678 887 A5

2. The method according to claim 1, characterized in that the start or target function with which the flow temperature (Tv) changes is adjusted by the following auxiliary function

Pv "C • t Tv {t)« -ä (1 - exp -) + Tr

V C C, R

m k where

Tv (t) the flow temperature,

Pk the maximum heat output of the boiler,

Gm is the heat capacity of the water flowing through,

t the time

Ck the heat capacity of the boiler and

Tr is the return temperature

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the parameters of the start function are determined by measuring the flow temperature (Tv) at at least three times.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the target function is determined from the start function by changing the parameter Cm.

5. The method according to claim 4, characterized in that the target function is determined by reducing the parameter Cm.

6. The method according to claim 5, characterized in that the parameter Cm in the target function is about 20% to 40% smaller than the parameter Cm in the start function.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the start function is determined at every transition from night setback mode to daytime operation.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a predetermined dead time is provided between the determination of the start function and the determination of the target function.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that an input variable for an integrator is formed from the difference between the changed flow temperature setpoint (Tf) and the flow temperature actual value (Tv), which is via a hysteresis switch (4th ) switches the heating device (5) on and off.

10. The method according to claim 9, characterized in that the threshold values for the hysteresis switch (4) are determined from the parameters of the desired function.

11. Circuit arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 10, characterized by a specification device (1) which generates a flow temperature setpoint signal (Ts) on the basis of external influencing factors (H, Taussen), an integrator (3) to which the difference between a modified supply temperature setpoint signal (Tf) and a supply temperature actual value signal (Tv), a hysteresis switch (4) which generates a boiler control signal for switching the heating device (5) when the integrator output signal exceeds a first predetermined value or falls below a second predetermined value, a parameter identification device (7) which determines the parameters (P «/ Cm, Cm / Ck) of the start function, a computing unit (6, 8) which calculates the desired function and the difference between the Setpoint function and the measured heating curve of the heating medium forms an error signal generating unit (9), which is a function of d it forms an error in the computation unit (6, 8) and the difference determined and, depending on this error, generates one of at least two temperature signal values (A), at least one of which is positive and one is negative, and a summation unit (10 ), which adds up the temperature signal values (A) each time the boiler is switched off, the output of the summation unit (10) being added to the output of the setting device (1) in order to modify the flow temperature setpoint signal (Ts).

12. Circuit arrangement according to claim 11, characterized in that three temperature signal values (A) correspond to a temperature change of -0.2 °, 0 ° and + 0.2 ° C.

6