DE102008040436A1 - Method e.g. for determining target temperature for controlling hot water heater of building, involves determining target temperature for hot water heating system of building with outdoor temperature - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur für eine Regelung einer Warmwasserheizung eines Gebäudes gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for determining a desired flow temperature for one Control of a hot water heating of a building according to the preamble of the claim 1.
Um eine ausreichende Erwärmung der Räume eines Gebäudes bei unterschiedlichen Aussentemperaturen sicherzustellen, wird üblicherweise zur Regelung der im Gebäude installierten Warmwasserheizung ein Vorlaufregler eingesetzt, der mittels einer hinterlegten Heizkurve aus der gemessenen Aussentemperatur eine Sollvorlauftemperatur ermittelt, wobei die Heizkurve den Zusammenhang zwischen der Aussentemperatur und der Vorlauftemperatur der Warmwasserheizung angibt. Der Ausdruck Warmwasserheizung soll auch den Warmwasserkreislauf mitumfassen. Zur Messung der Aussentemperatur wird ein Aussenfühler eingesetzt. Es ist ferner ein Nachlaufregler, typischerweise in Form eines PI-Reglers (Proportional-Integral-Regler) vorgesehen, der eine gemessene Vorlauftemperatur (Istvorlauftemperatur) mit der von dem Vorlaufregler ermittelten Sollvorlauftemperatur vergleicht und bei einer Abweichung von Sollvorlauftemperatur und Istvorlauftemperatur entsprechende Steilsignale an ein Regelventil der Warmwasserheizung bzw. an einen Motorantrieb des Regelventils und an eine Umwälzpumpe der Warmwasserheizung gibt. Die Umwälzpumpe wird abgeschaltet, wenn kein Heizbedarf besteht. Konventionelle Regelungsverfahren und Vorlaufregler, die als Messgrösse die Aussentemperatur verwenden, sind u. a. in dem jährlich erscheinenden Taschenbuch für Heizung und Klima von Recknagel, Sprenger und Schramek beschrieben.Around sufficient heating of the rooms a building ensuring at different outdoor temperatures is usually for the regulation of the building installed hot water heater used a flow regulator, the by means of a stored heating curve from the measured outside temperature determines a target flow temperature, the heating curve the context between the outside temperature and the flow temperature of the hot water heater indicates. The term warm water heating should also mean the hot water cycle mitumfassen. To measure the outside temperature, an outside sensor is used. It is also a tracking controller, typically in the form of a PI controller (Proportional-integral controller), which provides a measured flow temperature (Actual flow temperature) with the set flow temperature determined by the flow controller compares and at a deviation of target flow temperature and Actual flow temperature corresponding steep signals to a control valve the hot water heater or to a motor drive of the control valve and to a circulation pump the hot water heater gives. The circulation pump is switched off when no heating demand exists. Conventional control methods and flow controllers, as a measurand use the outside temperature, u. a. in the annual Paperback for Heating and air conditioning described by Recknagel, Sprenger and Schramek.
Die Heizkurve wird typischerweise manuell eingestellt. Bei zu warmer oder zu schwacher Beheizung muss sie vom Benutzer ebenfalls manuell nachgestellt werden. Weiter machen jahreszeitlich unterschiedliche Bewitterungsbedingungen eine Anpassung der Einstellung des Vorlaufreglers erforderlich. Hierzu ist üblicherweise ein Betriebsartenwahlschalter vorgesehen, sodass der Vorlaufregler durch manuelle Betätigung des Betriebsartenwahlschalters beispielsweise vom Sommer- auf den Winterbetrieb und vice versa umgeschaltet werden kann. Soll auch in der Übergangszeit zwischen dem Sommer- und dem Winterbetrieb die Raumtemperatur konstant gehalten werden, so sind ebenfalls entsprechende Betriebsarten am Vorlaufregler einzustellen. Derartige Betriebsarten können beispielsweise sein: volle Heizleistung bei Tag und Nacht, volle Heizleistung bei Tag und reduzierte Heizleistung bei Nacht, volle Heizleistung bei Tag und ausgeschaltete Heizung bei Nacht, reduzierte Heizleistung bei Tag und bei Nacht, keine Heizung bei Tag und bei Nacht (Sommerbetrieb).The Heating curve is typically set manually. Too warm or too low heating, the user must also manually be readjusted. Next make seasonal weather conditions an adjustment of the setting of the flow controller required. This is usually a mode selector switch is provided so that the flow controller by manual operation of the mode selector, for example, from summer to Winter operation and vice versa can be switched. Should also in the transitional period between summer and winter, the room temperature is constant are held, so are also appropriate modes on Adjust the flow controller. Such modes can, for example be: full heating power day and night, full heating at Day and reduced heating power at night, full heating at Day and off heating at night, reduced heat output by day and by night, no heating by day and by night (summer operation).
Um die unterschiedlichen Betriebsarten einzustellen, ist üblicherweise Fachwissen erforderlich. So müssen beispielsweise häufig Parameter wie die Heizkurvensteilheit, die Parallelverschiebung der Heizkurve oder eine Nachtabsenkung durch Betätigung entsprechender Knöpfe oder ähnlicher Eingabeeinrichtungen eingegeben werden. Auch ist an dem Vorlaufregler oftmals keine in Grad Celsius geeichte Skala für die Einstellung einer Sollraumtemperatur vorgesehen, was deren Eingabe für den Benutzer erschwert.Around Setting the different operating modes is usually Expertise required. So have to for example frequently Parameters such as the heating curve steepness, the parallel shift the heating curve or a night reduction by pressing appropriate buttons or similar Input devices are entered. Also is on the flow controller often not calibrated in degrees Celsius scale for setting a target room temperature provided what their input for makes the user difficult.
Bekannte selbst adaptierende bzw. sich automatisch einstellende Regler für Warmwasserheizungen für Gebäude setzen häufig einen Raumfühler ein, der in einem Referenzraum des zu heizenden Gebäudes positioniert ist und dessen Raumtemperatur misst. Das Vorsehen und die Installation eines zusätzlichen Raumfühlers ziehen zusätzliche Kosten nach sich. Ferner gestaltet sich die Festlegung des Referenzraumes für die Messung der Referenztemperatur mit dem Raumfühler insbesondere bei Mehrfamilienhäusern als schwierig, da die ermittelte Referenztemperatur exemplarisch für das gesamte Gebäude sein soll, sich jedoch spezielle Nutzungsgewohnheiten des Referenzraumes auf die Einstellung der Regelung für das gesamte Gebäude auswirken.Known set self-adjusting or automatically adjusting controller for hot water heating systems for buildings often a room sensor one positioned in a reference room of the building to be heated is and measures its room temperature. The provision and installation of an additional room sensor additional Costs after themselves. Furthermore, the definition of the reference space for the measurement designed the reference temperature with the room sensor, especially in multi-family homes, is difficult because the determined reference temperature is exemplary for the entire building should, however, be specific usage habits of the reference room affect the setting of the scheme for the entire building.
Bei den bekannten Vorlaufreglern, die die gemessene Aussentemperatur als Eingangsgrösse verwenden, sind nach der Einstellung bei der Installation im Laufe eines Jahres üblicherweise weitere Einstellungen und Bedienungen erforderlich, um insbesondere auch bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen ein weitestgehend energieoptimales Heizen zu ermöglichen. Werden insbesondere in Mehrfamilienhäusern die Vorlaufregler nicht den Witterungsbedingungen angepasst, so führt dies häufig zu Energieverschwendung. Oftmals stellt die Hauswartung nach Reklamationen durch die Mieter bzw. Besitzer den Vorlaufregler zwar derart ein, dass ein gewisser Minimalkomfort auch bei extremen Witterungsbedingungen gewährleistet ist. Dies hat jedoch im Normalfall eine Überheizung und somit eine Energieverschwendung zur Folge. Wenn die Warmwasserheizung zu warm oder zu kalt läuft, muss der Vorlaufregler nach der Inbetriebnahme mehrfach und schrittweise manuell korrigiert werden.In the known flow controllers, which use the measured outside temperature as an input variable, usually more settings and operations are required after the setting during installation over a year, in order to allow a largely energy-optimal heating, especially in different weather conditions. If the flow controllers are not adapted to the weather conditions, especially in multi-family houses, this often leads to waste of energy. Often In the past, after a complaint by the lessee or owner, the maintenance of the car park adjusts the flow regulator in such a way that a certain degree of minimal comfort is ensured even in extreme weather conditions. However, this usually leads to overheating and thus an energy waste. If the hot water heating is too warm or too cold, the flow control must be manually and repeatedly corrected manually after commissioning.
Um eine solche Überheizung zu verhindern, können in den einzelnen Räumen des Gebäudes thermostatische Heizkörperventile eingesetzt werden. Auf diesen ist jedoch häufig keine in Grad Celsius kalibrierte Skala vorgesehen, was deren Bedienung erschwert. Was über thermostatische Heizkörperventile als dezentrale Raumregler jedoch nicht beeinflusst werden kann, sind Bereitstellungsverluste im Heizkessel und im Heizungskreislauf sowie in entsprechenden Heizlasten, insbesondere dann wenn der Wärmebedarf des Gebäudes auf Null zurückgeht. Als derartige Heizlasten werden beispielsweise Zuleitungen zu den Radiatoren und Heizkörper in Korridoren und Allgemeinräumen angesehen. Diesen Heizlasten entspricht insbesondere der in Heizabrechnungen üblicherweise als so genannter Zwangskonsum bezeichnete Wärmeverbrauch.Around such overheating to prevent in the individual rooms of the building Thermostatic radiator valves be used. On these, however, is often not in degrees Celsius calibrated scale, which makes their operation difficult. What about thermostatic radiator valves but can not be influenced as a decentralized room controller, are deployment losses in the boiler and in the heating circuit and in corresponding heating loads, especially when the heat demand of the building goes back to zero. As such heating loads, for example, leads to the Radiators and radiators in corridors and public spaces considered. In particular, this heat load corresponds to that in heating bills referred to as so-called forced consumption heat consumption.
Weiter können bei den bekannten Vorlaufreglern, die die Aussentemperatur als Messgrösse haben, Energiegewinne durch Fremdwärme, insbesondere durch Sonneneinstrahlung auf das Gebäude, grundsätzlich nicht berücksichtigt werden. Diese Fremdwärme-Energiegewinne stehen üblicherweise nicht in einer proportionalen Beziehung zu der mittleren Aussentemperatur und fallen häufig unregelmässig an.Further can in the known flow controllers, which have the outside temperature as a measure, energy gains by external heat, especially due to solar radiation on the building, basically not considered become. These extraneous heat energy gains usually stand not in a proportional relationship to the mean outside temperature and fall frequently irregular at.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur für eine Regelung einer Warmwasserheizung eines Gebäudes bereitzustellen, bei dem mittels einer Heizkurve aus einer gemessenen Aussentemperatur eine Sollvorlauftemperatur ermittelt wird, wobei sich die Heizkurve automatisch an veränderte Umgebungsbedingungen, insbesondere Witterungsbedingungen, anpasst bzw. an diese adaptiert, insbesondere soll eine Umschaltung von einem Sommer- auf einen Winterbetrieb und vice versa automatisch erfolgen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur für eine Regelung einer Warmwasserheizung bereitzustellen, bei dem Fremdwärme-Energiegewinne berücksichtigt werden können. Es ist weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur für eine Regelung einer Warmwasserheizung zu schaffen, das einen geringen Sensorik- und Kostenaufwand nach sich zieht, insbesondere soll keine Installation eines zusätzlichen Raumfühlers erforderlich sein. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur für eine Regelung einer Warmwasserheizung bereitzustellen, das einfach zu bedienen ist.It It is an object of the present invention to provide a method for determining a target flow temperature for to provide a regulation of hot water heating of a building, in which by means of a heating curve from a measured outside temperature Target flow temperature is determined, with the heating curve automatically to changed Environmental conditions, especially weather conditions, adapts or adapted to this, in particular, a switch from a summer on a winter operation and vice versa automatically respectively. It is a further object of the present invention to provide a Method for determining a desired flow temperature for a control to provide a hot water heater, the external heat energy gains considered can be. It is a further object of the present invention to provide a method for Determining a set flow temperature for a control of a hot water heater to create, the low sensor and cost after in particular, no installation of an additional room sensor is required be. It is a further object of the present invention Method for determining a desired flow temperature for a control to provide a hot water heater that is easy to use is.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine Aussentemperatur beispielsweise über einen Aussenfühler gemessen und mittels einer Heizkurve aus der Aussentemperatur die Sollvorlauftemperatur ermittelt. Vorzugsweise ist die Heizkurve in einem Vorlaufregler, der der Warmwasserheizung zugeordnet ist, hinterlegt und die Ermittlung der Sollvorlauftemperatur erfolgt durch diesen Vorlaufregler. Die Steilheit der Heizkurve ist von einer Abweichung einer Sollraumtemperatur, bei der es sich um eine von einem Benutzer vorgegebene Raumtemperatur handelt, von einer Referenztemperatur für die mittlere Raumtemperatur im Gebäude abhängig. Die Referenztemperatur wird durch eine Rücklauftemperatur gebildet, die vor Tagesheizbeginn und nach Inbetriebnahme einer Umwälzpumpe der Warmwasserheizung ermittelt wird. Die Ermittlung der Rücklauftemperatur erfolgt bevorzugt durch Messung mittels eines Rücklauffühlers. Die Umwälzpumpe kann auch als Heizkreispumpe bezeichnet werden.at the inventive Method is an outdoor temperature, for example over a outdoor sensor measured and by means of a heating curve from the outside temperature Target flow temperature determined. Preferably, the heating curve in a flow regulator, which is assigned to the hot water heating, deposited and the determination of the target flow temperature takes place through this flow controller. The steepness of the heating curve is from a deviation of a target room temperature, which is a specified by a user room temperature, of a Reference temperature for the mean room temperature in the building is dependent. The reference temperature is due to a return temperature formed before the day heating and after commissioning a circulating pump the hot water heater is determined. The determination of the return temperature is preferably carried out by measurement by means of a return sensor. The circulation pump can also be referred to as a heating circuit pump.
Gemäss bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist der Verlauf der Heizkurve von einer Auslegetemperatur der Warmwasserheizung bzw. deren Heizkessel abhängig und die Auslegetemperatur wird unter Bildung einer angepassten Auslegetemperatur in einem oder mehreren vorgegebenen Schritten, auch Inkremente genannt, verändert, falls die von dem Benutzer vorgegebene Sollraumtemperatur von der Referenztemperatur abweicht.According to preferred Embodiment of the inventive Method is the course of the heating curve of a laying temperature the hot water heater or its boiler dependent and the interpretation temperature is to form a matched interpretation temperature in a or several predetermined steps, also called increments, if changed the setpoint temperature specified by the user from the reference temperature differs.
Als Referenztemperatur für die mittlere Raumtemperatur im Gebäude bzw. für die mittlere Gebäudetemperatur wird insbesondere die Rücklauftemperatur herangezogen, die an Heiztagen, bei denen während der Nachtperiode die Warmwasserheizung abgeschaltet ist, am bzw. im ausgekühlten Warmwasserkreislauf bei bereits eingeschalteter Umwälzpumpe aber noch ausgeschaltetem Heizkessel und/oder geschlossenem Regelventil – d. h. vor dem Tagesheizbeginn, – gemessen wird. Bevorzugt wird die Rücklauftemperatur im Wesentlichen 15 Minuten nach Inbetriebnahme der Umwälzpumpe gemessen. Mittels der eingeschalteten Umwälzpumpe wird das Heizwasser, welches sich in den während der Nachtperiode ausgekühlten Radiatoren des Heizwasserkreislaufs befindet, zu dem Rücklauffühler transportiert, der sich vorzugsweise installationsbedingt in nächster Nähe des Vorlauffühlers im Keller des Gebäudes befindet. Der Rücklauffühler misst dann die Temperatur des Wassers als so genannte Rücklauftemperatur, die dann wiederum die Referenztemperatur gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren bildet. Der Vorlauffühler befindet sich vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zum Rücklauffühler.The reference temperature for the average room temperature in the building or for the average building temperature is in particular the return temperature used on heating days, during which the hot water heating is switched off during the night period, on or in the cooled hot water circuit with already switched circulation pump but still switched off boiler and / or closed control valve - ie before the daily heating, - is measured. Preferably, the return temperature is measured substantially 15 minutes after the start-up of the circulation pump. By means of the switched circulation pump is the heating water, which is in the cooled during the night radiators of the Heizwasserkreislaufs is transported to the return sensor, which is preferably due to installation in the immediate vicinity of the flow sensor in the basement of the building. The return sensor then measures the temperature of the water as a so-called return temperature, which in turn then forms the reference temperature according to the inventive method. The flow sensor is preferably in the immediate vicinity of the return sensor.
An Tagen, an denen die Aussentemperaturen so tief liegen, dass die Warmwasserheizung nicht während der gesamten Nachtperiode abgeschaltet sein sollte, wird die Referenztemperatur für die mittlere Gebäude Temperatur vorzugsweise wie folgt ermittelt: In einem solchen Fall wird die Warmwasserheizung bevorzugt unmittelbar nach Ende des Tagesheizbetriebes (d. h. insbesondere zwischen 22:00 Uhr und 24:00 Uhr) oder zu einem späteren vordefinierten Zeitpunkt in der Nachtperiode für einen bestimmten Zeitraum, der beispielsweise ungefähr 2 Stunden beträgt, ausgeschaltet, wobei der vordefinierte Zeitpunkt mindestens 2 Stunden vor Wiederaufnahme des Tagesheizbetriebes (d. h. vor Tagesheizbeginn) liegt. Eine zweistündige Unterbrechung des Heizbetriebes in der Nachtperiode kann in der Regel auch bei tiefen Aussentemperaturen durchgeführt werden, ohne dass das Gebäude dabei für die Bewohner zu tief abkühlt. Nach einer bestimmten Wartezeit, die vorzugsweise eine Stunde beträgt, wird die Umwälzpumpe eingeschaltet. Die Wartezeit ist erforderlich, um sicherzustellen, dass sich die Wärmeströme im Gebäude von Heizen auf Abkühlen umgestellt haben (Auskühlphase). Bei ausgeschaltetem Heizkessel und/oder geschlossenem Regelventil wird nun die Rücklauftemperatur des auskühlenden Warmwasserkreislaufes mittels des Rücklauffühlers an mehreren unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise unmittelbar nach Einschalten der Umwälzpumpe, 30 Minuten und 60 Minuten nach Einschalten der Umwälzpumpe gemessen. Selbstverständlich kann die Rücklauftemperatur auch an mehr und an anderen Zeitpunkten gemessen werden. Die gemessenen Werte können beispielsweise mittels bekannter Interpolationsverfahren durch eine Funktion, insbesondere eine Exponentialfunktion, approximiert bzw. interpoliert werden. Aus dem Verlauf der Funktion, insbesondere aus der Konstanten im Exponenten der Exponentialfunktion, ergibt sich die Auskühlzeitkonstante des Warmwasserkreislaufs. Der Wert, gegen den die Funktion, bei welcher es sich wie bereits erwähnt insbesondere um eine Exponentialfunktion handelt, am Beginn der Auskühlphase konvergiert, entspricht dem asymptotischen Grenzwert (auch Endwert genannt) der Rücklauftemperatur des Heizwasser am Beginn der Auskühlphase, bei welchem es sich selbstverständlich ebenfalls um eine Rücklauftemperatur handelt. Aus diesem kann nun die Referenztemperatur gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren gebildet werden, wobei vorzugsweise eine Korrektur um die Auskühlung des Gebäudes während des Messzeitraums, die typischerweise gering ist, erfolgt.At Days when the outside temperatures are so low that the Hot water heating not during the entire night period should be off, the reference temperature for the middle buildings Temperature preferably determined as follows: In such a case the hot water heater is preferred immediately after the end of day heating (ie in particular between 22:00 and 24:00) or at one later predefined time in the night period for a certain period, for example, about 2 hours, off, with the predefined time being at least 2 hours before resuming the day heating operation (ie before day heating start) lies. A two-hour Interruption of the heating operation in the night period may be in the Usually also be carried out at low outside temperatures, without the building for the inhabitants cool down too deeply. After a certain waiting time, which is preferably one hour, will the circulation pump switched on. The waiting time is required to ensure that the heat flows in the building of Heating on cooling have changed (cooling phase). With the boiler switched off and / or closed control valve will now be the return temperature of the cooling Hot water circulation by means of the return sensor at several different Times, for example immediately after switching on the circulation pump, 30 minutes and 60 minutes after switching on the circulation pump measured. Of course can the return temperature also be measured at more and at other times. The measured Values can for example by means of known interpolation by a Function, in particular an exponential function, approximates or be interpolated. From the course of the function, in particular from the constant in the exponent of the exponential function the cooling time constant of the hot water cycle. The value against which the function, at which it as already mentioned in particular, is an exponential function, at the beginning of the cooling phase converges, corresponds to the asymptotic limit (also end value called) the return temperature of the heating water at the beginning of the cooling phase, at which it is Of course also at a return temperature is. For this, the reference temperature can now according to the inventive method are formed, preferably a correction to the cooling of the Building during the Measuring period, which is typically low.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den Vorteil, dass es mit dem Sensorikaufwand bekannter Lösungen, die üblicherweise einen Aussenfühler, einen Vorlauffühler und je nach Anlagentyp auch einen Rücklauffühler vorsehen, eine Regelungsqualität erreicht werden kann, für die bei den bekannten Lösungen ein zusätzlicher Raumfühler eingesetzt werden müsste. Das erfindungsgemässe Verfahren kommt jedoch ohne zusätzlichen Raumfühler aus, indem es aus der ermittelten Rücklauftemperatur eine Referenztemperatur für die Sollraumtemperatur bildet. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich einfach handhaben und implementieren. Ferner stellt sich das erfindungsgemässe Verfahren automatisch auf Witterungsbedingungen und saisonale Bedingungen und Besonderheiten, wie beispielsweise beim Sommer- und Winterbetrieb, ein, sodass für die Einstellung auf solche Bedingungen keine manuelle Interaktion durch einen Benutzer erforderlich ist. Einzig die Eingabe einer gewünschten Sollraumtemperatur und eines Heizprogramms bzw. Zeitprogramms für den Heizbetrieb bei der Betriebsaufnahme sind erforderlich. Hierfür wird in der Regel kein besonderes Fachwissen des Benutzers benötigt. Die Eingabe der Sollraumtemperatur erfolgt vorzugsweise auf einer hierfür vorgesehen Skala, die in Grad Celsius skaliert ist. Das erfindungsgemässe Verfahren adaptiert sich selbständig an Witterungsbedingungen und saisonale Bedingungen, indem es eigenständig lernt, bis ein energieoptimaler Betriebspunkt erreicht ist.The invention Method has the advantage that it is known with the sensor effort Solutions, the usual an outdoor sensor, a flow sensor and depending on the type of system also provide a return sensor, a control quality achieved can be, for in the known solutions an additional one room sensor would have to be used. The inventive Procedure comes without additional room sensor by making a reference temperature from the determined return temperature for the target room temperature forms. The inventive Procedure leaves easy to handle and implement. Furthermore, that turns out invention Procedure automatically on weather conditions and seasonal conditions and special features, such as during summer and winter operation, a, so for the Setting on such conditions no manual interaction through a user is required. Only the input of a desired Nominal room temperature and a heating program or time program for heating operation when starting up are required. This will be done in usually no special expertise of the user needed. The Entering the desired room temperature is preferably carried out on a dedicated Scale, which is scaled in degrees Celsius. The inventive method adapts itself independently weather conditions and seasonal conditions by learning independently, until an energy-optimal operating point is reached.
Gemäss weiterer bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die gemessene Aussentemperatur im Falle eines Fremdwärme-Energiegewinns, wie er beispielsweise bei einer Gebäudeaufheizung z. B. nach Sonneneinstrahlung und/oder durch wärmeproduzierende, im Gebäude befindliche Geräte auftritt, mittels einer Korrekturgrösse verändert, die vorzugsweise von der Differenz zwischen Sollraumtemperatur und Referenztemperatur abhängig ist. Die Korrekturgrösse ist ferner bevorzugt von einer Wärmekapazität des Gebäudes abhängig. Auf diese Weise können Fremdwärme-Energiegewinne im Gebäude zu einer Reduktion der von der Warmwasserheizung zur Verfügung gestellten Heizenergie und somit zu einer Energieeinsparung führen. Wärmeüberschüsse im Gebäude können daher bei der Ermittlung einer Sollvorlauftemperatur für die Regelung der Warmwasserheizung des Gebäudes berücksichtigt werden.According to others A preferred embodiment of the inventive method is the measured Outside temperature in the case of a foreign heat energy gain, as he For example, in a building heating z. B. after exposure to sunlight and / or by heat-producing, located in the building devices, by means of a correction quantity changed Preferably, the difference between the target room temperature and Reference temperature dependent is. The correction quantity is also preferably dependent on a heat capacity of the building. On this way you can External heat-energy gains inside the building to a reduction of the hot water heating provided Heating energy and thus lead to energy savings. Heat surpluses in the building can therefore in the determination of a target flow temperature for the control of hot water heating of the building considered become.
Durch die automatisierte Einstellung der Heizkurve und somit der Sollvorlauftemperatur lässt sich eine verbesserte Regelgüte erzielen, sodass bei gleich bleibendem Nutzerkomfort im Vergleich zu bekannten Lösungen, sich Energie einsparen lässt. Durch die Berücksichtigung der Korrekturgrösse im Falle einer Gebäudeaufheizung lässt sich das Energieeinsparpotential noch weiter erhöhen.The automated setting of the heating curve and thus the set flow temperature allows an improved control quality to be achieved, so that the user comfort remains constant compared to the known Lö saving energy. By taking into account the correction value in the case of building heating, the energy-saving potential can be further increased.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich in Regelungen neu zu installierender Warmwasserheizungen, insbesondere in deren Vorlaufregler, implementieren. Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch zur Verbesserung der Regelgüte in bereits installierte Regelungen bzw. Vorlaufregler von Warmwasserheizungen implementiert werden. Die Rechenleistung der Mikroprozessoren von auf dem Markt erhältlichen Vorlaufreglern genügt für die Implementierung des erfindungsgemässen Verfahrens. Eine zusätzliche Verlegung von Kabeln in den Wohn- bzw. Nutzerbereich ist nicht erforderlich, da das erfindungsgemässe Verfahren die Messwerte eines zusätzlichen Raumfühlers nicht benötigt.The invention Procedure leaves in hot water heating systems to be newly installed, in particular in their flow controller, implement. The inventive method However, it can also be used to improve the quality of control already installed Controls or flow controllers of hot water heating implemented become. The computing power of the microprocessors on the market available flow controllers enough for the Implementation of the inventive method. An additional Laying of cables in the residential or user area is not required since the invention Do not process the measured values of an additional room sensor needed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent Claims and the embodiments illustrated below with reference to the drawings. Show it:
In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen strukturell bzw. funktionell
gleich wirkende Komponenten.
Der
Regler
Dem
Regler
- – Die
Auslegetemperatur TAn in Grad Celsius: Die Auslegetemperatur TAn
ist definiert als die tiefste Aussentemperatur, bei der der Heizkessel
4 bei Nennleistung und im Dauerbetrieb das Gebäude auf einer Raumnenntemperatur TRn halten kann. - – Die Raumnenntemperatur TRn in Grad Celsius: Bei der Raumnenntemperatur TRn handelt es sich um die der Heizungsdimensionierung zu Grunde gelegte verlangte Raumtemperatur, d. h. um die der Heizungsdimensionierung zu Grunde gelegte Sollraumtemperatur. Bei Spitälern und Alterswohnungen kann grundsätzlich ein höherer Wert eingesetzt werden als bei Wohn- und Geschäftsgebäuden.
- – Die Nennvorlauftemperatur TVLn in Grad Celsius: Bei der Nennvorlauftemperatur TVLn handelt es sich um die maximale Vorlauftemperatur für den Betriebsfall, dass die Aussentemperatur gleich der Auslegetemperatur TAn ist.
- – Die Nennrücklauftemperatur TRLn in Grad Celsius: Bei der Nennrücklauftemperatur TRLn handelt es sich um die maximale Rücklauftemperatur für den Betriebsfall, dass die Aussentemperatur gleich der Auslegetemperatur TAn ist. Die Differenz zwischen der Nennvorlauftemperatur TVLn und der Nennrücklauftemperatur TRLn ergibt die Auskühlung der Vorlauftemperatur, welche wiederum bestimmend für die Dimensionierung der Heizkörper/Radiatoren ist.
- – Die
Kesselnennleistung Pn in Kilowatt: Die Kesselnennleistung Pn ist
diejenige Leistung des Kessels, die bei Dauerbetrieb ausreichend
ist, um das Gebäude
auf Raumnenntemperatur TRn zu halten. Sie ist auf dem Typenschild
des Heizkessels
4 üblicherweise angegeben.
- - The design temperature TAn in degrees Celsius: The design temperature TAn is defined as the lowest outside temperature at which the boiler
4 at rated power and in continuous operation, the building can maintain a nominal room temperature TRn. - - The nominal room temperature TRn in degrees Celsius: The nominal room temperature TRn is the requested room temperature on which the heating sizing is based, ie the setpoint room temperature used for the heating sizing. In hospitals and retirement homes can a higher value is generally used than in residential and commercial buildings.
- - The nominal flow temperature TVLn in degrees Celsius: The nominal flow temperature TVLn is the maximum flow temperature for the operating case that the outside temperature is equal to the design temperature TAn.
- - The nominal return temperature TRLn in degrees Celsius: The nominal return temperature TRLn is the maximum return temperature for the operating case that the outside temperature is equal to the design temperature TAn. The difference between the nominal flow temperature TVLn and the nominal return temperature TRLn results in the cooling of the flow temperature, which in turn is decisive for the dimensioning of the radiator / radiators.
- - The rated boiler power Pn in kilowatts: The rated boiler power Pn is the boiler output that is sufficient for continuous operation to keep the building at the rated room temperature TRn. It's on the nameplate of the boiler
4 usually stated.
Der
Benutzer, beispielsweise der Hausbesitzer oder der Hauswart, stellt
an der Reglerbedienung ferner die gewünschte Sollraumtemperatur TRsoll
und ein Zeit- bzw. Schaltprogramm für den Heizbetrieb ein, beispielsweise
eine Sollraumtemperatur TRsoll von z. B. 20 Grad Celsius und einen
Tagesheizbetrieb von 6 Uhr morgens bis 22 Uhr abends, wobei 6 Uhr
morgens die Einschaltzeit der Warmwasserheizung am Morgen bzw. den
Tagesheizbeginn tEIN und 22 Uhr abends die
Ausschaltzeit der Warmwasserheizung am Abend bzw. das Tagesheizende
tAUS angibt. Dies ist in dem Blockschaltbild
der
Der
Vorlaufregler des Reglers
Die
an einem gewissen Zeitpunkt t gemessene Aussentemperatur TA(t) wird
im Block
Der
Initialwert der angepassten Auslegetemperatur TAna entspricht der
Auslegetemperatur TAn. Weicht die Sollraumtemperatur TRsoll von
einer Referenztemperatur ab, so wird in Block
In
Block
Block
Der
Nachlaufregler
Im
Folgenden wird die Ermittlung der angepassten bzw. adaptierten Auslegetemperatur
TAna in Block
Die
Messung der Rücklauftemperatur
TRL(t), wobei t die Zeitabhängigkeit
symbolisiert, wird vorzugsweise nach Einschalten der Umwälzpumpe
Soll
auch während
der Nachtperiode ein Heizbetrieb erfolgen, beispielsweise an Tagen
mit besonders tiefen Aussentemperaturen wie im Winter, so wird die
Referenztemperatur TRref vorzugsweise gemäss folgender Gleichung ermittelt:
Hierbei
sind TA der momentane Wert der Aussentemperatur, TauGeb die weiter
unten definierte Gebäudezeitkonstante
und Sgeb die Steilheit bzw. die Steigung der Gebäudeauskühlung (bzw. einer Funktion, die
diese beschreibt) beim momentanen Wert der Aussentemperatur TA.
TRL1, TRL2 und TRL3 sind Messwerte der Rücklauftemperatur zu Messzeitpunkten
t1, t2 und t3, wobei der Messzeitpunkt t1 die zeitlich gesehen erste
Messung und der Messzeitpunkt t3 die zeitlich gesehen letzte Messung
darstellt. Der Messzeitpunkt t1 kann dem Beginn der Auskühlphase
entsprechen, er liegt jedoch vorzugsweise um eine bestimmte Wartezeit
nach dem Beginn der Auskühlphase,
d. h. er ist um eine bestimmte Wartezeit verzögert, die abzuwarten insbesondere
deshalb vorteilhaft sind, um die Umkehr der Wärmeströme von Heizen auf Auskühlen abzuwarten.
T2 und T3 entsprechen den um die Gebäudeauskühlung korrigierten Messwerten
TRL2 und TRL3 der Rücklauftemperatur.
Der asymptotische Grenzwert TRref1 ist auf den Beginn der Auskühlphase,
beispielhaft auf den Messzeitpunkt t1 der ersten Messung der Rücklauftemperatur,
rückberechnet.
Beispielhafte Temperaturverläufe
einer Warmwasserheizung im Heizbetrieb und im Auskühlbetrieb
(d. h. während
die Warmwasserheizung in der Nacht abgeschaltet ist) sind in
Für die Ermittlung
der angepassten Auslegetemperatur TAna in Block
Liegen die Aussentemperaturen nahe der Raumsolltemperatur, so ist der Einfluss der Heizung auf den Wärmehaushalt relativ gering. Um Fehladaptionen zu vermeiden, erfolgt daher eine Veränderung der Steilheit der Heizkurve, d. h. eine Berücksichtigung der angepassten Auslegetemperatur TAna bei der Ermittlung der Sollvorlauftemperatur TVLsoll1, vorzugsweise erst dann, wenn die mittlere Aussentemperatur TAm um mehr als 5 Grad Celsius kleiner ist als die Raumsolltemperatur TRsoll. Auf diese Weise kann eine stabile Regelung erzielt und Fehladaptionen können vermieden werden. Ferner wird, um die Genauigkeit der Ermittlung der Sollvorlauftemperatur zu gewährleisten, eine Änderung der Heizkurve bevorzugt nur dann durchgeführt, wenn ein Fremdwärme-Energiegewinn – beispielsweise durch Sonneneinstrahlung – gering ist. Ein Tag mit geringem Fremdwärme-Energiegewinn wird auch als trüber Tag bezeichnet. Ein solcher ist insbesondere dann gegeben, wenn die Differenz zwischen der minimalen und der maximalen Aussentemperatur TA(t) in den vergangenen 24 Stunden geringer war als 5 Grad Celsius. Weiter wird eine Anpassung der Heizkurvensteilheit vorzugsweise nur dann vorgenommen, wenn im Tagbetrieb des Vortages die Sollvorlauftemperatur TVLsoll immer oberhalb der Sollraumtemperatur TRsoll gelegen hat. Dies erhöht die Genauigkeit des erfindungsgemässen Verfahrens. Entsprechend wird eine Anpassung der Heizkurve vorzugsweise nur dann vorgenommen, wenn sich das zu heizende Gebäude in einem thermisch stabilen Zustand befindet, was insbesondere erst von einem zweiten trüben Tag in Folge an der Fall ist. Zur Verminderung der Schwingungsneigung des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Ermittlung der angepassten Auslegetemperatur TAna erfolgt eine Generierung der angepassten Auslegetemperatur TAna vorzugsweise nur dann, wenn sich die Referenztemperatur TRref gegenüber dem Vortag weiter von der Sollraumtemperatur TRsoll entfernt hat.If the outside temperatures are close to the desired room temperature, the influence of the heating on the heat balance is relatively low. In order to avoid erroneous adaptations, there is therefore a change in the steepness of the heating curve, ie a consideration of the adjusted design temperature TAna when determining the target flow temperature TVLsoll 1 , preferably only when the average outside temperature TAm is smaller than the desired room temperature TRsoll by more than 5 degrees Celsius , In this way, a stable control can be achieved and misadaptions can be avoided. Furthermore, in order to ensure the accuracy of the determination of the target flow temperature, a change in the heating curve is preferably carried out only when an extraneous heat energy gain - for example due to solar radiation - is low. A day with low external heat energy gain is also called a cloudy day. Such is especially given when the difference between the minimum and the maximum outside temperature TA (t) in the past 24 hours was less than 5 degrees Celsius. Furthermore, an adaptation of the heating curve steepness is preferably only carried out if, during daytime operation of the previous day, the setpoint flow temperature TVLsetpoint has always been located above the setpoint room temperature TRsetpoint. This increases the accuracy of the inventive method. Accordingly, an adaptation of the heating curve is preferably carried out only when the building to be heated is in a thermally stable state, which is particularly the case of a second cloudy day in a row. In order to reduce the oscillation tendency of the method according to the invention or the determination of the adapted disengagement temperature TAna, the adapted disengagement temperature TAna is preferably generated only when the reference temperature TRref has moved further away from the reference room temperature TRsoll than the previous day.
Fremdwärme-Energiegewinne,
die zu Wärmeüberschüssen führen, können bei
dem erfindungsgemässen
Verfahren berücksichtigt
werden, indem die Heizleistung am folgenden Heiztag reduziert und
auf diese Weise Energie gespart wird. Hierzu wird, vorzugsweise
zum Tagesheizbeginn tEIN, eine Korrekturgrösse Ekorr
berechnet, die von der Differenz TRref – TRsoll der in Block
Die
Wärmekapazität des Gebäudes GebKap,
die dessen thermischer Speicherfähigkeit
entspricht, kann mit Hilfe der bauphysikalischen Gebäudedaten,
insbesondere aus den Dimensionen des beheizten Raumes des Gebäudes, nach
folgender Formel berechnet werden:
- – Art der Nachbarschaft des Gebäudes (freistehend, einseitig angebaut, zweiseitig angebaut),
- – Art der Aussenhülle (Aussenisolation oder Doppelschale mit Zwischenisolation oder alternativ massives Mauerwerk (z. B. eine 38 cm dicke Backsteinmauer, wobei das massive Mauerwerk als Isolation dient) und
- - Art der Böden bzw. Decken (Holzböden und/oder -decken, Betonböden und/oder – decken).
- - Type of neighborhood of the building (detached, semi-detached, two-sided),
- - Type of outer shell (external insulation or double shell with intermediate insulation or alternatively solid masonry (eg a brick wall 38 cm thick, with the solid masonry serving as insulation) and
- - Type of floors or ceilings (wooden floors and / or ceilings, concrete floors and / or ceilings).
Für ein einseitig angebautes Gebäude mit einer Aussenisolation oder Doppelschale mit Zwischenisolation und Betonböden und -decken ergibt sich beispielsweise eine spezifische Wärmekapazität von 58 Wh/Km3.For a one-sided building with an external insulation or double shell with intermediate insulation and concrete floors and ceilings, for example, results in a specific heat capacity of 58 Wh / Km 3 .
Die
natürliche
Auskühlung
des Gebäudes
ergibt sich bevorzugt gemäss:
Der
Vorlaufregler
Das
Ausgangssignal von Block
Die Korrektur der gemessenen Ausgangstemperatur TA(t) und die Veränderung der Heizkurve in Abhängigkeit von der Differenz der Sollraumtemperatur und der Referenztemperatur laufen besonders bevorzugt nicht parallel ab, da es sich um unterschiedliche Arten von Korrekturen handelt und ansonsten die Einflüsse der Korrektur der gemessenen Ausgangstemperatur TA(t) und der Veränderung der Heizkurve in Abhängigkeit von der Differenz der Sollraumtemperatur und der Referenztemperatur am folgenden Tag bei der Ermittlung der Referenztemperatur TRref nicht mehr auseinandergehalten werden könnten. Daher erfolgt die Korrektur der gemessenen Aussentemperatur TA(t) vorzugsweise nicht an trüben Tagen und nur in negativer Richtung, d. h. nur mit dem Ziel einer Reduktion der Heizleistung. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des erfindungsgemässen Verfahrens erhöht werden.The Correction of the measured output temperature TA (t) and the change the heating curve in dependence from the difference of the target room temperature and the reference temperature most preferably do not run in parallel since they are different Types of corrections and otherwise the influences of Correction of the measured output temperature TA (t) and the change the heating curve as a function of the difference between the nominal room temperature and the reference temperature the following day in the determination of the reference temperature TRref could not be kept apart. Therefore, the correction of the measured outside temperature TA (t) preferably not on cloudy days and only in the negative direction, d. H. only with the aim of a reduction the heating power. In this way, the accuracy of the inventive method elevated become.
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Sollvorlauftemperatur
für eine
Regelung einer Warmwasserheizung eines Gebäudes, wobei eine Aussentemperatur
(TA) gemessen und mittels einer Heizkurve aus der Aussentemperatur
(TA) die Sollvorlauftemperatur (TVsoll1,
TVLsoll) ermittelt wird und die Steilheit der Heizkurve von einer
Abweichung einer Sollraumtemperatur (TRsoll) von einer Referenztemperatur (TRref)
für die
mittlere Raumtemperatur im Gebäude
abhängig
ist, wobei die Referenztemperatur (TRref) durch eine Rücklauftemperatur
(TRLende, TRL1, TRL2, TRL3, TRref1) gebildet wird, die vor Tagesheizbeginn und
nach Inbetriebnahme einer Umwälzpumpe
(
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2007
- 2007-08-09 CH CH01261/07A patent/CH698872B1/en not_active IP Right Cessation
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2008
- 2008-07-15 DE DE102008040436A patent/DE102008040436A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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8197 | Reprint of an erroneous patent document | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150203 |