Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einem Heizungsregler und einem Geber für eine Führungsgrösse gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Einrichtungen eignen sich beispielsweise zur Regelung von Warmwasserheizungen in Gebäuden.
Eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist beispielsweise aus der Landis & Gyr-Firmendruckschrift "Heizungsregler Sigmagyr RVP40" bekannt. Mit ihm wird eine witterungsgeführte Regelung von Heizkreisen erreicht. Zusätzlich kann an einen solchen Regler ein Raumtemperaturfühler angeschlossen werden.
Der Anschluss eines Raumtemperaturfühlers dient unter anderem dazu, bei unterschiedlichem Anfall von Fremdwärme die Einhaltung einer bestimmten Raumtemperatur zu gewährleisten. Der Fremdwärmeeinfluss, hervorgerufen durch die Leistung in Betrieb befindlicher elektrischer Geräte (Lampen, Fernsehgeräte, Bügeleisen), kann beträchtlich sein. Bei Heizungsanlagen mit Raumfühler kann dieser Einfluss zwar auskorrigiert werden, jedoch nur über einen vorherigen Anstieg der Raumtemperatur und einen Abfall der Raumtemperatur nach Ausserbetriebsetzung der elektrischen Geräte. Dies führt in Anbetracht der Trägheit von Heizungsanlagen zu unerwünschten Temperaturschwankungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung mit einem Heizungsregler und einem Geber für eine Führungsgrösse sowie einen Heizungsregler zu schaffen, bei denen die im Inneren eines Gebäudes durch elektrisch betriebene Verbraucher erzeugte Fremdwärme berücksichtigt wird.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Schema einer die elektrisch erzeugte Fremdwärme berücksichtigenden Einrichtung, und
Fig. 2 ein Heizkurven-Diagramm.
In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Heizungsregler mit einem Sollwertgeber 2 für die Führungstemperatur eines Heizkreises. Der Sollwertgeber 2 weist einen ersten Eingang 3 auf, an den ein Geber 4 für eine Führungsgrösse angeschlossen ist. In der Fig. 1 ist als ein solcher Geber 4 ein Witterungsfühler dargestellt. Es sind jedoch auch andere Geber verwendbar, beispielsweise Lastfühler, die die Belastung des Wärmeerzeugers ermitteln, wobei die Last als Führungsgrösse dient. Ausserdem weist der Sollwertgeber 2 einen zweiten Eingang 5 auf, an den, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 6, ein Stromsensor 7 angeschlossen ist. Der Stromsensor 7 fühlt den elektrischen Strom in einer elektrischen Versorgungsleitung 8 und gibt eine dem fliessenden Strom proportionale Spannung ab.
An die Versorgungsleitung 8 sind einzelne Steckdosen 9 zum Anschluss beweglicher elektrischer Verbraucher und eine mittels eines Schalters 10 schaltbare Beleuchtungseinrichtung 11 angeschlossen. Der Stromsensor 7 ist dabei an einer solchen Stelle im Zuge der Versorgungsleitung 8 plaziert, dass er den in einem Raum insgesamt verbrauchten Strom erfassen kann.
Der Stromsensor 7 dient der Erfassung der umgesetzten elektrischen Leistung. Da vorausgesetzt werden kann, dass die Spannung in der Versorgungsleitung 8 weitgehend konstant ist, ist es bei den hier nicht besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Leistungsmessung ausreichend, den Strom zu messen. Als Stromsensor 7 kann ein Strom-Spannungswandler ebenso verwendet werden wie ein Hall-Element oder ein anderer Magnetfeldsensor, der den Strom über das von ihm erzeugte Magnetfeld misst. Je nach Einbauort kann unter Umständen eine zusätzliche Abschirmung zweckmässig sein.
Der Sollwertgeber 2 weist einen Ausgang 12 auf, an dem die Führungstemperatur für den Heizkreis ansteht. Dieser Ausgang 12 ist mit einem Vergleicher 13 verbunden. Das Ausgangssignal des Vergleichers 13 gelangt auf einen Umsetzer 14, der aus dem Ausgangssignal des Vergleichers 13 ein Stellsignal für einen Antrieb 15 eines Mischventils 16 erzeugt.
Dieses Mischventil 16 dient in bekannter Weise dem Regeln der Temperatur in einem Heizkreis. Ein solcher Heizkreis enthält unter anderem eine Kesselvorlaufleitung 20, eine Heizungsvorlaufleitung 21, eine Heizungsrücklaufleitung 22 und eine Bypassleitung 23. Weitere Elemente eines Heizkreises, wie etwa ein Wärmeerzeuger und die Heizkörper, sind in der Fig. 1 nicht dargestellt.
Die Temperatur in der Heizungsvorlaufleitung 21 wird mittels eines Vorlauftemperaturfühlers 24 erfasst, dessen Signal an einen Messwandler 25 geleitet wird. Der Messwandler 25 ist mit dem Vergleicher 13 verbunden, wodurch der Regelkreis geschlossen ist.
Fig. 2 zeigt ein Heizkurven-Diagramm. Dabei ist die Abhängigkeit der Temperatur TH - der Sollwert für die Vorlauftemperatur des Heizkreises - von der Aussentemperatur Ta dargestellt. Der Sollwertgeber 2 (Fig. 1) ist so beschaffen, dass an seinem Ausgang 12 ein Signal ansteht, das die Temperatur TH repräsentiert, wenn an seinem ersten Eingang 3 ein Signal ansteht, das die Aussentemperatur Ta repräsentiert. Die als Heizkurve HK bezeichnete Linie bestimmt dabei den Zusammenhang zwischen der Aussentemperatur Ta und Temperatur TH. Im Heizungsregler 1 sind nicht dargestellte Mittel vorhanden, um die Heizkurve HK einstellbar zu machen.
Im Sollwertgeber 2 muss aber nicht unbedingt eine Heizkurve HK gespeichert sein. Wird als Geber 4 beispielsweise Lastfühler verwendet, so ist im Sollwertgeber 4 der Zusammenhang zwischen der Grösse der Last und dem benötigten Sollwert der Vorlauftemperatur TH abgelegt.
Die erfindungsgemässe Wirkung wird dadurch erreicht, dass an den zweiten Eingang 5 des Sollwertgebers 2 im Heizungsregler 1 der mit der elektrischen Versorgungsleitung 8 für einen Raum gekoppelte Stromsensor 7 angeschlossen ist. Das durch den Stromsensor 7 erzeugte Signal, das der Stromstärke in der Versorgungsleitung 8 und somit der umgesetzten elektrischen Energie im zugehörigen Raum proportional ist, bewirkt im Sollwertgeber 2 eine Reduktion des Sollwertes für die Temperatur TH. Ist der Geber 4 ein Witterungsfühler, so bewirkt das durch den Stromsensor 7 erzeugte Signal eine Verschiebung V der Heizkurve HK, dargestellt als Heizkurve HK min . Die Grösse der Verschiebung V ist dabei dem Signal des Stromsensors 7 und somit der umgesetzten elektrischen Energie proportional.
Andernfalls ist die Grösse der Reduktion des Sollwertes für die Temperatur TH dem Signal des Stromsensors 7 proportional.
Ist an die Steckdosen 9 kein Verbraucher angeschlossen und ist der Schalter 10 offen, so dass auch die Beleuchtungseinrichtung 11 nicht in Betrieb ist, so fliesst in der Versorgungsleitung 8 kein Strom. Der Stromsensor 7 gibt folglich kein Signal ab. Damit wird die Solltemperatur im Heizkreis (Temperatur TH) in bekannter Weise allein durch den Geber 4, beispielsweise durch den Witterungsfühler gemäss der Heizkurve HK (Fig. 2) bestimmt.
Werden elektrische Verbraucher eingeschaltet, sei es durch Einschalten der Beleuchtungseinrichtung 11 oder durch Einschalten von an die Steckdosen 9 angeschlossenen beweglichen Verbrauchern, so fliesst in der Versorgungsleitung 8 ein Strom, dessen Grösse vom Stromsensor 7 gemessen wird. Der Stromsensor 7 gibt nun ein Signal an den zweiten Eingang 5 des Sollwertgebers 2 ab. Durch das an diesem Eingang anliegende, dem Stromfluss und somit der umgesetzten Leistung proportionale Signal wird der Sollwert für die Temperatur TH um einen bestimmten Betrag reduziert bzw. die Heizkurve HK (Fig. 2) im Sollwertgeber 2 um den Betrag einer Verschiebung V zu tieferen Temperaturen TH verschoben. Dabei ist die Grösse der Reduktion bzw. die Verschiebung V dem Stromfluss proportional. Damit wird erreicht, dass die Temperatur TH im Heizkreis abgesenkt wird, so dass der Heizkreis weniger Wärme abgibt.
Die vom Heizkreis abgegebene Wärme wird so um den Betrag der auf elektrischem Wege erzeugten Fremdwärme verringert. Ein Überschwingen der Raumtemperatur, wie es bei gewöhnlichen Reglern auftritt, wird so verhindert.
Wird der Stromfluss in der Versorgungsleitung 8 kleiner oder grösser, so wird die Reduktion des Sollwertes bzw. die Verschiebung V der Heizkurve HK ebenfalls kleiner oder grösser. Nach dem Abschalten der elektrischen Verbraucher wird der Stromfluss in der Versorgungsleitung 8 wieder zu Null, so dass der Stromsensor 7 kein Signal mehr abgibt. Entsprechend wird dann die Temperatur TH wieder allein vom Geber 4 bestimmt.
Es ist vorteilhaft, zwischen den Stromsensor 7 und den zweiten Eingang 5 des Sollwertgebers 2 den Verstärker 6 zu schalten. Damit kann der Zusammenhang zwischen der Grösse des Signal des Stromsensors 7 und der Verschiebung V beeinflusst werden. Vorteilhaft ist die Verstärkung des Verstärkers 6 am Heizungsregler 1 einstellbar. Damit wird erreicht, dass die Grösse der Sollwertverstellung durch den Stromsensor 7 einstellbar ist. Die Verstärkung kann vorteilhaft mit der Raumgrösse korreliert werden. Bei einem kleinen Raum wirkt eine bestimmte Fremdwärmemenge stärker als bei einem grossen Raum. Am Einstellorgan für den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 6 kann deshalb vorteilhafterweise eine mit "relative Raumgrösse" versehene Einstellskala vorhanden sein.
Der Stromsensor 7 ist gemäss diesem Ausführungsbeispiel mittels einer elektrischen Leitung an den Heizungsregler 1 angeschlossen. Eine solche Leitung verursacht bei der Installation zusätzliche Kosten. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der Stromsensor 7 und der Heizungsregler 1 so ausgebildet sind, dass die Informationsübertragung vom Stromsensor 7 zum Heizungsregler 1 ohne eine solche Leitung erfolgen kann. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass für die Informationsübertragung die elektrische Versorgungsleistung 8 benützt wird, mit der der Stromsensor 7 ohnehin in Verbindung steht. Dies lässt sich beispielsweise unter Verwendung eines Tonfrequenzsignals realisieren, das pulsdauermoduliert ist. Die Pulsdauer entspricht dabei der Grösse des fliessenden Stroms.
Für mehrere Heizungsregler in einem Gebäude, zum Beispiel bei einer Einzelraumsteuerung, können für die verschiedenen Kreise unterschiedliche Frequenzen verwendet werden. Auch sind andere Codierverfahren einsetzbar, allerdings ist bei einer Frequenzmodulation sicherzustellen, dass Konflikte mit Rundsteuereinrichtungen ausgeschlossen werden.
Ebenso vorteilhaft kann es sein, die Informationsübertragung durch drahtlose Übermittlung vorzunehmen.
Für die Signalübertragung zwischen dem Stromsensor 7 und dem Heizungsregler 1 kann aber auch ein Bussystem benutzt werden. In grösseren Regel- und Steueranlagen werden Bussysteme bevorzugt angewendet, um eine Vielzahl von Reglern mit einer Vielzahl von Aggregaten (Mischventile, Absperrventile usw.) zu verbinden. Alle Regler und Aggregate haben dabei eine eindeutige Adresse, so dass die Zuordnung einzelner Aggregate zu bestimmten Reglern eindeutig möglich ist. Im Rahmen eines solchen Steuerungssystems können auch Stromsensoren 7 Adressen erhalten. Ein Stromsensor 7 mit einer bestimmten Adresse wirkt dann nur auf einen bestimmten Heizungsregler 1 mit zugehöriger Adresse.
Im beschriebenen Beispiel wird ein Mischventil 16 eines Heizkreises gesteuert. Es ist aber auch möglich, ein Zonenventil oder einen Radiatorregler mit einem internen Sollwertgeber und dergleichen zu steuern. Mit Vorteil werden Heizungsregler 1 der beschriebenen Art zusammen mit Stromsensoren 7 bei Anlagen mit Einzelraumsteuerung verwendet. Solche Einrichtungen können nicht nur in Wohnbauten, sondern mit Vorteil auch bei gewerblich genutzten Räumen verwendet werden, wenn die verwendeten Apparate und Maschinen elektrisch betrieben werden.
The invention relates to a device with a heating controller and a transmitter for a command variable according to the preamble of claim 1.
Such devices are suitable, for example, for controlling hot water heating in buildings.
A device of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known, for example, from the Landis & Gyr company publication "Heating controller Sigmagyr RVP40". With it, weather-dependent control of heating circuits is achieved. In addition, a room temperature sensor can be connected to such a controller.
The connection of a room temperature sensor serves, among other things, to ensure that a certain room temperature is maintained in the event of different amounts of external heat. The influence of external heat caused by the power of electrical devices in operation (lamps, television sets, irons) can be considerable. In heating systems with room sensors, this influence can be corrected, but only by a previous increase in the room temperature and a decrease in the room temperature after the electrical devices have been taken out of service. In view of the inertia of heating systems, this leads to undesirable temperature fluctuations.
The invention has for its object to provide a device with a heating controller and a sensor for a reference variable and a heating controller, in which the external heat generated by electrically operated consumers in a building is taken into account.
According to the invention, the stated object is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements result from the subclaims.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Show it:
1 shows a simplified diagram of a device which takes account of the electrically generated external heat, and
Fig. 2 is a heating curve diagram.
In Fig. 1, 1 means a heating controller with a setpoint generator 2 for the lead temperature of a heating circuit. The setpoint generator 2 has a first input 3, to which an encoder 4 for a reference variable is connected. 1 shows a weather sensor as such an encoder 4. However, other encoders can also be used, for example load sensors which determine the load on the heat generator, the load serving as a reference variable. In addition, the setpoint generator 2 has a second input 5, to which a current sensor 7 is connected, optionally with the interposition of an amplifier 6. The current sensor 7 senses the electrical current in an electrical supply line 8 and outputs a voltage proportional to the flowing current.
Individual sockets 9 for connecting movable electrical consumers and a lighting device 11 which can be switched by means of a switch 10 are connected to the supply line 8. The current sensor 7 is placed at such a point in the course of the supply line 8 that it can detect the total current consumed in a room.
The current sensor 7 is used to record the converted electrical power. Since it can be assumed that the voltage in the supply line 8 is largely constant, it is sufficient to measure the current given the not particularly high requirements for the accuracy of the power measurement. A current-voltage converter can be used as the current sensor 7, as can a Hall element or another magnetic field sensor that measures the current via the magnetic field generated by it. Depending on the installation location, additional shielding may be appropriate.
The setpoint generator 2 has an output 12 at which the control temperature for the heating circuit is present. This output 12 is connected to a comparator 13. The output signal of the comparator 13 reaches a converter 14, which generates an actuating signal for a drive 15 of a mixing valve 16 from the output signal of the comparator 13.
This mixing valve 16 is used in a known manner to regulate the temperature in a heating circuit. Such a heating circuit contains, among other things, a boiler flow line 20, a heating flow line 21, a heating return line 22 and a bypass line 23. Further elements of a heating circuit, such as a heat generator and the radiators, are not shown in FIG. 1.
The temperature in the heating flow line 21 is detected by means of a flow temperature sensor 24, the signal of which is sent to a measuring transducer 25. The transducer 25 is connected to the comparator 13, whereby the control loop is closed.
Fig. 2 shows a heating curve diagram. The dependence of the temperature TH - the setpoint for the flow temperature of the heating circuit - on the outside temperature Ta is shown. The setpoint generator 2 (FIG. 1) is designed such that a signal is present at its output 12 which represents the temperature TH when a signal is present at its first input 3 which represents the outside temperature Ta. The line designated as heating curve HK determines the relationship between the outside temperature Ta and temperature TH. Means, not shown, are present in the heating controller 1 in order to make the heating curve HK adjustable.
A heating curve HK does not necessarily have to be stored in setpoint generator 2. If, for example, load sensor is used as encoder 4, the relationship between the size of the load and the required target value of the flow temperature TH is stored in the setpoint generator 4.
The effect according to the invention is achieved in that the current sensor 7 coupled to the electrical supply line 8 for a room is connected to the second input 5 of the setpoint generator 2 in the heating controller 1. The signal generated by the current sensor 7, which is proportional to the current in the supply line 8 and thus the converted electrical energy in the associated room, causes a reduction in the setpoint for the temperature TH in the setpoint generator 2. If the transmitter 4 is a weather sensor, the signal generated by the current sensor 7 causes a displacement V of the heating curve HK, represented as heating curve HK min. The size of the shift V is proportional to the signal of the current sensor 7 and thus the electrical energy converted.
Otherwise, the size of the reduction in the target value for the temperature TH is proportional to the signal from the current sensor 7.
If no consumer is connected to the sockets 9 and the switch 10 is open, so that the lighting device 11 is also not in operation, then no current flows in the supply line 8. The current sensor 7 consequently does not emit a signal. The setpoint temperature in the heating circuit (temperature TH) is thus determined in a known manner solely by the transmitter 4, for example by the weather sensor according to the heating curve HK (FIG. 2).
If electrical consumers are switched on, be it by switching on the lighting device 11 or by switching on movable consumers connected to the sockets 9, a current flows in the supply line 8, the magnitude of which is measured by the current sensor 7. The current sensor 7 now outputs a signal to the second input 5 of the setpoint generator 2. The signal present at this input, which is proportional to the current flow and thus the converted power, reduces the setpoint for the temperature TH by a certain amount or the heating curve HK (FIG. 2) in the setpoint generator 2 by the amount of a shift V to lower temperatures TH postponed. The size of the reduction or the shift V is proportional to the current flow. The result is that the temperature TH in the heating circuit is reduced, so that the heating circuit emits less heat.
The heat given off by the heating circuit is thus reduced by the amount of external heat generated by electrical means. This prevents the room temperature from overshooting, as occurs with ordinary controllers.
If the current flow in the supply line 8 becomes smaller or larger, the reduction in the setpoint value or the shift V of the heating curve HK also becomes smaller or larger. After the electrical consumers have been switched off, the current flow in the supply line 8 becomes zero again, so that the current sensor 7 no longer emits a signal. Accordingly, the temperature TH is then again determined solely by the transmitter 4.
It is advantageous to switch the amplifier 6 between the current sensor 7 and the second input 5 of the setpoint generator 2. The relationship between the size of the signal of the current sensor 7 and the displacement V can thus be influenced. The gain of the amplifier 6 on the heating controller 1 is advantageously adjustable. This ensures that the size of the setpoint adjustment can be adjusted by the current sensor 7. The gain can advantageously be correlated with the room size. A certain amount of external heat is more effective in a small room than in a large room. A setting scale provided with “relative room size” can therefore advantageously be present on the setting element for the gain factor of the amplifier 6.
According to this exemplary embodiment, the current sensor 7 is connected to the heating controller 1 by means of an electrical line. Such a line incurs additional costs during installation. It is therefore advantageous if the current sensor 7 and the heating controller 1 are designed such that the information transmission from the current sensor 7 to the heating controller 1 can take place without such a line. This is achieved, for example, by using the electrical supply power 8 for the information transmission, with which the current sensor 7 is connected anyway. This can be achieved, for example, using an audio frequency signal that is pulse-duration modulated. The pulse duration corresponds to the size of the flowing current.
For several heating controllers in a building, for example with a single room control, different frequencies can be used for the different circuits. Other coding methods can also be used, however, in the case of frequency modulation, it must be ensured that conflicts with ripple control devices are excluded.
It can also be advantageous to carry out the information transmission by wireless transmission.
However, a bus system can also be used for signal transmission between the current sensor 7 and the heating controller 1. In larger regulation and control systems, bus systems are preferred to connect a large number of controllers with a large number of units (mixing valves, shut-off valves, etc.). All controllers and units have a unique address, so that the assignment of individual units to specific controllers is clearly possible. In the context of such a control system, current sensors can also receive 7 addresses. A current sensor 7 with a specific address then acts only on a specific heating controller 1 with an associated address.
In the example described, a mixing valve 16 of a heating circuit is controlled. However, it is also possible to control a zone valve or a radiator controller with an internal setpoint generator and the like. Heating controllers 1 of the type described are advantageously used together with current sensors 7 in systems with individual room control. Such facilities can be used not only in residential buildings, but also advantageously in commercial rooms if the apparatus and machines used are operated electrically.