CH685358A5

CH685358A5 - Method for controlling an instantaneous water heater.

Info

Publication number: CH685358A5
Application number: CH52/92A
Authority: CH
Inventors: Juergen Taag
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1995-06-15
Also published as: AT396851B; DE4201020A1; DE4201020C2; ATA7491A

Description

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 685 358 A5 CH 685 358 A5

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Durchlaufwasserheizers gemäss dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruches. The invention relates to a method for controlling a once-through water heater according to the introductory part of the independent claim.

Bei einem bekannten derartigen Verfahren wird die Temperatur des einlaufenden Wassers gemessen und aus dem Durchfluss und der Einlauftemperatur die zur Erreichung der vorgegebenen Soll-Auslauftemperatur erforderliche Leistung errechnet und diese dem Durchlauferhitzer zugeführt. Dabei kann der Durchfluss mit einem hydraulisch elektrischen Wandler erfasst werden. Bei der Berechnung der erforderlichen Leistung wird vorausgesetzt, dass die Netzspannung einen bestimmten Wert aufweist. Wird der vorgesehene Soll-Wert der Auslauftemperatur nicht erreicht, so wird die zugeführte Leistung entsprechend erhöht oder vermindert. In a known method of this type, the temperature of the incoming water is measured and the power required to achieve the predetermined desired outlet temperature is calculated from the flow and the inlet temperature and these are fed to the instantaneous heater. The flow can be measured with a hydraulic-electric converter. When calculating the required power, it is assumed that the mains voltage has a certain value. If the intended target value of the outlet temperature is not reached, the power supplied is increased or decreased accordingly.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine entsprechend grosse Zahl von Sensoren erforderlich ist, die einen hohen Aufwand erfordern und deren Einbau mit einem entsprechenden Platzbedarf verbunden ist. Ausserdem ist mit dem Einbau der Sensoren auch die Notwendigkeit einer entsprechenden Verdrahtung verbunden, deren Verlegung mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. The disadvantage of this method is that a correspondingly large number of sensors is required, which require a lot of effort and whose installation is associated with a corresponding space requirement. In addition, the installation of the sensors also entails the need for appropriate wiring, the laying of which is associated with considerable effort.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich einfach durchführen iässt. The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a method of the type mentioned at the outset which is simple to carry out.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches erreicht. According to the invention this is achieved by the features of the independent claim.

Auf diese Weise ist es möglich, die Auslauftemperatur mit nur geringem Aufwand zu regeln, wobei durch das Verfahren auf die Erfassung der Temperatur des einlaufenden Wassers verzichtet werden kann, so dass auf einen entsprechenden Sensor verzichtet werden und das Verfahren mit sehr einfachen Einrichtungen durchgeführt werden kann. Ausserdem ergibt sich durch dieses Verfahren der Vorteil, dass es kaum zu einem Pendeln der Auslauftemperatur um den Soll-Wert kommt. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren kommt es bereits nach einer ersten oder einer zweiten Korrektur zu einer hinreichend weiten Annäherung an den vorgegebenen Soll-Wert der Auslauftemperatur. In this way it is possible to regulate the outlet temperature with little effort, whereby the method makes it possible to dispense with the detection of the temperature of the incoming water, so that a corresponding sensor is dispensed with and the method can be carried out with very simple devices . This method also has the advantage that the outlet temperature hardly fluctuates around the setpoint. According to the proposed method, a sufficiently wide approximation to the predetermined target value of the outlet temperature already occurs after a first or a second correction.

Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders für elektrisch betriebenen Durchlaufwasserheizer geeignet, doch kann es auch für gasbeheizte Durchlaufwasserheizer angewandt werden. Dabei kann auch der sich mit der Belastung des Gerätes ändernde Wirkungsgrad berücksichtigt werden. The proposed method is particularly suitable for electrically operated water heaters, but it can also be used for gas-fired water heaters. The efficiency that changes with the load on the device can also be taken into account.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können daher die Merkmale den unabhängigen Patentansprüchen vorgesehen sein. According to a further feature of the invention, the features can therefore be provided in the independent patent claims.

Durch diese Massnahme ist es möglich, den Einfluss einer sich ändernden Netzspannung zu berücksichtigen und dadurch ein rascheres Erreichen der gewünschten Auslauftemperatur zu ermöglichen. This measure makes it possible to take into account the influence of a changing mains voltage and thereby to achieve the desired outlet temperature more quickly.

Die Berechnung des Korrekturwertes kann dabei nach der folgenden Beziehung erfolgen: The correction value can be calculated according to the following relationship:

AI 1?A2 AI 1? A2

Pr2 Prl c 0 ( ) Pr2 Prl c 0 ()

v2 v1 v2 v1

Dabei bedeutet k den Korrekturwert, i3.ai und i) A2 die Auslauftemperaturen bei zwei verschiedenen Volumenströmen pro Zeiteinheit, die mit Vi, beziehungsweise V2 bezeichnet sind, Pri, Pr2 die bei verschiedenen Volumenströmen pro Zeiteinheit eingebrachten Leistungen und C die spezifische Wärme des zu erwärmenden Mediums. K means the correction value, i3.ai and i) A2 the outlet temperatures at two different volume flows per unit of time, which are denoted by Vi or V2, Pri, Pr2 the outputs at different volume flows per unit of time and C the specific heat of the heating Medium.

Der Korrekturwert ergibt sich dabei aus der folgenden Beziehung: The correction value results from the following relationship:

°i2 ' % ° i2 '%

V ' Ri V 'Ri

II II

wobei Ui die Ist-Spannung, Un die Nennspannung, R, den Ist-Widerstand und Rn den Nennwiderstand bedeuten. where Ui is the actual voltage, Un is the nominal voltage, R is the actual resistance and Rn is the nominal resistance.

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 685 358 A5 CH 685 358 A5

Die Berechnung der zur Erzieiung der Auslauf-Soll-Temperatur erforderliche Leistung erfolgt dabei nach der folgenden Beziehung: The calculation of the power required to achieve the target outlet temperature is based on the following relationship:

Pr = C • V • f^AS -rfE0) III Pr = C • V • f ^ AS -rfE0) III

wobei Pr die Leistung, c die spezifische Wärme des zu erwärmenden Mediums, i3as die Auslauf-Soll-Temperatur und t>EO die angenommene Einlauftemperatur des zu erwärmenden Mediums bedeuten. where Pr is the power, c is the specific heat of the medium to be heated, i3as is the target outlet temperature and t> EO is the assumed inlet temperature of the medium to be heated.

Weicht die sich nach dem Erreichen des Beharrungszustandes nach zum Beispiel 10 bis 15 s erreichte Auslauftemperatur von der vorgesehenen Auslauf-Soll-Temperatur ab, so wird zuerst die in die obige Beziehung eingesetzte Einlauftemperatur um die ermittelte Abweichung zwischen der Auslauf-Soll-Temperatur und der Auslauf-Ist-Temperatur korrigiert und die erforderliche Leistung abermals nach der folgenden Beziehung errechnet. If the outlet temperature reached after reaching the steady state after 10 to 15 s, for example, deviates from the intended outlet target temperature, the inlet temperature used in the above relationship is first determined by the difference between the target outlet temperature and the The actual outlet temperature has been corrected and the required output calculated again using the following relationship.

Pri = c • v • (TAS - -T A E0> Pri = c • v • (TAS - -T A E0>

wobei Pri die korrigierte Leistung und a öa die Differenz zwischen der Auslauf-Soll-Temperatur und der Auslauf-Ist-Temperatur bedeuten. where Pri is the corrected power and a öa the difference between the target outlet temperature and the actual outlet temperature.

Bei weiteren Korrekturen kann statt a iîa der nach der folgenden Beziehung korrigierte Wert Pr eingesetzt werden, um allfällige Änderungen der Netzspannung zu berücksichtigen: For further corrections, the value Pr corrected according to the following relationship can be used instead of a iîa to take into account any changes in the mains voltage:

Pr — c 0 V 0 k 0 (\T^S ~^Teo) Pr - c 0 V 0 k 0 (\ T ^ S ~ ^ Teo)

wobei k den Korrekturwert nach der vorstehenden Beziehung II bedeutet. where k is the correction value according to relationship II above.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:

Fig. 1 schematisch einen Durchlaufwasserheizer und Fig. 1 shows schematically a once-through water heater and

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens. Fig. 2 is a diagram for explaining the inventive method.

Der Durchlaufwasserheizer ist über einen Durchflussmesser 1 mit einem Wassereinlauf verbunden, wobei im Auslauf 3 des Heizblockes 2 ein Temperaturfühler 4 angeordnet ist. Der Heizblock 2 ist über eine Leistungssteuerung 5 mit dem Netz verbindbar, wobei die Leistungssteuerung 5 über eine Steuerung 7, die mit den Signalausgängen des Durchflussmessers 1 und des Temperaturfühlers 4, sowie einem Soll-Wert-Geber 8 zur Einstellung der Auslauftemperatur verbunden ist. The once-through water heater is connected to a water inlet via a flow meter 1, a temperature sensor 4 being arranged in the outlet 3 of the heating block 2. The heating block 2 can be connected to the network via a power controller 5, the power controller 5 being connected via a controller 7, which is connected to the signal outputs of the flow meter 1 and the temperature sensor 4, and a setpoint value transmitter 8 for setting the outlet temperature.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird eine bestimmte Einlauftemperatur i>eo angenommen und unter Berücksichtigung des Durchflusses pro Zeiteinheit die zur Erreichung der Auslauf-Soll-Temperatur erforderliche Leistung berechnet, wobei sich ein linearer Zusammenhang ergibt. As can be seen from FIG. 2, a certain inlet temperature i> eo is assumed and, taking into account the flow rate per unit time, the power required to achieve the target outlet temperature is calculated, resulting in a linear relationship.

Weicht die angenommene Einlauftemperatur zum Beispiel wegen einer erhöhten Netzspannung von der tatsächlichen ab, so ergibt sich eine vom Soll-Wert abweichende Auslauftemperatur, wie dies aus der Kurve 2 in der Fig. 2 zu ersehen ist. Nach Neuberechnung der erforderlichen Leistung Pr mit einer um die ermittelte Differenz zwischen der Auslauf-Soll-Temperatur und der Auslauf-Ist-Temperatur korrigierten Einlauftemperatur wird die zugeführte Leistung korrigiert Kurve 3'. Dabei wird eine weitgehende Annäherung an den Soll-Wert erreicht, vorausgesetzt, dass die Spannung den vorgesehenen Wert beibehält. If the assumed inlet temperature deviates from the actual one, for example because of an increased mains voltage, then the outlet temperature deviates from the target value, as can be seen from curve 2 in FIG. 2. After recalculation of the required power Pr with an inlet temperature corrected by the difference between the target outlet temperature and the actual outlet temperature, curve 3 ′ is corrected. In doing so, the target value is largely approximated, provided that the voltage maintains the intended value.

Weicht die Spannung vom Nennwert ab, so ergibt sich eine abweichende Neigung der den Zusammenhang zwischen der Auslauftemperatur -ôa und der zugeführten Leistung Pr bei einem bestimmten Volumenstrom pro Zeiteinheit des zu erwärmenden Mediums darstellenden Kurve, wie dies aus einem Vergleich der Kurven V und 2' in der Fig. 2 zu ersehen ist. If the voltage deviates from the nominal value, there is a different inclination of the curve representing the relationship between the outlet temperature -ôa and the supplied power Pr at a certain volume flow per unit time of the medium to be heated, as can be seen from a comparison of the curves V and 2 ' can be seen in Fig. 2.

Auch diese Abweichung kann durch Korrektur des in die Leistungsberechnung nach der Beziehung V eingesetzten Faktors k weitgehend ausgeglichen werden. This deviation can also be largely compensated for by correcting the factor k used in the power calculation according to the relationship V.

Eine Berücksichtigung der veränderten Neigung der Kurve ist dabei in der Weise möglich, dass bei der Neuberechnung der zur Erreichung der Soll-Auslauftemperatur erforderlichen Leistung Pn nach der Beziehung V zusätzlich zur Differenz zwischen der Auslauf-Soll-Temperatur und der erfassten Auslauf-Ist-Temperatur, der korrigierte Faktor k eingesetzt wird, wobei der Korrekturwert k nach der Beziehung I ermittelt wird. It is possible to take into account the changed slope of the curve in such a way that when recalculating the power Pn required to achieve the target outlet temperature according to the relationship V, in addition to the difference between the target outlet temperature and the actual outlet temperature detected , the corrected factor k is used, the correction value k being determined according to the relationship I.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

CH 685 358 A5 CH 685 358 A5

Claims

1. A method for controlling a once-through water heater, in which the power supplied is controlled as a function of the determined throughput and the power supplied is corrected as a function of the detected outlet temperature of the heated water by adopting a temperature (-ôeo) of the incoming water and with it the energy required to heat the water to a specific outlet target temperature (-ôas) at the determined throughput (V) is calculated and supplied, with a difference between the actual outlet temperature (öa) and the target outlet temperature (-ûas ) after reaching a stable state, the calculation of the required energy is repeated with an inlet temperature (-ôeo) corrected by the detected difference between the detected outlet temperature and the target outlet temperature (Uas) and the calculated energy is supplied.

2. The method according to claim 1 for controlling an electrically heated once-through water heater, in which to take into account any changes in the mains voltage, assuming a constant inlet temperature (-ôeo) from the difference between the outlet temperatures (iîa) at different throughputs and the difference between these outlet temperatures (-ôa ) a correction value (K) is calculated corresponding to the performance values related to the associated throughputs, with which the calculation of the performance is corrected.

4th