DE10044734C2 - Anordnung zur Anpassung der Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen Wärmebedarf - Google Patents
Anordnung zur Anpassung der Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen WärmebedarfInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Anpassung der
Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen Wärmebedarf,
insbesondere eines Gebäudes, gemäß der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definierten Gattung.
Allgemein bekannt sind witterungsgeführte Regelungen, bei denen
beispielsweise der Sollwert der Vorlauftemperatur einer
Heizungsanlage bzw. eines Heizgerätes nach der Außentemperatur
geregelt und nach einem Zeitprogramm gesteuert wird. Weiterhin ist
allgemein die Raumtemperaturaufschaltung bekannt, die den Sollwert
der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Raumtemperatur und
gegebenenfalls einem Raumtemperatursollwert und/oder einem
Zeitprogramm für den Raumtemperatursollwert beeinflusst. Es ist
weiterhin bekannt, den Zusammenhang zwischen Außentemperatur und
Sollwert der Vorlauftemperatur automatisch, beispielsweise mit
Hilfe eines Raumtemperaturfühlers und eines
Außentemperaturfühlers, auf die Heizungsanlage und das Gebäude zu
adaptieren.
Der Sinn der witterungsgeführten Regelung liegt, wie bei jeder
Heizungsregelung, darin, den gewünschten Komfort bezüglich der
Temperaturen in den zu beheizenden Räumen mit einem möglichst
geringen Energieaufwand, mit möglichst geringen Kosten und mit
möglichst geringer Umweltbelastung sicherzustellen.
Um diese Ziele zu erreichen, sollte der Sollwert der
Vorlauftemperatur so niedrig wie möglich und die Dauer einer
Absenkung der Vorlauftemperatur so lange wie möglich sein. Es
sollte jeder Raum nur dann, nur so viel und nur so lange beheizt
werden, wie zur Erfüllung des Komfortbedarfs erforderlich ist.
Um eine lange Absenkzeit zu erreichen, sollten demnach die Räume
möglichst schnell aufgeheizt werden können. Dazu sollten die
Heizkörperleistungen in den Räumen möglichst groß sein, was aber
zu teuer und evtl. unschön ist. Folglich sollte die
Vorlauftemperatur möglichst hoch sein, was aber ein Widerspruch zu
dem vorher Gesagten ist. Um die Komfortwünsche zu erfüllen, wird
in der Praxis meist entweder ein für den stationären Betrieb viel
zu hoher Sollwert der Vorlauftemperatur oder eine unnötig kurze
Absenkzeit eingestellt. Beim allgemein bekannten Stand der Technik
ist es also in der Praxis schwierig, die genannten Maßnahmen
miteinander ein Einklang zu bringen. Trotz der vorhandenen
Regelung wird im praktischen Betrieb oft nicht das erhoffte
Ergebnis erzielt.
Aus der DE 197 10 645 ist eine Anordnung und ein Verfahren zur
Anpassung der Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen
Wärmebedarf durch Regelung der Heizungsvorlauftemperatur bekannt.
Dazu sind in den einzelnen Räumen thermoelektrisch oder motorisch
verstellbare Heizkörperventile an den Heizkörpern und
Raumtemperaturregler vorgesehen, welche die Heizkörperventile
beeinflussen und verstellen. Des Weiteren ist ein Bussystem, über
welches das Steuergerät, die Raumtemperaturregler und die
Heizkörperventile informativ miteinander verbunden werden können,
vorgesehen. Die Vorlauftemperatur der Heizung wird in Abhängigkeit
von den Raumtemperaturen mittels des Steuergerätes optimierbar und
an den Wärmebedarf anpassbar.
In der DE 197 10 646 A1 ist eine sehr ähnliche Anordnung wie vorstehend beschrieben, bei der
jedoch die Heizungsvorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Öffnungsstellung der
Heizkörperventile mittels des Steuergerätes optimierbar und somit an den Wärmebedarf
anpassbar ist.
Die DE 44 46 974 A1 beschreibt ein Verfahren zur raschen Aufheizung eines Raumes nach
einer Absenkphase oder einer Abschaltung bei einer Heizungsanlage mit regelbarer
Vorlauftemperatur. Zur Schnellaufheizung der Raumtemperatur wird die Vorlauftemperatur
über einen für den Betrieb im Auslegungspunkt vorgesehenen Wert erhöht, z. B. von 45° auf 90°
und gleichzeitig der Durchsatz des Heizmediums durch Erhöhung der Pumpendrehzahl erhöht,
z. B. verdoppelt, bis die Raumtemperatur einen nahe der vorgesehenen Raumtemperatur
liegenden Wert erreicht hat. Im Hinblick auf vorliegende Erfindung ist dieser Entgegenhaltung
gänzlich fremd die bestimmte Zeit und deren Einstellung für Schnellaufheizung, ebenso wie der
Beginn der Zeitzählung für die Dauer der Schnellaufheizung. Auch über die Einstellbarkeit des
Betrages der Temperaturerhöhung sind keine konkreten Hinweise enthalten. Diese
Entgegenhaltung beschreibt darüber hinaus auch nicht den Fall eines erkannten Wärmebedarfs,
z. B. das Aufdrehen eines Heizkörperthermostatventils in einem bestimmten Raum während der
Tagesheizperiode.
Aus der DE 33 45 949 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines
Zentralheizungssystems bekannt, bei der in einem Heizkreis das Heizwasser mit
Thermostatventilen ausgerüstete Heizkörper durchströmt. Das Zentralheizungssystem
umfasst eine Steuereinheit sowie dem Heizkreis zugeordnete Meßeinrichtungen, wobei
aufgrund eines definierten Wärmewiderstandes die Vorlauftemperatur selbsttätig
eingestellt wird. Zum selbsttätigen Einstellen der Vorlauftemperatur enthält die
Meßeinrichtungen Mittel zum selbsttätigen Messen der Kesseltemperatur, der
Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur sowie der Durchflußmenge des
Heizwassers und der Zeit. Aufgrund der erfassten Meßergebnisse wird von der Steuerung
die Vorlauftemperatur angepaßt.
Ein Verfahren zur Überwachung eines Heizkreises ist aus der DE 40 08 166 A1 bekannt,
bei dem die Stellgeschwindigkeiten von Regel- und/oder Drosselorganen festgestellt und
durch Vergleich mit vorgebebenen Grenzwerten voneinander unterschieden werden,
wobei insbesondere die Fließbewegung des Heizwassers in der Anlage fortlaufend
gemessen und deren Änderungsgeschwindigkeit der Stellgeschwindigkeit des
entsprechenden Regel- oder Drosselorgans zugeordnet wird.
Schließlich ist aus der DE 42 05 562 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
kurzzeitigen Schnellaufheizen einer Warmwasserheizungsanlage bekannt. Dabei wird die
Vorlauftemperatur durch einen vom Benutzer bedienbaren Taster sowie ein daran
angeschlossenes Zeitglied über den durch die Heizkurve vorgegebenen Betrag hinaus um
einen festgelegten Wert angehoben.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, die es dem Benutzer
erlaubt, die weiter oben genannten Ziele im praktischen Betrieb zu erreichen, ohne
ständig von Hand eingreifen zu müssen, und die darüber hinaus in der Lage ist, die
Heizungsregelung bzw. Heizungssteuerung in möglichst kostengünstiger Weise zu
realisieren.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 beinhaltet den entscheidenden Vorteil, dass die Heizungsanlage im stationären Betrieb
mit niedriger
Vorlauftemperatur betrieben werden kann. Das Heizgerät bzw. dessen
Vorlauftemperatur kann nach der Nachtabsenkung oder bei bestimmtem
erkannten Wärmebedarf automatisch auf eine höhere
Vorlauftemperatur angehoben werden, und zwar so lange, wie
erhöhter Wärmebedarf vorhanden ist. Dabei beginnt die Dauer der
Schnellaufheizung entsprechend der bestimmten Zeit erst dann zu
laufen, wenn die tatsächlich erreichte Vorlauftemperatur höher ist
als die Vorlauftemperatur im stationären Betrieb. Dadurch wird
ohne Komfortverlust Energie und Kosten eingespart sowie die
Umweltbelastung gemindert und es wird weiterhin sichergestellt,
dass für die eingestellte Dauer tatsächlich mit einer
Vorlauftemperatur geheizt wird, die höher liegt als der normale
Wert im stationären Bereich.
Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, dass
der Sollwert der Vorlauftemperatur nach der Nachtabsenkung oder
bei erkanntem Wärmebedarf für eine bestimmte, gegebenenfalls
einstellbare, Zeit und einen bestimmten, gegebenenfalls
einstellbaren, Betrag über die Vorlauftemperatur im stationären
Betrieb anhebbar ist, und dass die Dauer der Schnellaufheizung
entsprechend der bestimmten Zeit erst dann zu laufen beginnt, wenn
die tatsächlich erreichte Vorlauftemperatur höher ist als die
Vorlauftemperatur im stationären Betrieb.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1
angegebenen Anordnung möglich.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Erkennungsvorrichtung für den
Gradienten der Vorlauftemperatur vorgesehen, um die
Anhebung des Sollwertes der Vorlauftemperatur dann zu beenden,
wenn über den ermittelten Gradienten der
Vorlauftemperatur erkannt ist, dass Heizkörperthermostatventile in
den Räumen anfangen herunter zu regeln.
Entsprechend einer weiteren besonderen Ausführungsform der
Erfindung, die eine besonders flexible Handhabung ermöglicht, ist
vorgesehen, dass auch tagsüber immer dann die Anhebung des
Sollwertes der Vorlauftemperatur vorgenommen wird, wenn ein
manuelles Öffnen von Heizkörperthermostatventilen erkennbar ist.
Erkannt werden kann dies in sehr zweckmäßiger Weise mit der
Erkennungsvorrichtung für den Gradienten der mittleren
Vorlauftemperatur.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur
Erkennung der Änderung der Stellung von
Heizkörperthermostatventilen ein Durchflussmesser im Heizgerät
vorgesehen. Dadurch wird auf einfache Weise der Heizgeräteregelung
mitgeteilt, ob eine Absenkung oder Anhebung der Vorlauftemperatur
gefordert ist.
In einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung der Mitteilung
an die Steuerung, dass besonderer Wärmebedarf besteht, ist
vorgesehen, dass zu der tagsüber oder bei erkanntem besonderen
Wärmebedarf zu erfolgenden Anhebung des Sollwertes der
Vorlauftemperatur, in jedem Raum ein von Hand zu betätigender
Schalter vorgesehen ist. Dadurch kann manuell die Anhebung der
Vorlauftemperatur eingeleitet werden, damit möglichst rasch der
entsprechende Raum aufgeheizt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind
zur Erkennung der Änderung der Stellung von
Heizkörperthermostatventilen eine oder mehrere Drucksensoren im
Heizgerät vorgesehen.
In dazu alternativer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass zur Erkennung der Änderung der Stellung von
Heizkörperthermostatventilen ein Sensor in jedem
Heizkörperthermostatventil vorgesehen ist und dass jeder Sensor
mit der witterungsgeführten Regelung des Heizgerätes verbunden
ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die gemäß der Erfindung gestaltete Anordnung zur Anpassung der
Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen Wärmebedarf sieht
in jedem einzelnen Raum eines Gebäudes eine Einzelraumregelung
vor, die über Heizkörperthermostatventile realisiert wird. Die
Vorlauftemperatur der Heizung wird über eine Steuerung bzw. eine
Regelung bestimmt. Insbesondere wird bei der Regelung die
Außentemperatur mit einbezogen. Entsprechend dem wesentlichen
Gesichtspunkt der Erfindung wird der Sollwert der
Vorlauftemperatur nach der Nachtabsenkung oder ganz allgemein bei
erkanntem Wärmebedarf für eine bestimmte Zeit und um einen
bestimmten Betrag angehoben. Die Anhebung des Sollwertes der
Vorlauftemperatur erfolgt auf einen Wert, der über dem Sollwert
der Vorlauftemperatur im stationären Betrieb liegt, so dass die
damit erreichte Heizleistung beim Aufheizen höher ist als es bei
der Vorlauftemperatur im stationären Betrieb der Fall wäre.
Erfindungsgemäß beginnt dabei die Dauer der Schnellaufheizung
entsprechend der bestimmten Zeit erst dann zu laufen, wenn die
tatsächlich erreichte Vorlauftemperatur höher ist als die
Vorlauftemperatur im stationären Betrieb. Auf diese Weise wird
erreicht, dass das Gebäude bzw. die einzelnen Räume schneller
aufgeheizt werden, ohne dass der Sollwert der Vorlauftemperatur im
stationären Bereich unnötig hoch einzustellen ist. Man kann also
insgesamt mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur im stationären
Betrieb fahren. Die bestimmte Zeit, für die der Sollwert der
Vorlauftemperatur angehoben wird, kann einstellbar sein, ebenso
wie der bestimmte Betrag einstellbar sein kann, um den der
Sollwert der Vorlauftemperatur über den Sollwert der
Vorlauftemperatur im stationären Betrieb angehoben wird. Nach der
vorliegenden Erfindung beginnt die eingestellte bestimmte Dauer
der Schnellaufheizung erst dann, wenn die Vorlauftemperatur
denjenigen Wert erreicht hat, der bei Tagbetrieb ohne
Schnellaufheizung gelten würde. Denn erst kurz vor diesem
Zeitpunkt wirkt sich der erhöhte Sollwert überhaupt aus. Durch
diese Maßnahme wird erreicht, dass für die eingestellte Dauer
tatsächlich mit einer Vorlauftemperatur geheizt wird, die höher
liegt als der normale Wert im stationären Bereich.
Gemäß der Erfindung ist also, für jeden Heizkreis getrennt,
einstellbar, ob Schnellaufheizung erfolgen soll, für welche Dauer
und um welchen Betrag die Vorlauftemperatur zu überhöhen ist. Für
jeden Heizkreis, für den Schnellaufheizen freigegeben ist, wird
bei jedem Übergang vom Frostschutz- oder Sparbetrieb zum
Heizbetrieb, den man als Tagbetrieb bezeichnen kann, der Sollwert
der Vorlauftemperatur um den eingestellten Betrag erhöht. Die noch
verbleibende Dauer der Schnellaufheizung wird zunächst auf die
eingestellte Dauer gesetzt. Diese eingestellte Dauer bleibt
solange unverändert, bis die Vorlauftemperatur des betreffenden
Heizkreises den Sollwert erreicht, den sie im Heizbetrieb ohne
Schnellaufheizung hätte. Solange wie dieser Wert erreicht oder
überschritten ist, wird dann die verbleibende Zeit, beispielsweise
60 Minuten Schnellaufheizung, jede Minute um eine Minute
reduziert. Ist die eingestellte Zeit abgelaufen, regelt der
Heizkreis auf den normalen Sollwert der Vorlauftemperatur für den
Heizbetrieb zurück.
Es ist in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung eine
Erkennungsvorrichtung für den Gradienten der
Vorlauftemperatur vorgesehen. Damit wird erkennbar, wann nach
Anhebung des Sollwertes der Vorlauftemperatur einzelne oder
mehrere Heizkörperthermostatventile in den Räumen anfangen
herunter zu regeln. Somit kann die Anhebung der Vorlauftemperatur
einfach und zweckmäßig dann beendet werden, wenn sie ihren Zweck
erfüllt hat.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch
möglich, die Anhebung der Vorlauftemperatur tagsüber immer dann
durchzuführen, wenn ein manuelles Öffnen eines oder mehrerer der
Heizkörperthermostatventile in einem oder mehreren Räumen,
beispielsweise durch Gradientenauswertung mittels der
Erkennungsvorrichtung für den Gradienten der
Vorlauftemperatur, erkannt wird. Alternativ oder in Ergänzung dazu
können auch Schalter in den einzelnen Räumen vorgesehen sein,
durch die die Anhebung der Vorlauftemperatur über den Wert im
stationären Betrieb hinaus eingeschaltet wird, wenn ein bestimmter
Raum beispielsweise besonders stark abgekühlt ist oder man ihn
besonders schnell aufheizen will. Zu diesem Zweck wird ein in
jedem oder in einem bestimmten Raum vorgesehener Schalter
eingeschaltet.
Es ist zweckmäßig, dass zur Erkennung der Änderung der Stellung
von Heizkörperthermostatventilen und damit beispielsweise der
Herabregelung von diesen, ein Durchflussmesser im Heizgerät
vorgesehen ist. Dadurch wird die verminderte Anforderung von
Heizleistung schnell erkennbar. Alternativ zu dieser
Ausführungsform kann auch zur Erkennung der Änderung der Stellung
von Heizkörperventilen im Heizgerät ein Drucksensor oder mehrere
Drucksensoren vorgesehen sein, deren Wert dann entsprechend auf
die Steuerung bzw. Regelung der Heizungsanlage einwirkt.
Eine weitere Ausgestaltungsform zur Erkennung der Änderung der
Stellung von Heizkörperthermostatventilen sieht in jedem
Heizkörperthermostatventil einen Sensor vor, welcher mit der
witterungsgeführten Regelung des Heizgerätes verbunden ist.
Wie erkennbar, sind für die einzelnen Anforderungen verschiedene
Lösungen möglich, um den Hauptgedanken der vorliegenden Erfindung
zu realisieren. Dieser besteht in der Anhebung des Sollwertes der
Vorlauftemperatur über den Sollwert im stationären Betrieb hinaus
dann, wenn besonderer Wärmebedarf erkannt und gemeldet wird. Dies
kann nach der Nachtabsenkung sein, dies kann vom Benutzer durch
Betätigung des Handschalters als Anforderungsschalter ausgelöst
werden oder es kann beispielsweise durch das manuelle Öffnen eines
Heizthermostatventils in einem Raum geschehen.
In vorteilhafter Weise wird somit die gemäß der Erfindung
ausgestaltete Heizungsanlage bzw. das so gesteuerte Heizgerät oder
der Heizkreis mit niedrigerer Vorlauftemperatur im stationären
Betrieb betrieben. Die Anlage kann automatisch auf eine höhere
Vorlauftemperatur gefahren werden, und zwar so lange, wie der
erhöhte Wärmebedarf tatsächlich bei einer Vorlauftemperatur
besteht, die höher ist als die bei normalem Heizbetrieb.
Auslösende Momente sind die Beendigung der Nachtabsenkung,
manuelles Öffnen eines Thermostatventils oder manuelles Schließen
eines Anforderungsschalters in einem der Räume. Auf diese Weise
wird ohne Komfortverlust Energie und Kosten eingespart und die
Umweltbelastung herabgesetzt. Die Bedienung und die Einstellung
der Anlage ist dem engagierten Benutzer leicht möglich, denn er
hat nur die Heizkörperthermostatventile bzw. Anforderungsschalter
zu betätigen.
Claims (8)
1. Anordnung zur Anpassung der Leistung eines Heizgerätes an den tatsächlichen
Wärmebedarf, insbesondere eines Gebäudes, wobei innerhalb mehrerer Räume eine
Einzelraumregelung über Heizkörperthermostatventile vorgesehen ist und die
Vorlauftemperatur der Heizung über eine Steuerung bzw. Regelung bestimmbar und
für eine Schnellaufheizung über die Vorlauftemperatur im stationären Betrieb
anhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Vorlauftemperatur
nach der Nachtabsenkung oder bei Erkennen eines Wärmebedarfs für eine bestimmte,
gegebenenfalls einstellbare Zeit und einen bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren
Betrag über die Vorlauftemperatur im stationären Betrieb anhebbar ist, und dass die
Dauer der Schnellaufheizung entsprechend der bestimmten Zeit erst dann zu laufen
beginnt, wenn die tatsächlich erreichte Vorlauftemperatur höher ist als die
Vorlauftemperatur im stationären Betrieb.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Erkennungsvorrichtung für den Gradienten der
Vorlauftemperatur vorgesehen ist, um die Anhebung des
Sollwertes der Vorlauftemperatur dann zu beenden, wenn über
den ermittelten Gradienten der Vorlauftemperatur
erkannt ist, dass Heizkörperthermostatventile in den Räumen
anfangen herunter zu regeln.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass auch tagsüber immer dann die Anhebung des Sollwertes der
Vorlauftemperatur vorgenommen wird, wenn ein manuelles Öffnen
von Heizkörperthermostatventilen erkennbar ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Erkennen der manuellen Öffnung eine Gradientenauswertung
mittels der Erkennungsvorrichtung für den Gradienten der
mittleren Vorlauftemperatur durchgeführt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erkennung der Änderung der Stellung von
Heizkörperthermostatventilen ein Durchflussmesser im
Heizgerät vorgesehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-5,
dadurch gekennzeichnet, dass zu der tagsüber oder bei
erkanntem besonderem Wärmebedarf zu erfolgenden Anhebung des
Sollwertes der Vorlauftemperatur in jedem Raum ein von Hand
zu betätigender Schalter vorgesehen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-6,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Änderung der
Stellung von Heizkörperthermostatventilen ein oder mehrere
Drucksensoren im Heizgerät vorgesehen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-6,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Änderung der
Stellung von Heizkörperthermostatventilen ein Sensor in jedem
Heizkörperthermostatventil vorgesehen ist und dass jeder
Sensor mit der witterungsgeführten Regelung des Heizgerätes
verbunden ist.
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| DE102005036706B3 (de) * | 2005-08-04 | 2006-09-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Einstellung der Warmwasser-Solltemperatur bei einem Heizgerät |
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Also Published As
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