DE102010034769A1

DE102010034769A1 - Method and system for carrying out hydraulic balancing in a heating system

Info

Publication number: DE102010034769A1
Application number: DE102010034769A
Authority: DE
Inventors: Dr. Linden Jens
Original assignee: Ista International GmbH
Current assignee: Ista International GmbH
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-02-23
Also published as: EP2420748A3; EP2420748A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs in einem Heizungssystem mit wenigstens zwei Heizflächen, insbesondere Heizkörpern, wobei der Massenstrom eines Heizfluids durch jede der Heizflächen an jeder der Heizflächen mittels eines elektronischen Thermostatventils individuell geregelt wird, wobei für jede der Heizflächen aus Temperaturmesswerten, insbesondere anhand eines gespeicherten Modells, ein den Arbeitspunkt der Heizfläche repräsentierender Wert bestimmt und mit einem gespeicherten Vergleichswert der Heizfläche verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichs die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventil elektronisch begrenzt wird.The invention relates to a method and a system for performing hydraulic balancing in a heating system with at least two heating surfaces, in particular radiators, the mass flow of a heating fluid through each of the heating surfaces on each of the heating surfaces being regulated individually by means of an electronic thermostatic valve, for each of the heating surfaces a value representing the operating point of the heating surface is determined from measured temperature values, in particular using a stored model, and compared with a stored comparison value of the heating surface, and the maximum permissible opening position of the thermostatic valve is electronically limited as a function of the comparison.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs in einem Heizungssystem mit wenigstens zwei Heizflächen, insbesondere wenigstens zwei Heizkörpern, wobei der Massenstrom eines Heizfluids durch jede der Heizflächen an jeder der Heizflächen mittels eines elektronischen Thermostatventils individuell geregelt wird.The invention relates to a method and a system for performing a hydraulic balancing in a heating system with at least two heating surfaces, in particular at least two radiators, wherein the mass flow of a heating fluid is controlled individually by each of the heating surfaces on each of the heating surfaces by means of an electronic thermostatic valve.

Ein System zur Durchführung eines solchen Verfahrens umfasst wenigstens eine von einem Heizfluid durchströmte Heizfläche, insbesondere wenigstens einen Heizkörper, wobei jede Heizfläche ein elektronisches Thermostatventil zur Regelung des Massenstroms durch die Heizfläche in Abhängigkeit der Raumtemperatur aufweist.A system for carrying out such a method comprises at least one heating surface through which a heating fluid flows, in particular at least one heating element, each heating surface having an electronic thermostatic valve for regulating the mass flow through the heating surface as a function of the room temperature.

Hier ist es üblicherweise vorgesehen, dass jedes elektronische Thermostatventil eine eigene Regelung, z. B. intern im Ventil aufweist, um anhand der Raumluft-Sollwert-Temperaturvorgabe durch einen Benutzer und die gemessene Raumlufttemperatur die Öffnungsposition des Ventils einzuregeln. Es können zu diesem Zweck auch mehrere Thermostatventile mit einer übergeordneten Regeleinheit kommunizieren.Here it is usually provided that each electronic thermostatic valve own regulation, z. B. internally in the valve to regulate the opening position of the valve based on the room air setpoint temperature specification by a user and the measured room air temperature. It can communicate for this purpose, several thermostatic valves with a higher-level control unit.

Im Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass eine Vielzahl von Heizflächen in einem Kreislauf angeordnet sind mit einem Wärmeerzeuger, z. B. einer Zentralheizung, um die einzelnen Heizflächen jeweils mit aufgeheiztem Heizfluid zu versorgen. Dabei kann es sich um Einrohr- oder Zweirohrsysteme handeln.In the prior art, it is well known that a plurality of heating surfaces are arranged in a circuit with a heat generator, for. B. a central heating to supply the individual heating surfaces each with heated heating fluid. These can be single-pipe or twin-pipe systems.

Dafür stellt der Wärmeerzeuger, z. B. eine Gas- oder Ölheizung oder Fernwärmeeinrichtung, ein Heizfluid einer vorgegebenen Vorlauftemperatur zur Verfügung, wobei sodann durch eine oder mehrere Umwälzpumpen sicher gestellt wird, dass jede der Heizflächen im Heizungssystem von dem Heizfluid mit der gewählten Vorlauftemperatur durchströmt wird. Die Vorlauftemperatur kann z. B. außentemperaturgeführt sein, eine Nachttemperaturabsenkung aufweisen oder sonstigen grundsätzlich beliebigen Kriterien folgen, die z. B. durch Kennlinien in einem Heizungssystem gespeichert sind.For the heat generator, z. As a gas or oil heating or district heating device, a heating fluid of a predetermined flow temperature available, which is then made sure by one or more circulation pumps, that each of the heating surfaces is flowed through in the heating system of the heating fluid with the selected flow temperature. The flow temperature can be z. B. outside temperature, have a nighttime lowering or other basically any criteria follow, the z. B. are stored by characteristics in a heating system.

Es ist dabei im Stand der Technik weiterhin bekannt, dass die einzelnen Heizflächen innerhalb eines solchen Heizungssystems in Verbindung mit den Rohrleitungen, die zu den einzelnen Heizflächen führen, verschiedene Strömungswiderstände aufweisen können. Hieraus ergibt sich, insbesondere bei gleichzeitig geöffneten Thermostatventilen mehrerer Heizkörper, dass eine Heizfläche mit einem höheren Strömungswiderstand einen geringeren Massenstrom des Heizfluids aufweist als eine Heizfläche mit einem geringeren Strömungswiderstand.It is also known in the prior art that the individual heating surfaces can have different flow resistance within such a heating system in connection with the pipes leading to the individual heating surfaces. It follows, in particular with simultaneously opened thermostatic valves of several radiators that a heating surface with a higher flow resistance has a lower mass flow of the heating fluid than a heating surface with a lower flow resistance.

Gerade in Aufheizphasen eines Heizungssystems, wie sie z. B. nach einer Absenkung der Vorlauftemperatur während der Nacht nach der Beendigung der Nachtabsenkung vorkommen, aber auch während der Zeit der Nachtabsenkung kann dies dazu führen, dass durch Heizflächen mit einem geringeren Strömungswiderstand ein hoher Massenstrom an Heizfluid entsteht, hingegen an solchen Heizflächen mit einem höheren Strömungswiderstand lediglich ein geringer Massenstrom an Heizfluid, so dass bei den letztgenannten Heizflächen, insbesondere Raumheizkörpern, eine hydraulische Unterversorgung festgestellt wird, hingegen bei den erstgenannten Heizflächen bzw. Heizkörpern eine hydraulische Überversorgung. Dies gilt insbesondere dann, wenn hierbei in der Regel mehrere oder sogar alle Thermostatventile der Heizflächen des Heizsystems geöffnet sind.Especially in heating phases of a heating system, as z. B. occur after a reduction in the flow temperature during the night after the end of the night setback, but also during the time of night reduction, this can lead to heating surfaces with a lower flow resistance, a high mass flow of heating fluid is produced, however, on such heating surfaces with a higher Flow resistance only a low mass flow of heating fluid, so that in the latter heating surfaces, in particular space heaters, a hydraulic undersupply is detected, however, in the former heating surfaces or radiators, a hydraulic oversupply. This is especially true when this is usually several or even all the thermostatic valves of the heating surfaces of the heating system are open.

Um solche Missstände auszuräumen, ist es bekannt, einen sogenannten hydraulischen Abgleich durchzuführen, bei welchem die Strömungswiderstände aller Heizflächen bzw. aller Heizkörper oder der gesamten Stränge, in denen Heizflächen/Heizkörper angeordnet sind, für den Fall maximal geöffneter Thermostatventile (zumindest näherungsweise) gleich eingestellt werden. So ist in einer Aufheizphase der z. B. oben genannten Art der Strömungswiderstand an allen Heizflächen gleich, so dass unterschiedliche Versorgungszustände an den einzelnen Heizflächen vermieden werden. Ein solches System wird als hydraulisch abgeglichen bezeichnet.In order to eliminate such maladministration, it is known to perform a so-called hydraulic balancing, in which the flow resistance of all heating surfaces or all radiators or the entire strands, in which heating / radiator elements are arranged in the case of maximum open thermostatic valves (at least approximately) set the same become. So is in a heating of the z. B. above type of flow resistance at all heating surfaces equal, so that different states of supply to the individual heating surfaces are avoided. Such a system is referred to as hydraulically balanced.

Ein solcher hydraulischer Abgleich wird üblicherweise dadurch vorgenommen, dass durch einen Heizungstechniker bei der Installation der Anlage an jeder Heizfläche oder in bestimmten Strangabschnitten des Heizungssystems der Strömungswiderstand individuell eingestellt wird, insbesondere wenn dabei alle Thermostatventile der Heizflächen geöffnet sind. Beispielsweise kann der Strömungswiderstand in der Rücklaufverschraubung von Heizkörpern variabel eingestellt werden oder es kann durch eine sogenannte Voreinstellung der Strömungsquerschnitt in Heizkörperthermostatventilen, insbesondere stufenweise, geändert werden.Such a hydraulic adjustment is usually carried out by the fact that the flow resistance is set individually by a heating engineer when installing the system on each heating surface or in certain strand sections of the heating system, especially if all thermostatic valves of the heating surfaces are opened. For example, the flow resistance in the return fitting of radiators can be set variably or it can be changed by a so-called default, the flow cross-section in radiator thermostatic valves, in particular gradually.

Als nachteilig wird hierbei empfunden, dass die Durchführung eines solchen hydraulischen Abgleichs personal- und zeitintensiv ist und demnach üblicherweise auch entsprechende Kosten hervorruft. Weiterhin ist oftmals eine Rohrnetzberechnung zur Ermittlung der Voreinstellwerte der Ventile erforderlich. Besonders in Bestandsanlagen ist dies kompliziert und in diesem Fall müssen viele Annahmen getroffen werden. Dadurch entsteht eine Ungenauigkeit in den umgesetzten Voreinstellwerten. A disadvantage here is felt that the implementation of such a hydraulic balance is labor-intensive and time-consuming and therefore usually also causes corresponding costs. Furthermore, a piping network calculation for determining the presetting values of the valves is often required. This is complicated especially in existing plants and in this case many assumptions have to be made. This creates an inaccuracy in the converted preset values.

Ein weiterer Nachteil ist, dass ein einmalig durchgeführter hydraulischer Abgleich für einen Arbeitspunkt durchgeführt wird. Als Arbeitspunkt wird üblicherweise der Auslegungszustand genommen, bei dem minimale Außentemperaturbedingungen zugrunde gelegt werden. Da diese Auslegungsbedingungen in der Praxis jedoch nur in den seltensten Fällen eintreten, ist es durchaus möglich, dass der einmalig erfolgte hydraulische Abgleich nur suboptimale Ergebnisse für einen Großteil der Betriebszeit der Anlage erzielt.Another disadvantage is that a one-time performed hydraulic balancing is performed for one operating point. As an operating point usually the design state is taken, are based on the minimum outside temperature conditions. However, as these design conditions rarely occur in practice, it is quite possible that the one-time hydraulic balancing will only produce suboptimal results for much of the plant's operating life.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, mittels denen ein hydraulischer Abgleich durch Einstellung der Heizflächen- und/oder Strangströmungswiderstände eines Heizungssystems vollautomatisch ermöglicht wird und bevorzugt dem aktuellen Arbeitspunkt der Anlage entspricht.It is therefore the object of the invention to provide a method and a system by means of which a hydraulic adjustment by adjusting the Heizflächen- and / or strand flow resistance of a heating system is fully automatic and preferably corresponds to the current operating point of the system.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für jede der Heizflächen, insbesondere jede Heizfläche eines abgeschlossenen System, wie z. B. ein Gebäude oder allgemein einer Liegenschaft bzw. auch einer Wohnung, aus Temperaturmesswerten für jede der Heizflächen ein den Arbeitspunkt der Heizfläche repräsentierender Wert bestimmt und mit einem gespeicherten Vergleichswert der Heizfläche verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichs die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventil elektronisch begrenzt wird.According to the inventive method, this object is achieved in that for each of the heating surfaces, in particular each heating surface of a closed system, such. As a building or generally a property or even an apartment, from temperature readings for each of the heating surfaces, the operating point of the heating surface representing value is determined and compared with a stored comparative value of the heating surface and depending on the comparison, the maximum permissible opening position of the thermostatic valve electronically limited becomes.

Ein System zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist demnach eingerichtet, die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventils zur Herstellung eines hydraulischen Abgleichs zu begrenzen in Abhängigkeit eines Vergleiches zwischen einem den Arbeitspunkt der Heizfläche repräsentierenden Wert und einem gespeicherten Vergleichswert der Heizfläche.A system for carrying out such a method is accordingly set up to limit the maximum permissible opening position of the thermostatic valve for producing a hydraulic adjustment as a function of a comparison between a value representing the operating point of the heating surface and a stored comparative value of the heating surface.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, dass zur Durchführung des Verfahrens bzw. in einem System rein aus Temperaturmesswerten, die während des Betriebs des Systems jederzeit erfasst werden können, mittels Temperatursensoren, ein Wert ermittelt wird, der einen Arbeitspunkt der betrachteten Heizfläche repräsentiert. Es reicht sodann ein einfacher Vergleich aus, um einen hydraulischen Abgleich zu erhalten. Je nach Art des ermittelten Wertes und des Vergleichswertes wird dann eine Begrenzung durchgeführt, wenn z. B. der Wert den Vergleichswert überschreitet oder alternativ unterschreitet.It is essential for the method according to the invention that a value is determined for the implementation of the method or in a system purely from temperature measured values which can be detected at any time during operation of the system by means of temperature sensors, which represents an operating point of the considered heating surface. It then suffices a simple comparison to obtain a hydraulic balance. Depending on the nature of the determined value and the comparison value then a limitation is performed when z. B. the value exceeds the comparison value or alternatively falls short.

Ein solcher Wert kann aus den erfassten Temperaturmesswerten z. B. anhand eines gespeicherten Modells, insbesondere einer gespeicherten Berechnungsvorschrift, in einer Berechnungsvorrichtung ermittelt werden oder sich auch unmittelbar aus den Temperaturmesswerten ergeben, z. B. durch Summen- oder Differenzwertbildung.Such a value can be determined from the recorded temperature measurements z. B. on the basis of a stored model, in particular a stored calculation rule, are determined in a calculation device or also result directly from the temperature readings, z. B. by sum or difference value.

Weiterhin liegt in dem System bzw. zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere in der Berechnungsvorrichtung, ein gespeicherter Vergleichswert vor, der bezogen auf den eingangs genannten berechneten Wert z. B. durch einen Auslegungsnormwert der Heizfläche oder einen davon abhängigen Wert gebildet wird.Furthermore, there is in the system or for carrying out the method, in particular in the calculation device, a stored comparison value, based on the above-mentioned calculated value z. B. is formed by a standard design value of the heating surface or a value dependent thereon.

Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, aus mehreren verschiedenen möglichen Werten auszuwählen um einen Arbeitspunkt der Heizfläche zu repräsentieren.According to the invention, it may be provided to select from a plurality of different possible values in order to represent an operating point of the heating surface.

Beispielsweise kann der durch die Heizfläche fließende aktuelle oder über eine Zeit gefilterte Massenstrom (z. B. Mittelwert) herangezogen werden, der anhand eines gespeicherten Modells berechnet wird. Als Vergleichswert kann dann z. B. ein Grenzmassenstrom herangezogen werden, der an der betrachteten Heizfläche nicht überschritten werden soll und für die Heizfläche gespeichert ist, z. B. in der Berechnungsvorrichtung. Dieser Vergleichswert kann sich z. B. durch den Normmassenstrom am Auslegungspunkt des Heizkörpers ergeben oder einen davon abhängigen Wert.For example, the current flow flowing through the heating surface or filtered over a period of time (eg average value) can be used, which is calculated on the basis of a stored model. As a comparison value can then z. B. a limit mass flow can be used, which should not be exceeded at the considered heating surface and is stored for the heating surface, for. In the computing device. This comparison value can be z. B. result by the standard mass flow at the design point of the radiator or a value dependent thereon.

Ist der festgestellte Wert des Massenstroms größer als der Vergleichswert, so erfolgt erfindungsgemäß eine Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition.If the determined value of the mass flow is greater than the comparison value, according to the invention there is a limitation of the maximum permissible opening position.

Der Vergleichswert, insbesondere der genannte Grenzmassenstrom kann selbst von zumindest einer der gemessenen Temperaturen abhängig sein, z. B. von der Übertemperatur der Heizfläche, insbesondere welche hier die Differenz aus Vorlauf- und Raumtemperatur bezeichnet. Es kann daher vorgesehen sein, den Vergleichswert aus einer Tabelle, Kennlinie oder Berechnungsvorschrift für den Vergleich in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermitteln, z. B. ebenso in der Berechnungsvorrichtung. In einer anderen Ausführung kann die von der Heizfläche aktuelle oder gefilterte Wärmeabgabe als Wert ermittelt werden, z. B. wiederum anhand eines gespeicherten Modells. Als gespeicherter Vergleichswert kann z. B. die Normwärmeabgabe am Auslegungspunkt des Heizkörpers oder ein davon abhängiger Wert oder die theoretisch maximal erreichbare Heizleistung des Heizkörpers herangezogen werden. The comparison value, in particular the said limiting mass flow can itself be dependent on at least one of the measured temperatures, eg. B. from the excess temperature of the heating surface, in particular which here denotes the difference between flow and room temperature. It can therefore be provided to determine the comparison value from a table, characteristic or calculation rule for the comparison as a function of the temperature, for. B. also in the calculation device. In another embodiment, the actual or filtered by the heating surface heat output can be determined as a value, for. B. again based on a stored model. As a stored comparison value can, for. B. the standard heat output at the design point of the radiator or a dependent value or the theoretically maximum achievable heating power of the radiator can be used.

Z. B. ist es möglich für eine gegebene Übertemperatur (Vorlauftemperatur-Raumlufttemperatur) die maximale Heizleistung zu bestimmen, z. B. mittels einer Grenzwertbildung wenn der Massenstrom gegen unendlich geht. In einem solchen Fall ist die Rücklauftemperatur gleich der Vorlauftemperatur. Als Vergleichswert kann man dann einen von der maximal möglichen Heizleistung abhängigen Wert heranziehen. Z. B. könnte man fordern, dass die aktuelle Heizleistung nicht einen Wert von 90% der maximal möglichen Heizleistung überschreitet.For example, it is possible for a given excess temperature (flow temperature room air temperature) to determine the maximum heating power, z. B. by means of a limit value formation when the mass flow goes to infinity. In such a case, the return temperature is equal to the flow temperature. As comparison value one can then use a value dependent on the maximum possible heating power. For example, one could demand that the current heat output does not exceed a value of 90% of the maximum possible heat output.

In einer wiederum anderen Ausführung kann die aktuelle oder gefilterte Steigung der Kennlinie der Heizkörperleistung gegen den Massenstrom oder der Heizkörperleistung gegen den Ventilhub herangezogen werden, insbesondere wobei die Steigung anhand eines gespeicherten Modells berechnet wird.In yet another embodiment, the current or filtered slope of the radiator performance vs. mass flow or radiator performance versus valve lift characteristic may be used, particularly where the slope is calculated from a stored model.

Im Fall wenn die Steigung der Kennlinie Ventilhub gegen Heizkörperleistung genutzt wird, würde kein Modell benötigt. Aus den Messwertpaaren von Ventilhub und Heizkörperleistung kann eine Kennlinie rekonstruiert werden, deren Steigung numerisch ermittelt werden kann.In the case when the slope of the characteristic valve lift against radiator power is used, no model would be needed. From the measured value pairs of valve lift and radiator output, a characteristic curve can be reconstructed whose slope can be determined numerically.

Dieser auf der Steigung basierender Ausführung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Heizkörperleistung nichtlinear ist und sich für hohe Massenströme oder auch große Ventilhübe eine Abflachung der Leistungskurve ergibt, somit deren Steigung stark abnimmt.This slope-based design is based on the consideration that the radiator performance is non-linear and results in a flattening of the power curve for high mass flows or even large valve lifts, thus their slope decreases sharply.

Auf der Leistungskurve, insbesondere auf derjenigen für die Auslegungsvorlauftemperatur, wird für das Verfahren die Steigung eines gewünschten Arbeitspunktes festgelegt, die während des Betriebs nicht unterschritten werden soll. Als Vergleichswert kann eine solche Grenzsteigung festgelegt werden in Abhängigkeit der Steigung der Heizkörperleistungskurve am Auslegungspunkt. Z. B. kann als Grenzsteigung diejenige Steigung ermittelt werden, die bei doppeltem Auslegungsmassenstrom vorliegt. Zumindest sollte die Grenzsteigung kleiner gleich der Steigung am Auslegungspunkt sein. Wir bei dem Vergleich festgestellt, dass die aktuelle oder gefilterte Steigung kleiner ist als der Vergleichswert, so erfolgt wiederum die erfindungsgemäße Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition.On the power curve, in particular on that for the design flow temperature, the slope of a desired operating point is set for the process, which should not be exceeded during operation. As a comparison value, such a limit gradient can be determined as a function of the slope of the radiator performance curve at the design point. For example, the gradient which is present at twice the design mass flow can be determined as a limit gradient. At least the limit slope should be less than or equal to the slope at the design point. We found in the comparison that the current or filtered slope is smaller than the comparison value, so again the inventive limitation of the maximum permissible opening position.

In wieder einer anderen Ausführung kann es vorgesehen sein, die Temperaturspreizung der Heizfläche, d. h. die Differenz zwischen Vor- und Rücklauf der Heizfläche durch Messung der Vor- und Rücklauftemperatur bestimmt wird. Die aktuelle oder gefilterte Spreizung kann mit einem Vergleichswert verglichen werden. Ist die Spreizung kleiner als der Vergleichswert, so erfolgt die Begrenzung. Der Vergleichswert kann hier z. B. ermittelt werden basierend auf einem Grenzmassenstrom, wie er zur ersten Ausführung erwähnt wurde.In yet another embodiment, it may be provided that the temperature spread of the heating surface, d. H. the difference between flow and return of the heating surface is determined by measuring the flow and return temperatures. The current or filtered spread can be compared to a comparison value. If the spread is smaller than the comparison value, then the limitation occurs. The comparison value can here z. B. are determined based on a limit mass flow, as mentioned for the first embodiment.

Der Kerngedanke der Erfindung beruht darauf, zu vermeiden, dass die betrachtete Heizfläche hinsichtlich des berechneten Werts, der den Arbeitspunkt repräsentiert, den gespeicherten oder berechenbaren Vergleichswert nicht über- oder unterschreitet, je nachdem welcher Wert herangezogen wird, da bekannt ist, dass hierdurch aufgrund bekannter Nichtlinearitäten einer Heizfläche kein weiterer Vorteil bei der Beheizung von Räumen erzielt wird, vielmehr ein Nachteil darin zu erkennen ist, dass anderenfalls die verbleibenden Heizflächen des Heizungssystems hydraulisch und somit energetisch unterversorgt sind.The core idea of the invention is based on avoiding that the considered heating surface with respect to the calculated value, which represents the operating point, does not exceed or fall short of the stored or computable comparison value, depending on which value is used, since it is known that this is due to known Nonlinearities of a heating surface no further advantage in the heating of rooms is achieved, but a drawback is to recognize that otherwise the remaining heating surfaces of the heating system are hydraulically and thus energetically underserved.

Wird demnach bei der Berechnung und dem nachfolgenden Vergleich festgestellt, dass beispielsweise der durch die Heizfläche fließende Massenstrom größer ist als der Grenzmassenstrom, für den die Heizfläche ausgerichtet ist oder der Wert der Wärmeabgabe größer ist als die Grenzwärmeabgabe der Heizfläche bzw. Grenzwärmeleistung, oder die Steigung kleiner ist als die Grenzsteigung oder die Spreizung kleiner ist als die Grenzspreizung so erfolgt eine automatische Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition des Thermostatventils, so dass hierdurch der Strömungswiderstand der betrachteten Heizfläche vergrößert und somit die maximal mögliche Wärmeabgabe, bezogen auf eine Auslegungsvorlauftemperatur bzw. der maximal durch diese Heizfläche fließende Massenstrom des Heizfluids in gleicher Weise begrenzt ist.Accordingly, it is found in the calculation and the subsequent comparison that, for example, the mass flow flowing through the heating surface is greater than the limiting mass flow for which the heating surface is aligned or the value of the heat output is greater than the limit heat output of the heating surface or the slope is smaller than the limit slope or the spread is smaller than the boundary spread so there is an automatic limitation of the maximum permissible opening position of the thermostatic valve, thereby increasing the flow resistance of the considered heating surface and thus the maximum possible heat output, based on a design flow temperature or the maximum by this heating surface flowing mass flow of the heating fluid is limited in the same way.

Insbesondere wird so erreicht, dass bei einer Begrenzung der maximalen Öffnungsposition eines Thermostatventils auf einen Wert, der bedingt, dass der überwachte Wert einem Vergleich mit dem Vergleichswert standhält, eine gleichmäßige hydraulische Versorgung aller im Heizsystem vorliegenden Heizflächen erzielt wird und somit ein automatischer hydraulischer Abgleich erreicht ist, der sich an Änderungen des Arbeitspunktes der Anlage anpasst. Überversorgungszustände an einzelnen Heizflächen und damit Unterversorgungszustände an anderen Heizflächen werden verhindert, da an den überversorgten Heizflächen, bei denen dieser Überversorgungszustand anhand des zuvor beschriebenen Vergleichs festgestellt wird, eine künstliche Versorgungsbeschränkung initiiert wird. In particular, it is achieved that when limiting the maximum opening position of a thermostatic valve to a value that requires that the monitored value withstands comparison with the comparison value, a uniform hydraulic supply of all present in the heating system heating surfaces is achieved, thus achieving an automatic hydraulic balancing is that adapts to changes in the operating point of the plant. Over supply conditions at individual heating surfaces and thus under supply conditions at other heating surfaces are prevented because an artificial supply restriction is initiated at the over-supplied heating surfaces in which this over-supply state is determined on the basis of the comparison described above.

Die Begrenzung der Öffnungsposition des jeweils betrachteten Thermostatventils erfolgt dabei elektronisch, so dass diese Begrenzung autark, z. B. durch das Heizungssystem oder das Thermostatventil selbst vorgenommen werden kann, ohne dass es hierfür eines personellen Einsatzes bedarf.The limitation of the opening position of each considered thermostatic valve is carried out electronically, so that this limit is self-sufficient, z. B. by the heating system or the thermostatic valve itself can be made without this requires a staff deployment.

Die Begrenzung kann z. B. so erfolgen, dass eine bislang gespeicherte maximale zulässige Öffnungsposition mit jeder Begrenzung stufenweise verringert wird, z. B. um einen absoluten Betrag oder auch um einen relativen Betrag, z. B. um einen bestimmten Prozentsatz. Bei der Iteration des Verfahrens erfolgt somit in jedem Iterationsschritt eine Begrenzung, bis dass der überwachte Wert dem Vergleich standhält, somit also keine weitere Begrenzung nötig wird.The limitation can z. B. be done so that a previously stored maximum allowable opening position is gradually reduced with each limitation, z. B. by an absolute amount or by a relative amount, z. B. by a certain percentage. During the iteration of the method, there is thus a limit in each iteration step until the monitored value withstands the comparison, thus no further limitation is necessary.

So ist es demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Thermostatventil wenigstens einiger, bevorzugt aller Heizflächen eines solchen Heizungssystems, seinen Öffnungsquerschnitt nur insoweit verändern kann, dass dieser aufgrund der elektronischen Begrenzung höchstens bis zu der elektronisch festgelegten, maximal zulässigen Öffnungsposition aufgesteuert wird, nicht jedoch darüber hinaus, selbst wenn das betrachtete Thermostatventil rein aufgrund seiner physikalisch gegebenen Möglichkeiten eine noch weitere Öffnung ermöglichen könnte. Diese weitere Öffnung wird durch die elektronische Begrenzung verhindert.Thus, it is accordingly provided according to the invention that a thermostatic valve of at least some, preferably all heating surfaces of such a heating system, its opening cross section can only change so far that this is turned on due to the electronic limit at most up to the electronically fixed, maximum allowable opening position, but not beyond even if the considered thermostatic valve could allow even further opening purely due to its physically given possibilities. This further opening is prevented by the electronic limitation.

So wird in einer Einzelraumregelung zur Regelung der Raumtemperatur mittels eines Thermostatventils an einer betreffenden Heizfläche dieses Raumes nur jeweils eine solche Öffnungsposition des Thermostatventils innerhalb von dessen Regelung zugelassen, die zwischen der maximal geschlossenen Position oder einer minimalen Frostschutzposition und der im Zuge der Berechnung und den Vergleich festgelegten maximalen Öffnungsposition liegt. Die aktuelle Öffnungsposition eines Thermostatventil kann dabei z. B. messtechnisch erfasst werden, z. B. durch Messen des Hubs des Ventilstellglieds, z. B. mittels Dehnungsmessstreifen oder auf ähnliche Weise oder durch ein elektronisches Feedback des Ventilstellglieds. Die aktuelle Öffnungsposition kann so jederzeit ermittelt werden.Thus, in an individual room control for regulating the room temperature by means of a thermostatic valve on a relevant heating surface of this room only one such opening position of the thermostatic valve allowed within its control, between the maximum closed position or a minimum frost protection position and in the course of calculation and comparison fixed maximum opening position. The current opening position of a thermostatic valve can be z. B. metrologically detected, z. B. by measuring the stroke of the valve actuator, z. B. by means of strain gauges or in a similar manner or by an electronic feedback of the valve actuator. The current opening position can be determined at any time.

Das weitere Aufsteuern eines solchen Thermostatventil kann dann nur erfolgen, wenn z. B. die aktuelle Öffnungsposition kleiner ist als die gespeicherte maximal zulässige Öffnungsposition. Hierfür kann ein Thermostatventil einen elektronisch abfragbaren Speicher aufweisen, in dem die maximal zulässige Öffnungsposition gespeichert ist und nach einer Berechnung geändert werden kann, z. B. durch Überschreiben des alten Werts mit einem neuen.The further control of such a thermostatic valve can only be done if z. B. the current opening position is smaller than the stored maximum permissible opening position. For this purpose, a thermostatic valve having an electronically interrogatable memory in which the maximum permissible opening position is stored and can be changed after a calculation, for. For example, by overwriting the old value with a new one.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann es dabei vorgesehen sein, dass der eingangs genannte Wert berechnet wird durch Lösung der statischen oder dynamischen Heizkörpergleichung in Abhängigkeit von mehreren gemessenen Temperaturen. Hierbei können in die Heizkörpergleichung, die dem Fachmann bekannt sind, weitere Parameter, wie z. B. der Wärmeübertragungskoeffizient der Heizfläche und/oder der Heizkörperexponent eingehen. Solche Parameter können variabel, d. h. vorgebbar sein oder auch fest in der Gleichung für eine Berechnung berücksichtigt sein.In a preferred embodiment, it may be provided that the above-mentioned value is calculated by solving the static or dynamic radiator equation as a function of a plurality of measured temperatures. In this case, in the radiator equation, which are known in the art, further parameters such. B. enter the heat transfer coefficient of the heating surface and / or the radiator exponent. Such parameters can be variable, d. H. be predeterminable or be taken into account in the equation for a calculation.

Zur Berechnung des genannten Wertes, in bevorzugter Ausführung des durch die Heizfläche fließenden Massenstroms, der Wärmeabgabe der Heizfläche, der Steigung oder der Spreizung können mit Bezug auf die betrachtete Heizfläche die Vorlauftemperatur und/oder die Raumlufttemperatur des durch die Heizfläche geheizten Raumes und die Heizflächen- und/oder Rücklauftemperatur und/oder die Außentemperatur gemessen werden, wofür in dem genannten System zur Durchführung des Verfahrensentsprechende Temperatursensoren am Vorlauf der Heizfläche und/oder am Vorlauf des Heizungsstrangs und/oder am Rücklauf der Heizfläche und/oder im Raum und/oder direkt an der Heizfläche und/oder an der Außenhülle des Gebäudes angeordnet sein können.In order to calculate said value, in a preferred embodiment of the mass flow flowing through the heating surface, the heat output of the heating surface, the slope or the spread, the flow temperature and / or the room air temperature of the space heated by the heating surface and the heating surface area can be determined with reference to the considered heating surface. and / or the return temperature and / or the outside temperature are measured, for which in the said system for carrying out the method corresponding temperature sensors on the flow of the heating surface and / or the flow of the heating strand and / or on the return of the heating surface and / or in space and / or directly to the heating surface and / or can be arranged on the outer shell of the building.

Die Vorlauftemperatur kann durch die Heizkurve eindeutig einer Außentemperatur zugeordnet werden. Dadurch ist es ebenfalls denkbar, eine Kombination von Außentemperatur und Raumtemperatur (anstelle der Differenz von Vorlauf- und Raumtemperatur) zu betrachten um eine Kennline für eine Begrenzung zu rekonstruieren.The flow temperature can be assigned by the heating curve clearly an outside temperature. As a result, it is also conceivable to use a combination of outside temperature and room temperature (instead of the Difference between flow and room temperature) in order to reconstruct a characteristic curve for a boundary.

Solche Temperatursensoren können bei einem erfindungsgemäßen System bzw. bei der Durchführung des Verfahrens separat vorgesehen sein, bevorzugt werden jedoch Sensoren eingesetzt, die ohnehin an Komponenten des Heizungssystems, wie z. B. am Heizkörper (z. B. in einem Heizkostenverteiler) oder am Thermostatventil vorhanden sind.Such temperature sensors may be provided separately in a system according to the invention or in carrying out the method, but preferably sensors are used, which in any case to components of the heating system, such. B. on the radiator (eg in a heat cost allocator) or on the thermostatic valve are present.

Mit Hilfe der erfassten Temperaturen, insbesondere mindestens mit der Vorlauftemperatur, der Raumlufttemperatur und alternativ entweder der Heizflächen- oder Rücklauftemperatur kann über die vorgenannte Heizkörpergleichung der verfahrensmäßig zu berücksichtigende Wert berechnet und sodann mit dem Vergleichswert verglichen werden.With the help of the detected temperatures, in particular at least with the flow temperature, the room air temperature and alternatively either the Heizflächen- or return temperature can be calculated via the aforementioned radiator equation of the method to be considered value and then compared with the comparison value.

Hierbei kann es z. B. vorgesehen sein, dass eine jeweilige Heizfläche einen Heizkostenverteiler aufweist, der üblicherweise dafür eingesetzt ist, die Wärmeabgabe an der betreffenden Heizfläche zu erfassen und einen internen Zähler in Abhängigkeit der Wärmeabgabe hochzuzählen, um so, insbesondere über einen Abrechnungszeitraum, die insgesamt angefallenen Heizkosten unter den einzelnen Parteien einer Liegenschaft verteilen zu können.This can be z. B. be provided that a respective heating surface has a heat cost allocator, which is usually used to detect the heat output to the relevant heating surface and to count up an internal counter depending on the heat output, so in particular over a billing period, the total incurred heating costs to be able to distribute the individual parties to a property.

Ein solcher Heizkostenverteiler kann ohnehin vorhanden sein und für die Belange der Erfindung eingesetzt werden, indem ein solcher zumindest einen Teil der insgesamt benötigten Temperaturmesswerte für die Berechnung zu Verfügung stellt.Such a heat cost allocator can already be present and used for the interests of the invention, by providing at least a part of the total required temperature measured values for the calculation.

Ebenso besteht die Möglichkeit die Raumlufttemperatur mittels eines im Raum angeordneten Rauchwarnmelders zu erfassen und für die Berechnung zur Verfügung zu stellen.It is also possible to detect the room air temperature by means of a smoke detector arranged in the room and make it available for the calculation.

Für das erfindungsgemäße Verfahren und System kann ein solcher Heizkostenverteiler oder Rauchwarnmelder bevorzugt eingesetzt werden, um insbesondere mit einem von dessen Temperatursensoren beispielsweise die Raumlufttemperatur in dem Raum der betrachteten Heizfläche zu messen oder aber auch um (im Fall des Heizkostenverteilers) die Raumlufttemperatur aus der gemessenen Heizflächentemperatur zu extrapolieren.For the method and system according to the invention, such a heat cost allocator or smoke detector can preferably be used to measure in particular with one of its temperature sensors, for example, the room air temperature in the space of the considered heating surface or also (in the case of Heizkostenverteilers) the room air temperature from the measured Heizflächentemperatur to extrapolate.

Ebenso kann für die Durchführung des Verfahrens unmittelbar die Heizflächentemperatur, die mit einem solchen Heizkostenverteiler bzw. dessen Temperatursensor erfasst wird, herangezogen werden. Die Raumlufttemperatur kann durch einen separaten Raumlufttemperatursensor erfasst werden, z. B. auch den eines Rauchwarnmelders.Likewise, for carrying out the method directly the heating surface temperature, which is detected with such a heat cost allocator or its temperature sensor, are used. The room air temperature can be detected by a separate room air temperature sensor, for. B. also a smoke alarm.

Um die für die Berechnung benötigten Temperaturmesswerte weiterhin bereitzustellen, kann es vorgesehen sein, dass die Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur und/oder Raumlufttemperatur durch Temperatursensoren des jeweiligen Thermostatventils gemessen werden und die Heizflächen- und/oder Rücklauftemperatur und/oder Raumlufttemperatur durch einen Temperatursensor eines der Heizfläche zugeordneten Heizkostenverteilers gemessen wird und/oder die Raumlufttemperatur durch einen Rauchwarnmelder gemessen wird.In order to continue to provide the temperature measured values required for the calculation, it can be provided that the flow and / or return temperature and / or room air temperature are measured by temperature sensors of the respective thermostatic valve and the Heizflächen- and / or return temperature and / or room air temperature by a temperature sensor of a the heating surface associated heating cost allocator is measured and / or the room air temperature is measured by a smoke alarm.

So ergänzen sich Thermostatventil und Heizkostenverteiler und/oder Rauchwarnmelder bei einem solchen erfindungsgemäßen System insoweit, als dass zur Berechnung des jeweils interessierenden Wertes, wie beispielsweise des Massenstroms oder der Wärmeabgabe der Heizfläche, der Steigung oder der Spreizung die nötigen Temperaturmesswerte jeweils zu einem Teil von beiden Systemeinheiten, d. h. Thermostatventil und Heizkostenverteiler und/oder Rauchwarnmelder beigetragen werden.Thus, thermostatic valve and heat cost allocator and / or smoke detectors complement in such a system according to the invention insofar as to calculate the respective value of interest, such as the mass flow or the heat output of the heating surface, the slope or spreading the necessary temperature readings each to a part of both System units, d. H. Thermostat valve and heat cost allocators and / or smoke detectors are contributed.

Hierbei kann es in einer Ausführung vorgesehen sein, dass die Heizflächen- und/oder Rücklauftemperatur von dem jeweiligen Heizkostenverteiler z. B. per Funk an das jeweilige Thermostatventil kommuniziert wird und die Berechnung des interessierenden Wertes anhand wenigstens eines weiteren, vom Thermostatventil beigesteuerten Temperaturmesswertes, hier insbesondere der Vorlauftemperatur, mittels des gespeicherten Modells, z. B. durch das Thermostatventil vorgenommen wird. Ergänzend oder alternativ kann die Raumlufttemperartur z. B. per Funk von einem Rauchwarnmelder an das Thermostatventil kommuniziert werden.It may be provided in one embodiment that the Heizflächen- and / or return temperature of the respective heating cost allocator z. B. is communicated by radio to the respective thermostatic valve and the calculation of the value of interest on the basis of at least one further, contributed by the thermostatic valve temperature reading, in particular the flow temperature, by means of the stored model, eg. B. is made by the thermostatic valve. Additionally or alternatively, the indoor air temperature z. B. be communicated by radio from a smoke detector to the thermostatic valve.

Dies bedeutet, dass das Thermostatventil eine interne Intelligenz, z. B. einen Mikroprozessor mit einem darin ablaufenden Programm aufweist, mittels dem die Berechnung z. B. anhand eines gespeicherten Modells und der insgesamt zur Verfügung gestellten Temperaturmesswerte vorgenommen wird, wobei in dieser Ausführung durch eine Empfangseinheit des Thermostatventils von außen wenigstens ein Temperaturmesswert durch den in der Umgebung des Thermostatventils angeordneten Heizkostenverteiler erfasst wird. Hier umfasst demnach das Thermostatventil eine Berechnungsvorrichtung.This means that the thermostatic valve has an internal intelligence, eg. B. has a microprocessor with a running program therein, by means of which the calculation z. B. based on a stored model and the total temperature readings provided, wherein in this embodiment by a receiving unit of the thermostatic valve from the outside at least one temperature reading is detected by the disposed in the vicinity of the thermostatic valve heat cost allocator. Here, accordingly, the thermostatic valve comprises a computing device.

Dabei kann zur Übertragung des Messwertes per Funk grundsätzlich die in dem Heizkostenverteiler und/oder Rauchwarnmelder ohnehin vorhandene Sendevorrichtung verwendet werden, die ansonsten üblicherweise zum Einsatz kommt, um die internen Zählerstände des Heizkostenverteilers zum Zweck der „Ablesung” zu versenden, z. B. an stationäre oder mobile Empfangseinheiten.In this case, to transmit the measured value by radio basically in the Heizkostenverteiler and / or smoke detectors existing transmitting device can be used, which is otherwise usually used to send the internal meter readings of the heat cost allocators for the purpose of "reading", z. B. to stationary or mobile receiving units.

Hierbei kann es aufgrund der großen Nähe zwischen Thermostatventil und Heizkostenverteiler, insbesondere im Bereich von wenigen Metern, vorgesehen sein, dass zur Schonung der internen Energiequelle des Heizkostenverteilers das Versenden des oder der betreffenden Temperaturmesswerte vom Heizkostenverteiler an das Thermostatventil mit einer gegenüber dem Normalbetrieb (reiner Kostenerfassungsbetrieb) des Heizkostenverteilers reduzierten Sendeleistung erfolgt.In this case, due to the close proximity between thermostatic valve and heat cost allocator, especially in the range of a few meters, be provided that to save the internal energy source of the heat cost allocator sending the or the relevant temperature readings from the heat cost allocator to the thermostatic valve with respect to the normal operation (pure cost-recording ) of the heat cost allocator reduced transmission power.

Eine solche reduzierte Sendeleistung schont demnach die Energiereserven des Heizkostenverteilers, ist dennoch ausreichend, um die kurze Distanz zwischen Thermostatventil und Heizkostenverteiler zu überbrücken.Such reduced transmission power thus spares the energy reserves of the heat cost allocator, but is still sufficient to bridge the short distance between thermostatic valve and heat cost allocator.

Ebenso kann eine separate Sendevorrichtung im Heizkostenverteiler vorgesehen sein, um Temperaturmesswerte an das Thermostatventil zu kommunizieren.Likewise, a separate transmitting device may be provided in the heat cost allocator to communicate temperature readings to the thermostatic valve.

In einer anderen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, dass die Vorlauf- und/oder Raumlufttemperatur z. B. vom Thermostatventil und/oder einem Rauchwarnmelder an den Heizkostenverteiler, insbesondere per Funk kommuniziert werden und die Berechnung z. B. anhand eines gespeicherten Modells durch den Heizkostenverteiler vorgenommen wird, wofür sodann dieser eine Berechnungsvorrichtung umfasst und der dann nach der Berechnung und einem Vergleich einen Wert zur Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition an das Thermostatventil zurückkommuniziert, insbesondere wiederum per Funk.In another embodiment, it may also be provided that the flow and / or room air temperature z. B. from the thermostatic valve and / or a smoke detector to the heat cost allocator, in particular by radio communication and the calculation z. B. is carried out on the basis of a stored model by the heat cost allocator, what then this includes a calculation device and then back to the calculation and a comparison, a value for limiting the maximum permissible opening position back to the thermostatic valve, in particular again by radio.

Hier kann es demnach vorgesehen sein, dass die elektronische Intelligenz, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, durch den Heizkostenverteiler zur Verfügung gestellt wird, somit dieser die Berechnung anhand der zur Verfügung gestellten Temperaturmesswerte vornimmt, dann jedoch im Gegensatz zur vorherigen Ausführung einen die maximal zulässige Öffnungsposition repräsentierenden Wert an das Thermostatventil kommuniziert.Accordingly, it may be provided here that the electronic intelligence, in particular in the form of a microprocessor, is provided by the heat cost allocator, thus making the calculation on the basis of the temperature measured values provided, but then, in contrast to the previous embodiment, the maximum permissible opening position representing value to the thermostatic valve communicates.

In der vorher genannten Ausführung bedarf es einer solchen Kommunikation nicht, da das Thermostatventil die Berechnungsintelligenz aufweist und insoweit ein gegebenenfalls neu berechneter maximal zulässiger Öffnungswert des Thermostatventils nach der Berechnung unmittelbar in dem Thermostatventil vorliegt und für die elektronische Begrenzung herangezogen werden kann z. B. durch Abspeichern in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich.In the aforementioned embodiment, such communication is not required, since the thermostatic valve has the Computationsintelligencez and insofar as an optionally recalculated maximum allowable opening value of the thermostatic valve after calculation is present directly in the thermostatic valve and can be used for electronic limitation z. B. by storing in a dedicated memory area.

In einer anderen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass die Temperaturmesswerte von einem elektronischen Thermostatventil und/oder dem Heizkostenverteiler an eine separate, z. B. zentrale Berechnungsvorrichtung kommuniziert werden, z. B. per Funk oder auch kabelgebunden. Es kann sich z. B. um eine Berechnungsvorrichtung handeln, die in ein Netzwerk mit Thermostatventilen und/oder Heizkostenverteilern der jeweiligen Heizflächen eingebunden ist oder ein externes Rechenzentrum.In another embodiment, it may also be provided that the temperature measured values from an electronic thermostatic valve and / or the heat cost allocator to a separate, z. B. central computing device are communicated, for. B. by radio or wired. It can be z. B. be a computing device, which is integrated into a network with thermostatic valves and / or heat cost allocators of the respective heating surfaces or an external data center.

Diese Berechnungsvorrichtung umfasst das gespeicherte Modell und berechnet den genannten Wert, z. B. den Massenstrom durch die betrachtete Heizfläche oder deren Wärmeabgabe oder die Steigung oder die Spreizung zum Zweck des Vergleichs. Der jeweilige Vergleichswert kann dabei z. B. in der Berechnungsvorrichtung für alle angeschlossenen Heizflächen vorliegen oder zum Zweck des Vergleichs von dem Thermostatventil oder dem Heizkostenverteiler einer jeweiligen Heizfläche ebenfalls durch Kommunikation an die Berechnungsvorrichtung bereit gestellt werden. Sofern die Berechnungsvorrichtung im Rahmen des Vergleichs feststellt, dass die maximal zulässige Öffnungsposition zu begrenzen ist, kommuniziert diese einen entsprechenden neuen Wert zur Begrenzung an das jeweilige Thermostatventil zurück.This calculation device comprises the stored model and calculates said value, e.g. B. the mass flow through the considered heating surface or its heat dissipation or the slope or the spread for the purpose of comparison. The respective comparison value can be z. B. in the calculation device for all connected heating surfaces or for the purpose of comparison of the thermostatic valve or the heat cost allocator of a respective heating surface are also provided by communication to the computing device. If the calculation device determines in the context of the comparison that the maximum permissible opening position is to be limited, it communicates a corresponding new value for limiting back to the respective thermostatic valve.

In allen vorher genannten Ausführungen kann es vorgesehen sein, dass eine Berechnung des genannten Werts und der Vergleich oder eine Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition des Thermostatventils jeweils nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer oder zuvor bestimmten Zeiten, somit bevorzugt jeweils periodisch und insbesondere einmal täglich erfolgt oder erfolgt, wenn Änderungen an der Vorlauftemperatur und/oder der Raumlufttemperatur ergeben, z. B. durch benutzerseitige Einstellungen oder durch Vorgaben der Heizungsanlage.In all previously mentioned embodiments, it may be provided that a calculation of said value and the comparison or a limitation of the maximum permissible opening position of the thermostatic valve in each case after a predetermined period of time or previously determined times, thus preferred in each case periodically and in particular once a day takes place or takes place if changes to the flow temperature and / or the room air temperature result, for. B. by user-side settings or by specifications of the heating system.

Eine Berechnung kann z. B. erfolgen aus mehreren, während der vorgenannten vorbestimmten Zeitdauer und/oder vor der genannten Zeit gesammelten Temperaturmesswerten. So können zwar beispielsweise die für die Berechnung notwendigen Temperaturmesswerte mit kleinerer Periodizität als die vorbestimmte Zeitdauer, z. B. über einen Tag mehrfach erfasst werden, die Begrenzung der maximalen Öffnungsposition und somit z. B. das Einschreiben eines diese Position repräsentierenden Wertes in das Thermostatventil in einen dafür vorgesehenen Speicherbereich erfolgt hingegen nur mit der eingangs genannten Periodizität, wie beispielsweise einmal täglich. Dies reduziert ein gegebenenfalls nachteiliges, zu häufiges Ändern der Strömungswiderstände innerhalb eines Heizungssystems.A calculation can z. B. take place from a plurality of during the aforementioned predetermined time period and / or collected before the said time temperature readings. For example, although the temperature measured values necessary for the calculation with a smaller periodicity than the predetermined time duration, eg. B. be detected several times over a day, the limitation of the maximum opening position and thus z. B. the writing of a value representing this position in the thermostatic valve in a designated memory area, however, takes place only with the aforementioned periodicity, such as once a day. This reduces an optionally disadvantageous, too frequent change of the flow resistance within a heating system.

Dabei kann es auch weiterhin vorgesehen sein, dass die maximal zulässige Öffnungsposition erst dann begrenzt wird, wenn ein Überschreiten, insbesondere ein mehrfaches Überschreiten um einen gespeicherten Grenzwert und/oder über ein voreingestelltes Zeitintervall hinaus festgestellt wird.In this case, it can also be provided that the maximum permissible opening position is limited only when an exceeding, in particular a multiple overshoot is detected by a stored limit value and / or beyond a preset time interval.

So wird hierdurch sicher gestellt, dass nicht sofort bei einem einmaligen oder bereits bei einem sehr kleinen Überschreiten des Vergleichswertes durch den berechneten Wert eine Begrenzung erfolgt, sondern in einer Ausführung erst dann, wenn dieses Überschreiten eine bestimmte Größenordnung aufweist, das Überschreiten somit um einen bestimmten, als Grenzwert gespeicherten Betrag erfolgt und/oder mehrfach erfolgt und/oder über eine bestimmte Dauer erfolgt.In this way, it is ensured that a limitation does not occur immediately in the case of a one-time or even a very small crossing of the comparison value, but in one embodiment only when this crossing has a certain magnitude, the crossing thus exceeds a certain one , Amount stored as a limit occurs and / or occurs multiple times and / or takes place over a certain period.

Bei der Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition des Thermostatventils kann es vorgesehen sein, dass zur Einhaltung eines minimalen Massenflusses nach unten hin eine minimale Öffnungsposition nicht unterschritten wird. So können Funktionen, wie beispielsweise die Sicherung gegen Einfrieren, durch einen solchen hierdurch erzeugten minimalen Massenstrom sicher gestellt werden.When limiting the maximum permissible opening position of the thermostatic valve, it may be provided that to maintain a minimum mass flow downwards, a minimum opening position is not exceeded. Thus, functions such as the protection against freezing can be ensured by such a minimum mass flow generated thereby.

Es kann weiterhin in dem Verfahren vorgesehen sein, dass die maximal zulässige Öffnungsposition nach einer vorherigen Begrenzung, d. h. Reduktion wiederum erhöht wird, insbesondere dann, wenn der Wert, der aus der Berechnung anhand des gespeicherten Modells hervorgeht, den Vergleichswert unterschreitet, insbesondere in analoger Art, wie zuvor genannt, um einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und/oder für die Dauer eines voreingestellten Zeitintervalls unterschreitet.It may further be provided in the method that the maximum permissible opening position after a previous limitation, i. H. Reduction is again increased, in particular if the value resulting from the calculation based on the stored model, the comparison value falls short, in particular in an analogous manner, as mentioned above, by a predetermined threshold and / or falls below for the duration of a preset time interval ,

So wird sicher gestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht zwangsläufig immer nur eine Reduktion der maximal zulässigen Öffnungsposition vornimmt, die das Thermostatventil einnehmen darf, so dass sich ändernde Strömungsbedingungen, die sich durch geänderte Bedingungen im gesamten Heizungssystem ergeben, ebenso Berücksichtigung finden können.This ensures that the method according to the invention does not necessarily always only reduce the maximum permissible opening position that the thermostatic valve is allowed to assume, so that changing flow conditions resulting from changed conditions in the entire heating system can also be taken into account.

Beispielsweise wird festzustellen sein, dass in einer Situation, wenn viele Heizflächen durch Reduktion des Öffnerquerschnittes am Thermostatventil einen hohen Strömungswiderstand aufweisen, eine im Heizungssystem eingesetzte Pumpe ihren gesamten Massenstrom durch eine Heizfläche fördert mit weit geöffneten Thermostatventil, so dass hier das erfindungsgemäße Verfahren mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Überversorgungszustand durch Berechnung des heranzuziehenden Wertes und Vergleich feststellt und die maximale Öffnungsposition des Thermostatventils dieser überversorgten Heizfläche elektronisch begrenzt.For example, it will be noted that in a situation where many heating surfaces have a high flow resistance by reducing the opener cross-section on the thermostatic valve, a pump used in the heating system delivers its entire mass flow through a heating surface with the thermostat valve wide open, so that the method of the invention is highly probable determines an over-supply condition by calculating the value to be used and comparison, and electronically limits the maximum opening position of the thermostatic valve of this over-supplied heating surface.

In einer späteren anderen Situation, wenn eine Vielzahl von Heizflächen z. B. durch eine Änderung von deren Thermostatventilstellungen einen höheren Massenstrom zulassen und sich somit der Massenstrom der zuvor betrachteten Pumpe gleichmäßiger auf mehrere Heizflächen aufteilt, wird sich hingegen ergeben, dass bei derjenigen Heizfläche, bei der zuvor die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventils stark reduziert wurde, sich eine Überschreitung des Normmassenstroms oder der Normwärmeabgabe selbst dann nicht mehr ergeben würde, wenn das Thermostatventil eine höhere als die aktuell maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventils aufweist.In a later other situation, when a plurality of heating surfaces z. B. allow by a change of their thermostatic valve positions a higher mass flow and thus the mass flow of the previously considered pump more evenly divided on several heating surfaces, however, will be found that in those heating surface in which previously the maximum permissible opening position of the thermostatic valve has been greatly reduced, An excess of the standard mass flow or the standard heat output would not arise even if the thermostatic valve has a higher than the current maximum permissible opening position of the thermostatic valve.

Aus dieser Situation ergibt sich, dass die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventils an einer bestimmten Heizfläche kein konstanter Wert ist, sondern von Rahmenbedingungen im Heizsystem abhängt und z. B. für den beschriebenen Zustand wiederum vergrößert werden kann, ohne dass die Gefahr einer Überversorgung dieser Heizfläche und einer Unterversorgung anderer Heizflächen gegeben ist.From this situation it follows that the maximum permissible opening position of the thermostatic valve at a certain heating surface is not a constant value, but depends on conditions in the heating system and z. B. for the described state, in turn, can be increased without the risk of oversupply this heating surface and a shortage of other heating surfaces is given.

Durch das Reduzieren der maximal zulässigen Öffnungsposition und auch das Wiedererhöhen der maximal zulässigen Öffnungsposition im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die vorbeschriebene Art und Weise wird somit sicher gestellt, dass im Zeitrahmen einer eingestellten Regelzeit, wie beispielsweise einmal täglich oder auch mehrfach täglich ein Heizungssystem an den einzelnen Heizflächen automatisch hinsichtlich der jeweiligen Strömungsquerschnitte optimiert wird. By reducing the maximum permissible opening position and also increasing the maximum permissible opening position in the method according to the invention in the manner described above is thus ensured that in the time frame of a set control time, such as once a day or even several times a day heating system to the individual heating surfaces is automatically optimized with respect to the respective flow cross sections.

Für das eingesetzte System ist es vorteilhaft, dass Heizkostenverteiler, die ansonsten lediglich hinsichtlich ihrer Funktion zur Heizkostenverteilung eingesetzt wurden, einen weiteren Beitrag zur Energieeinsparung leisten können, nämlich dadurch, dass sie zur Durchführung des Verfahrens innerhalb des erfindungsgemäßen Systems insoweit beitragen, als dass sie wenigstens einen zur Berechnung benötigten Temperaturmesswert zur Verfügung stellen, beispielsweise die Raumlufttemperatur und/oder die Heizflächentemperatur und/oder die Rücklauftemperatur der Heizfläche.For the system used, it is advantageous that heat cost allocators, which were otherwise used only in terms of their function for heating cost distribution, can make a further contribution to energy conservation, namely the fact that they contribute to the implementation of the method within the system according to the invention insofar as they at least provide a temperature measurement required for the calculation available, for example, the room air temperature and / or the Heizflächentemperatur and / or the return temperature of the heating surface.

Ein System kann demnach erfindungsgemäß so eingerichtet sein, dass es einen Heizkostenverteiler an der Heizfläche aufweist zur Erfassung der Wärmeabgabe der Heizfläche, wobei zumindest eines der Geräte vom Thermostatventil oder Heizkostenverteiler eingerichtet ist, den vorgenannten Vergleich durch die Berechnung anhand eines gespeicherten Modells vorzunehmen unter Zuhilfenahme wenigstens eines durch das genannte Gerät selbst erfassten Temperaturmesswertes und wenigstens eines von dem anderen Gerät durch bevorzugte Funkkommunikation übermittelten Temperaturmesswertes. Hier kann in alternativer Ausgestaltung die Kommunikation des zugeführten Temperaturmesswertes beispielsweise auch kabelgebunden erfolgen.According to the invention, a system can thus be set up in such a way that it has a heat cost allocator on the heating surface for detecting the heat output of the heating surface, wherein at least one of the devices is set up by the thermostatic valve or heat cost allocator to make the aforementioned comparison by calculating it using a stored model with the aid of at least a temperature measurement value detected by said device itself and at least one temperature measurement value transmitted by the other device through preferred radio communication. Here, in an alternative embodiment, the communication of the supplied temperature measured value, for example, also be wired.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren verdeutlicht.Embodiments of the method according to the invention are illustrated by the figures described below.

1 zeigt eine grafische Darstellung mehrerer Kennlinien einer für dieses Ausführungsbeispiel angenommenen Kombination einer Heizfläche mit einem elektronischen Thermostatventil. Die Annahmen zu diesem Ausführungsbeispiel dienen nur zur konkreten Beschreibung, ohne die möglichen Ausführungen auf dieses Beispiel zu beschränken. 1 shows a graphical representation of several characteristics of a assumed for this embodiment combination of a heating surface with an electronic thermostatic valve. The assumptions for this embodiment are only for specific description, without limiting the possible embodiments to this example.

Als Heizfläche wird in diesem Ausführungsbeispiel ein üblicher Raumheizkörper betrachtet. Zunächst ist in der 1A eine beispielhafte Ventilkennlinie mit einer Ventilautorität von α = 0,3 dargestellt, welche den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Ventilstellung des Thermostatventils eines Heizkörpers und dem Massenstrom durch diesen Heizkörper wiedergibt.As a heating surface, a conventional space heater is considered in this embodiment. First is in the 1A an exemplary valve characteristic with a valve authority of α = 0.3 is shown, which represents the non-linear relationship between the valve position of the thermostatic valve of a radiator and the mass flow through this radiator.

Die Ventilkennlinie dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung der technischen Zusammenhänge und zur simulativen Beschreibung eines möglichst realen Szenarios, um die Funktion der Erfindung zu belegen. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden die Kennlinien der 1, insbesondere eine solche Ventilkennlinie der 1A weder benötigt, noch ist eine Ermittlung der Kennlinien erforderlich.The valve characteristic is used in this embodiment to clarify the technical context and for the simulative description of a possible real-world scenario to prove the function of the invention. For the inventive method, the characteristics of the 1 , in particular such a valve characteristic of 1A neither needed nor is it necessary to determine the characteristic curves.

In der 1B wird je eine beispielhafte Kennlinie des Heizkörpers einerseits bei 75°C und andererseits bei 50°C Vorlauftemperatur sowie 20°C Raumtemperatur dargestellt, welche den Zusammenhang zwischen der Wärmeleistung dieses Heizkörpers in Abhängigkeit vom Massenstrom durch diesen Heizkörper darstellt. Das Quadrat markiert den Norm-Auslegungszustand bei 75°C/65°C/20°C, das heißt denjenigen Punkt, bei dem sich bei 75°C Vorlauftemperatur eine Rücklauftemperatur von 65°C ergibt. Im Auslegungspunkt hat demnach der betrachtete Heizkörper einen bestimmten Auslegungsnormwert des Massenstroms, bei diesem Beispiel von 0.0364 kg/s.In the 1B an exemplary characteristic of the radiator is shown on the one hand at 75 ° C and on the other hand at 50 ° C flow temperature and 20 ° C room temperature, which represents the relationship between the heat output of this radiator depending on the mass flow through this radiator. The square marks the standard design condition at 75 ° C / 65 ° C / 20 ° C, ie the point at which the return temperature of 65 ° C is 75 ° C. At the design point, therefore, the considered radiator has a certain standard design value of the mass flow, in this example of 0.0364 kg / s.

Die 1C zeigt je beispielhafte Kennlinien, die sich aus einer Hintereinanderschaltung von einem Ventil mit der Kennlinie gemäß 1A und einem Heizkörper gemäß 1B ergeben. Diese zeigen die Wärmeleistung des Heizkörpers in Abhängigkeit vom Ventilhub. Anhand der Kennlinie zur Vorlauftemperatur von 75°C ist zu erkennen, dass der Normauslegungspunkt des Heizkörpers schon bei ca. 19% der Ventilstellung erreicht ist. Aus diesem geringen Wert der Ventilstellung erkennt man, dass es sich hier um einen hydraulisch überversorgten Heizkörper handelt.The 1C shows each exemplary characteristics resulting from a series connection of a valve with the characteristic according to 1A and a radiator according to 1B result. These show the heat output of the radiator depending on the valve lift. Based on the characteristic curve for the supply temperature of 75 ° C, it can be seen that the standard design point of the radiator has already been reached at approx. 19% of the valve position. From this low value of the valve position, it can be seen that this is a hydraulically overheated radiator.

Des Weiteren erkennt man aus 1C, dass die Kennlinien bei höheren Ventilöffnungen sehr flach werden, d. h. eine sehr geringe Steigung aufweisen, so dass man trotz weiterer Öffnung des Ventils kaum eine Erhöhung der Heizleistung des Heizkörpers erreichen kann. Dieser Umstand wird bei der Erfindung ausgenutzt.Furthermore, one recognizes 1C in that the characteristic curves become very flat at higher valve openings, ie have a very low pitch, so that, despite further opening of the valve, it is hardly possible to increase the heating power of the radiator. This fact is exploited in the invention.

Dazu betrachtet man die Heizkörperkennlinie, z. B. gemäß der 1B und fordert, dass während des Betriebs ein z. B. einmalig definierter Referenzwert einer minimalen Steigung der Heizkörperkennlinie, insbesondere derjenigen bei der Vorlauftemperatur im Auslegungspunkt (hier 75°C) nicht unterschritten wird. For this purpose, consider the radiator characteristic, z. B. according to the 1B and requires that during operation a z. B. uniquely defined reference value of a minimum slope of the radiator characteristic, in particular that at the flow temperature in the design point (here 75 ° C) is not exceeded.

Alternativ wäre es auch denkbar die Steigung der zusammengesetzten Kennlinie, wie im Beispiel der 1C zu betrachten und zu fordern, dass ein z. B. einmalig definierter Referenzwert von deren Steigung einen Minimalwert nicht unterschreitet.Alternatively, it would also be conceivable the slope of the composite characteristic, as in the example of 1C to consider and demand that a z. B. once defined reference value of the slope does not fall below a minimum value.

Der Vorteil der Festlegung des genannten Steigungs-Referenzwertes anhand der Heizkörperkennlinie, wie z. B. aus 1B anstelle der zusammengesetzten Kennlinie, wie z. B. aus 1C ist, dass erstere nur von der Differenz zwischen Vorlauf- und Raumtemperatur abhängt, zwei Größen, die beide direkt gemessen werden können, während letztere auch von der hydraulischen Gesamtsituation im Rohrleitungssystem abhängt, welche messtechnisch schwierig zu bestimmen ist.The advantage of setting the said slope reference value based on the radiator characteristic, such. B. off 1B instead of the composite characteristic, such. B. off 1C is that the former depends only on the difference between flow and room temperature, two sizes, both of which can be measured directly, while the latter also depends on the overall hydraulic situation in the piping system, which is difficult to determine metrologically.

Die Steigung der Heizkörperkennlinie, wie sie z. B. in 1B gezeigt ist, wird durch die Gleichung

beschrieben. Die verwendeten mathematischen Symbole sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgelistet.

Symbol Bedeutung Verfügbarkeit Q Heizkörperleistung berechenbar aus Temperaturmessungen Ṁ Massenstrom unbekannt, aber Schätzung bzw. Berechnung möglich C_F Spezifische Wärmekapazität Wasser bekannt, gemessen ϑ_VL Vorlauftemperatur gemessen ϑ_RL Rücklauftemperatur gemessen oder aus Temperaturmessungen berechenbar ϑ_R Raumtemperatur bekannt, gemessen n Heizkörperexponent bekannt α Wärmeübergangskoeffizient des Heizkörpers bekannt Δ

ϑ

= ϑ_VL – ϑ_R Übertemperatur zwischen Vorlauf- und Raumtemperatur bekannt, gemessen

Tabelle 1: Mathematische Symbole und Verfügbarkeit. The slope of the radiator characteristic, as z. In 1B is shown by the equation

described. The mathematical symbols used are listed in Table 1 below.

symbol importance Availability Q radiator output calculable from temperature measurements Ṁ mass flow unknown, but estimation or calculation possible C _F Specific heat capacity water known, measured θ _VL flow temperature measured θ _RL Return temperature measured or calculated from temperature measurements θ _R room temperature known, measured n radiator exponent known α Heat transfer coefficient of the radiator known Δ

θ

= θ _VL - θ _R Overtemperature between flow and room temperature known, measured

Table 1: Mathematical symbols and availability.

Erkennbar hängt die Steigung von den Heizkörperparametern, der Übertemperatur und vom Massenstrom ab. Es kann somit über diese Gleichung zu jedem Massenstrom bei den gegebenen (gemessenen) Temperaturen die Steigung der Heizkörperkennlinie bestimmt werden und umgekehrt zu dem gewählten Referenzwert der Steigung ein Grenzmassenstrom bei den gegebenen (gemessenen) Temperaturen bestimmt werden, der unterschritten werden sollte, um den Referenzwert der Steigung nicht zu unterschreiten.Visible, the slope depends on the radiator parameters, the overtemperature and the mass flow. It can thus be determined by this equation for each mass flow at the given (measured) temperatures, the slope of the radiator characteristic and inversely to the selected reference value of the slope, a mass flow limit at the given (measured) temperatures are determined, which should be below the reference value the slope not to fall below.

Der aktuelle Massenstrom kann erfindungsgemäß aus den bekannten bzw. gemessenen Temperaturen, den Heizkörperparametern sowie ggf. der aktuellen Ventilstellung mit Standardwerkzeugen der Regelungstechnik und Systemidentifikation rekonstruiert werden anhand eines gespeicherten Modells. Somit ist zu jedem Zeitpunkt aufgrund der Messung lediglich von Temperaturen eine erfindungsgemäße Berechnung des Massenstroms Ṁ möglich. Aus Mehrfachmessungen können auch Mittelwerte oder gefilterte Massenstromwerte bestimmt werden.The current mass flow can be reconstructed according to the invention from the known or measured temperatures, the radiator parameters and possibly the current valve position with standard tools of control engineering and system identification using a stored model. Thus, at any time due to the measurement of temperatures only a calculation of the mass flow Ṁ according to the invention is possible. From multiple measurements, mean values or filtered mass flow values can also be determined.

In einer möglichen Ausführung der Erfindung kann die Steigung des aktuellen Arbeitspunktes ermittelt (geschätzt) werden. Für den erfindungsgemäßen automatisierten hydraulischen Abgleich bedeutet dies, dass in dieser Ausführung zu jedem Zeitpunkt die Schätzung der aktuellen Steigung mit dem gewählten Steigungs-Referenzwert verglichen werden kann. Als Referenzwert wird hier bevorzugt ein Wert kleiner als die Steigung am Auslegungspunkt oder zumindest ein von der Steigung am Auslegungspunkt abhängiger Referenzwert gewählt.In one possible embodiment of the invention, the slope of the current operating point can be determined (estimated). For the automated hydraulic balancing according to the invention, this means that in this embodiment the estimate of the current gradient can be compared with the selected gradient reference value at any time. As a reference value, a value smaller than the slope is preferred here at the design point or at least one reference value dependent on the slope at the design point.

In dieser Ausführung wird beispielhaft als Referenzwert diejenige Steigung gewählt, welche man in der Heizkörperkennline z. B. gemäß der 1B bei doppeltem Massenstrom im Auslegungspunkt, also bei 2·0.0364 kg/s = 0.0728 kg/s und 75°C Vorlauftemperatur vorfindet. Dieser Referenzwert der Steigung beträgt dQ ._min/dṀ = 1,4·10³ J/kg. Unterschreitet die Steigung beim aktuellen Arbeitspunkt des Heizkörpers diesen Referenzwert, so muss erfindungsgemäß der aktuell durch den Heizkörper fließende Massenstrom begrenzt werden.In this embodiment, for example, the slope is selected as the reference value, which is in the radiator line z. B. according to the 1B at double mass flow at the design point, ie at 2 · 0.0364 kg / s = 0.0728 kg / s and 75 ° C flow temperature. This reference value of the slope is dQ. _min / dṀ = 1.4 × 10 ³ J / kg. If the gradient falls short of this reference value at the current operating point of the radiator, the mass flow currently flowing through the radiator must be limited according to the invention.

Bei dieser möglichen Ausführung der Erfindung kann somit der den Arbeitspunkt der Heizfläche (hier Heizkörper) repräsentierende Wert die Steigung im Arbeitspunkt der Heizfläche sein und der Vergleichwert durch den hier genannten Referenzwert der Steigung gegeben sein.In this possible embodiment of the invention, therefore, the value representing the operating point of the heating surface (here radiator) may be the slope at the operating point of the heating surface and the comparison value given by the reference value of the slope mentioned here.

Setzt man die linke Seite dQ ._min/dṀ von Gleichung (1) gleich dem vorgenannten Referenzwert der Steigung und löst bei gegebener Übertemperatur Δ ϑ nach Ṁ auf, so erhält man für eine andere Ausführung der Erfindung den Grenzmassenstrom als erfindungsgemäßen Vergleichswert. Dies ist der Massenstrom, der bei den aktuellen Temperaturen maximal durch den Heizkörper fließen darf, so dass der gewählte Referenzwert der Steigung bzw. die Grenzsteigung dQ ._min/dṀ nicht unterschritten wird.Set the left side dQ. _min / dṀ of equation (1) is equal to the aforementioned reference value of the slope and triggers at a given excess temperature Δ θ after Ṁ, we obtain for another embodiment of the invention, the limiting mass flow as the comparison value according to the invention. This is the maximum mass flow that can flow through the radiator at the current temperatures, so that the selected reference value of the gradient or the limit gradient dQ. _min / dṀ is not undershot.

Zur Bestimmung des Grenzmassenstromes mittels der vorgenannten Gleichung kann z. B. ein iteratives Lösungsverfahren durchgeführt werden, da diese Gleichung nicht explizit nach Ṁ gelöst werden kann. Für eine effizientere Feststellung des Grenzmassenstroms in einem Mikrocontroller kann vorteilhaft auch auf eine Kennlinie zurückgegriffen werden, die zur Durchführung des Verfahrens gespeichert ist, z. B. in der im allgemeinen Teil genannten Berechnungsvorrichtung.To determine the limiting mass flow by means of the above equation, z. B. an iterative solution method can be performed, since this equation can not be solved explicitly after Ṁ. For a more efficient determination of the limiting mass flow in a microcontroller can be used advantageously also on a characteristic that is stored to perform the method, for. B. in the calculation part mentioned in the general part.

Der Verlauf des Grenzmassenstroms für verschiedene Übertemperaturen Δ ϑ sowie für konstante Werte von dQ ._min ist in 2 beispielhaft gegeben.The course of the limiting mass flow for different overtemperatures Δ θ as well as for constant values of dQ. _min is in 2 given by way of example.

Man erkennt, dass der Zusammenhang zwischen Grenzmassenstrom und Übertemperatur fast linear ist. Somit bietet es sich an, dass für die Ermittelung des Grenzmassenstroms durch eine Berechnung in einem Mikrokontroller diese Kennlinie in Form einer parametrisierten Gerade hinterlegt wird, die durch zwei Parameter charakterisiert werden kann. Alternativ ist es auch möglich die iterative Lösung des Grenzmassenstroms durch ein Polynom oder eine andere geeignete Funktion zu approximieren/fitten.It can be seen that the relationship between the limit mass flow and overtemperature is almost linear. Thus, it makes sense that for the determination of the limiting mass flow by a calculation in a microcontroller this characteristic is stored in the form of a parameterized straight line, which can be characterized by two parameters. Alternatively, it is also possible to approximate / fit the iterative solution of the limiting mass flow by a polynomial or other suitable function.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Kennlinie für den Grenzmassenstrom nur von den bekannten Heizkörperparametern α, n sowie der z. B. einmalig definierten Grenzsteigung dQ ._min/dṀ abhängt. Dies erlaubt eine a-priori Berechnung der Kennlinie für den Grenzmassenstrom, insbesondere die bei der Installation des Systems einmal im Mikrocontroller, z. B. der eingangs genannten Berechnungsvorrichtung hinterlegt wird. Alternativ ist es möglich, die Kennlinie von einer zentralen IT, vorzugsweise per Funk, in das erfindungsgemäße System zu übertragen und ggf. zu aktualisieren.It is particularly advantageous that the characteristic curve for the limiting mass flow only from the known radiator parameters α, n and z. B. once defined limit slope dQ. _min / dṀ depends. This allows an a-priori calculation of the characteristic curve for the limiting mass flow, in particular that during the installation of the system once in the microcontroller, z. B. the aforementioned calculation device is deposited. Alternatively, it is possible to transfer the characteristic from a central IT, preferably by radio, into the system according to the invention and, if necessary, to update it.

Es kann nun in der anderen Ausführung der Erfindung auch ein Massenstromwert, z. B. der aktuelle Massenstrom mit dem ermittelten Grenzmassenstrom verglichen werden, ohne hierfür zwingend zuvor Steigungswerte zu bestimmen.It can now in the other embodiment of the invention, a mass flow value, for. B. the current mass flow are compared with the determined limit mass flow, without necessarily for this purpose to determine slope values.

Der Massenstrom der aktuell durch den Heizkörper fließt kann z. B. anhand eines statischen oder dynamischen Heizkörpermodells ermittelt werden. Ein mögliches dynamisches Heizkörpermodell in diskreter Form ist durch die Differenzgleichung

gegeben. Die verwendeten mathematischen Symbole sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgelistet.

Symbol Bedeutung Verfügbarkeit Δϑ_log(t) Logarithmische Übertemperatur bekannt, gemessen m_H Masse des Heizkörpers bekannt C_HK Spezifische Wärmekapazität des Heizkörpers bekannt T_s Abtastzeit bekannt, vorgegeben t Diskreter Zeitindex bekannt

Tabelle 2: Mathematische Symbole und Verffügbarkeit. The mass flow currently flowing through the radiator can, for. B. be determined using a static or dynamic radiator model. One possible dynamic radiator model in discrete form is the difference equation

given. The mathematical symbols used are listed in Table 1 below.

symbol importance Availability Δθ _log (t) Logarithmic overtemperature known, measured m _H Mass of the radiator known C _HK Specific heat capacity of the radiator known T _s sampling known, given t Discrete time index known

Table 2: Mathematical symbols and availability.

Durch Lösen der dynamischen Heizkörpergleichung nach Ṁ(t) ist es möglich, den Massenstrom zu jedem Zeitpunkt t zu schätzen. Insbesondere ist es vorteilhaft den Massenstrom als einen stochastischen Prozess zu modellieren und einen erweiterten Kalman Filter als insbesondere rekursiven Schätzer für Ṁ(t) einzusetzen.By solving the dynamic radiator equation for Ṁ (t), it is possible to estimate the mass flow at each time t. In particular, it is advantageous to model the mass flow as a stochastic process and to use an extended Kalman filter as a particular recursive estimator for Ṁ (t).

Der so ermittelte Massenstrom kann nun zu jedem Zeitpunkt bei gegebener Übertemperatur Δ ϑ mit dem Grenzmassenstrom verglichen werden, der beispielweise anhand einer Kennlinie, wie aus 2, für diese Übertemperatur ermittelt werden kann.The thus determined mass flow can now at any time at a given excess temperature Δ θ be compared with the limit mass flow, for example, based on a characteristic, as from 2 , can be determined for this overtemperature.

Ist der durch das Modell ermittelte Massenstrom größer als der zulässige Grenzmassenstrom, so wird erfindungsgemäß die maximal zulässige Öffnungsposition des Ventils reduziert.If the mass flow determined by the model is greater than the permissible limiting mass flow, then according to the invention the maximum permissible opening position of the valve is reduced.

Bei den vorgenannten Ausführungen anhand des Vergleichs der Steigungen oder der Massenströme sowie allgemein gültig auch bei allen anderen und insbesondere später noch genannten Ausführungen kann es vorgesehen sein, dass eine solche Reduzierung der maximal zulässigen Öffnungsposition des Thermostatventils z. B. iterativ/adaptiv erfolgt, z. B. durch Reduktion um einen festgelegten Reduktionswert, z. B. um einen bestimmten Prozentsatz, hier z. B. gemäß dem Zusammenhang h(t) = 0.95 h(t – 1). Hierbei ist h(t) die zu einer Zeit t maximale zulässige Öffnungsposition, bzw. der zulässige Maximalhub des Ventils.In the aforementioned embodiments based on the comparison of the slopes or the mass flows as well as generally valid in all other and especially later mentioned embodiments, it may be provided that such a reduction of the maximum permissible opening position of the thermostatic valve z. B. iterative / adaptive, z. B. by reduction by a predetermined reduction value, z. B. by a certain percentage, here z. B. according to the relationship h (t) = 0.95 h (t - 1). H (t) is the maximum permissible opening position at a time t, or the permissible maximum stroke of the valve.

Eine solche Reduktion kann z. B. mehrfach wiederholt werden, bis der ermittelte Wert unter den Vergleichswert fällt, z. B. also der ermittelte Massenstrom unter den Grenzmassenstrom fällt oder die ermittelte Steigung über dem Referenzwert der Steigung liegt. Fortan regelt das selbsttätig regelnde Thermostatventil nur zwischen seiner minimalen Öffnungsposition und der erfindungsgemäß festgelegten maximal zulässigen Öffnungsposition.Such a reduction can z. B. repeated several times until the determined value falls below the comparison value, z. B. thus the determined mass flow falls below the limit mass flow or the determined slope is above the reference value of the slope. From then on, the self-regulating thermostatic valve regulates only between its minimum opening position and the maximum permissible opening position defined according to the invention.

In einer verallgemeinerten Form kann die Reduktion des Massenstroms durch einen Regler genereller Art erfolgen, der z. B. den Massenstrom auf den vorgegebenen Grenzmassenstrom regelt, basierend auf dem Regelfehler, der aus der gebildeten Differenz zwischen Grenzmassenstrom und ermittelten Massenstrom besteht.In a generalized form, the reduction of the mass flow can be done by a controller of general type, the z. B. regulates the mass flow to the predetermined limit mass flow, based on the control error, which consists of the difference formed between the limit mass flow and determined mass flow.

Für eine weiter unten erwähnte alternative Ausführungsform, welche die Spreizung als Vergleichsgröße nutzt, kann zur Reduktion des Massenstroms in gleicher Weise ein Regler, der die Spreizung auf einen gewünschten Wert regelt, eingesetzt werden, welcher als Regelfehler die Differenz zwischen erforderlicher Mindestspreizung und ermittelter Spreizung benutzt.For an alternative embodiment mentioned below, which uses the spreading as a comparison variable, a regulator which regulates the spread to a desired value can be used to reduce the mass flow in the same way, which uses as a control error the difference between the required minimum spread and determined spread ,

In gleicher Weise kann entsprechend einer anderen Ausführungsform die Steigung als Regelgröße benutzt werden. In den Phasen der Massenstromreduktion wird somit der Raumtemperaturregler durch einen Massenstrom-, Spreizungs- oder Steigungsregler ersetzt, der den Massenstrom solange reduziert, bis der Vergleich ein Ergebnis liefert, gemäß dem eine weitere Reduktion der maximal zulässigen Öffnungsposition des Ventil unnötig ist.In the same way, according to another embodiment, the pitch can be used as a controlled variable. In the phases of mass flow reduction, the room temperature controller is thus replaced by a mass flow, spread or gradient controller, which reduces the mass flow until the comparison provides a result according to which a further reduction of the maximum permissible opening position of the valve is unnecessary.

Hier kann es in einer Weiterbildung aller möglichen Ausführungen vorgesehen sein, dass, sobald der Vergleich ein Ergebnis liefert, gemäß dem eine weitere Reduktion der maximal zulässigen Öffnungsposition des Ventil unnötig ist, z. B. wenn der Massenstrom während einer solchen Adaptionsphase den Grenzmassenstrom unterschreitet, der Wert des letzten Ventilhubs h(t – 1) zusammen mit der zugehörigen Übertemperatur Δ ϑ gespeichert wird.Here it can be provided in a development of all possible embodiments that, as soon as the comparison provides a result according to which a further reduction of the maximum permissible opening position of the valve is unnecessary, for. B. if the mass flow rate falls below the limit mass flow during such an adaptation phase, the value of the last valve lift h (t - 1) together with the associated excess temperature .DELTA θ is stored.

Dies hat den Vorteil, dass ein einmal gelernter Wert für die maximal zulässige Öffnungsposition (Ventilhub) in Zukunft nicht neu erlernt werden muss, sondern erfindungsgemäß auch auf den zuvor iterativ gelernten Wert zurückgegriffen werden kann, insbesondere wenn zukünftig dieselbe Übertemperaturbedingung eintritt. Durch wiederholtes Speichern von Wertepaaren (Δ ϑ ; h(t – 1)) kann über der Zeit eine Kennlinie für die maximal zulässige Öffnungsposition in Abhängigkeit von der Übertemperatur aufgebaut, gespeichert und ggf. korrigiert werden. This has the advantage that once learned value for the maximum permissible opening position (valve lift) does not have to be re-learned in the future, but according to the invention can be used on the previously iteratively learned value, especially if in the future the same over-temperature condition occurs. By repeatedly storing value pairs (Δ θ ; h (t - 1)), a characteristic for the maximum permissible opening position as a function of the overtemperature can be built up over time, stored and, if necessary, corrected.

Dabei ist es z. B. möglich, dass man die so ermittelte Kennlinie der maximal zulässigen Öffnungsposition durch eine Funktion fittet. In einer möglichen Ausführung kann dies durch eine unstetige monoton steigende Treppenfunktion erfolgen.It is z. B. possible that one fittet the thus determined characteristic of the maximum permissible opening position by a function. In one possible embodiment, this can be done by a discontinuous monotonously increasing staircase function.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend erläutert, wobei für die weitere Beschreibung folgende beispielhafte Rahmenbedingungen gelten:

Simulationszeit: 24 h

• Vorlauftemperatur konstant 70°C, jedoch zwischen 24:00 und 06:00 Uhr auf 50°C abgesenkt
• Konstante Raumluftsollwerttemperatur von 21°C
• Konstante Wandtemperatur des Raums von 10°C
• Keine Absenkung der Raumluftsollwerttemperatur durch Profilvorgabe am Thermostatventil
• Der Ventilhub wird durch einen PI-Regler geregelt, der die Raumlufttemperatur mit der Raumluft-Solltemperatur vergleicht

The mode of action of the method according to the invention is explained below, the following example conditions being valid for the further description:

Simulation time: 24 h

• Constant flow temperature 70 ° C, but lowered to 50 ° C between 24:00 and 06:00
• Constant room air setpoint temperature of 21 ° C
• Constant wall temperature of the room of 10 ° C
• No lowering of the room air setpoint temperature due to profile specification on the thermostatic valve
• The valve lift is controlled by a PI controller, which compares the room air temperature with the set room air temperature

Zunächst wird eine Situation ohne erfindungsgemäße Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition des Thermostatventils bzw. des Ventilhubs betrachtet. Die Simulationsergebnisse sind in 3 dargestellt. Es wird ein 24 h Zyklus mit Nachtabsenkung, d. h. mit einer Absenkung der Vorlauftemperatur (VLT) von 24:00–06:00, betrachtet.First, a situation without limitation of the maximum allowable opening position of the thermostatic valve or the valve lift is considered. The simulation results are in 3 shown. It is considered a 24 h cycle with night reduction, ie with a lowering of the flow temperature (VLT) of 24: 00-06: 00.

3A zeigt den zeitlichen Verlauf von Vorlauf- und Rücklauftemperaturen des Heizkörpers sowie der Raumlufttemperatur. Tagsüber wird die Vorlauftemperatur konstant auf 70°C gehalten. Zwischen 24:00 und 06:00 Uhr wird diese auf 50°C abgesenkt. Man erkennt, dass die Spreizung in der Nachtabsenkungsphase kleiner wird. Die Raumtemperatur startet um 12:00 Uhr bei 17°C. Der Raum befindet sich somit zunächst in der Aufheizphase. Anschließend erkennt man, dass der PI Regler des elektronischen Thermostatventils nach wenigen Minuten konstante 21°C erreicht. Diese wird bis zu Beginn der Absenkphase beibehalten. 3A shows the time course of flow and return temperatures of the radiator and the room air temperature. During the day, the flow temperature is kept constant at 70 ° C. Between 24:00 and 06:00, this will be lowered to 50 ° C. It can be seen that the spread becomes smaller during the night subsidence phase. The room temperature starts at 12:00 at 17 ° C. The room is thus initially in the heating phase. Then you can see that the PI controller of the electronic thermostatic valve reaches a constant 21 ° C after a few minutes. This is maintained until the beginning of the lowering phase.

Während der Absenkphase werden jedoch nur noch 17.14°C erreicht. Nach der Absenkphase erkennt man ein leichtes Überschwingen der Raumtemperatur bevor wieder 21°C erreicht werden.During the lowering phase, however, only 17.14 ° C are reached. After the lowering phase, a slight overshoot of the room temperature is detected before reaching 21 ° C again.

3B zeigt die Leistung des Heizkörpers. Man erkennt die reduzierte Heizleistung in der Absenkphase. 3B shows the performance of the radiator. One recognizes the reduced heating power in the lowering phase.

Den Grund für das Nichterreichen der Sollwerttemperatur während der Absenkphase wird in 3C ersichtlich. Nach Absenkung der Vorlauftemperatur sinkt die Raumlufttemperatur, der Regler des Thermostatventils versucht gegenzusteuern und öffnet das Ventil voll auf 100%. Die maximale Heizleistung im Absenkbetrieb reicht jedoch nicht aus um die geforderten 21°C Raumlufttemperatur zu erreichen. Nach der Absenkphase geht die Ventilöffnung (der Ventilhub) auf den ursprünglichen Wert von 18,9% zurück.The reason for not reaching the set point temperature during the lowering phase is in 3C seen. After lowering the flow temperature, the room air temperature drops, the controller of the thermostatic valve tries to counteract and opens the valve fully to 100%. However, the maximum heating power in the lowering mode is not sufficient to achieve the required 21 ° C room air temperature. After the lowering phase, the valve opening (the valve lift) returns to its original value of 18.9%.

3D zeigt den zeitlichen Verlauf des Massenstroms sowie den Normmassenstrom im Auslegungspunkt (75/65/20) als beispielhaften Bezugspunkt. Vor der Absenkphase liegt der aktuelle Massenstrom fast genau auf dem Normmassenstrom, während der Absenkphase wird jedoch ein maximaler Massenstrom erreicht, der ungefähr dreimal so hoch ist, wie der Normmassenstrom ist. Diese hydraulische Überversorgung reicht jedoch nicht aus um auf die verlangten 21°C Raumtemperatur zu kommen. Während dieser Überversorgung sind andere Heizkörper des gesamten Systems potenziell unterversorgt und somit das gesamte System nicht hydraulisch abgeglichen. 3D shows the time course of the mass flow and the standard mass flow at the design point (75/65/20) as an exemplary reference point. Before the lowering phase, the current mass flow is almost exactly on the standard mass flow, while the lowering phase, however, a maximum mass flow is achieved, which is about three times as high as the standard mass flow. However, this hydraulic oversupply is insufficient to reach the required 21 ° C room temperature. During this oversupply, other radiators of the entire system are potentially underserved and thus the entire system is not hydraulically balanced.

4 zeigt die vordefinierte Grenzsteigung dQ ._min/Ṁ im Vergleich zu der aktuellen Steigung auf einer logarithmischen Skala. Man erkennt, dass nach der Aufheizphase und vor der Absenkphase die aktuelle Steigung größer als die Grenzsteigung ist. Somit besteht in diesem Zeitfenster kein Bedarf zu einer Ventilhubbegrenzung. Während der Aufheiz- und Absenkphase erkennt man jedoch, dass die Grenzsteigung unterschritten wird, und dass eine Ventilhubbegrenzung erforderlich wäre. four shows the predefined limit slope dQ. _min / Ṁ compared to the current slope on a logarithmic scale. It can be seen that after the heating phase and before the lowering phase, the current slope is greater than the limit gradient. Thus, there is no need for a valve lift limit in this time window. During the heating and lowering phase, however, it is recognized that the limit slope is exceeded, and that a Ventilhubbegrenzung would be required.

Zu der aktuellen Übertemperatur kann über die Grenzmassenstrom-Kennlinie bzw. deren Parametrisierung, z. B. gemäß 2 der Grenzmassenstrom ermittelt bzw. berechnet werden, welcher ebenfalls in 3D dargestellt ist. Man erkennt, dass nach der Aufheizphase und vor der Absenkphase der aktuelle Massenstrom deutlich unter dem Grenzmassenstrom liegt und in dieser Zeit das System hydraulisch abgeglichen ist. At the current overtemperature can over the limit mass flow characteristic or its parameterization, z. B. according to 2 the limiting mass flow is calculated or calculated, which is also in 3D is shown. It can be seen that after the heating phase and before the lowering phase, the current mass flow is significantly below the limiting mass flow and during this time the system is hydraulically balanced.

Während der Aufheiz- und Absenkphase sollte der Massenstrom jedoch reduziert werden, um einen Abgleich zu erzielen. Während der Absenkphse ist der aktuelle Massenstrom fast doppelt so groß wie der Grenzmassenstrom. In 3D erkennt man auch den Einfluss der Vorlauftemperatur auf den Grenzmassenstrom. Während der Absenkphase ist dieser geringer als vor und nach der Absenkphase. Dies liegt daran, dass sich die Kennlinie des Heizkörpers bei niedriger Vorlauftemperatur ändert, wie es aus 1B ersichtlich ist. Somit ändern sich auch die Steigungen dieser Kennlinie bei fixen Massenströmen. Bei einer stärkeren Absenkung der Vorlauftemperatur während der Nacht, könnte der Grenzmassenstrom sogar unter dem Normmassenstrom im Auslegungszustand 75°C/65°C/20°C fallen.During the heating and lowering phase, however, the mass flow should be reduced in order to achieve a balance. During the lowering phase, the current mass flow is almost twice as large as the limiting mass flow. In 3D you can also see the influence of the flow temperature on the limit mass flow. During the lowering phase, this is less than before and after the lowering phase. This is due to the fact that the characteristic curve of the radiator changes at low flow temperature, as is the case 1B is apparent. Thus, the slopes of this curve change at fixed mass flows. If the flow temperature drops more during the night, the limiting mass flow could even fall below the standard mass flow in the design state 75 ° C / 65 ° C / 20 ° C.

Im Folgenden wird dieselbe Situation unter Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.In the following, the same situation will be described taking into account the method according to the invention.

Die Simulation wird wiederholt und die maximal zulässige Öffnungsposition des Ventils bzw. der Ventilhub wird nun auf den maximal erlaubten Wert begrenzt, welcher zunächst erlernt werden muss. Die Ergebnisse sind in dargestellt.The simulation is repeated and the maximum permissible opening position of the valve or the valve lift is now limited to the maximum permissible value, which must first be learned. The results are in shown.

In 5A erkennt man, dass die Spreizung während der Absenkphase geringer wird als vor der Absenkphase, jedoch ab ca. 01:00 Uhr durch die erfindungsgemäße Begrenzung der maximal zulässigen Öffnungsposition größer ist als im vorangegangenem Beispiel, wie es in 3A dargestellt ist. Die Raumlufttemperatur in 5A erscheint zunächst unverändert im Vergleich zur vorherigen Simulation. In der Tat wurde durch die Durchführung des automatischen hydraulischen Abgleichs die Raumtemperatur während der Absenkphase lediglich von 17,14°C auf 16,9°C reduziert. Dies ist zu erwarten, da die Überversorgung im ersten Teil der Simulation nur einem marginalen Zuwachs an Heizleistung entspricht.In 5A recognizes that the spread during the lowering phase is lower than before the lowering phase, but from about 01:00 clock by the inventive limitation of the maximum allowable opening position is greater than in the previous example, as in 3A is shown. The room air temperature in 5A initially appears unchanged compared to the previous simulation. In fact, by performing the automatic hydraulic balancing, the room temperature during the settling phase was only reduced from 17.14 ° C to 16.9 ° C. This is to be expected, since the oversupply in the first part of the simulation only corresponds to a marginal increase in heating capacity.

In 5C erkennt man, dass während der Aufheizphase um 12:00 Uhr der Ventilhub zunächst auf 100% schnellt. Zu Beginn der Simulation ist der Grenzventilhub noch unbekannt und muss sukzessive erlernt werden. Dazu wird der Ventilhub schrittweise um einen vorgegebenen Wert, z. B. um 5% reduziert, bis der Massenstrom unter dem Grenzmassenstrom liegt. Der Wert der letzten Ventilstellung h(t – 1) kann nun zusammen mit der dazugehörigen Übertemperatur Δ ϑ gespeichert werden, um die Kennlinie des Grenzventilhubs zu rekonstruieren. Dazu wird hier eine monoton steigende Treppenfunktion angenommen.In 5C it can be seen that during the heating up phase at 12:00 o'clock the valve lift first jumps to 100%. At the beginning of the simulation, the limit valve lift is still unknown and has to be learned successively. For this purpose, the valve is gradually increased by a predetermined value, for. B. reduced by 5% until the mass flow is below the limit mass flow. The value of the last valve position h (t - 1) can now be displayed together with the associated overtemperature Δ θ be stored to reconstruct the characteristic of the Grenzventilhubs. For this purpose, a monotonously rising staircase function is assumed here.

Zu Beginn der Nachtabsenkung sind zwei weitere Lernphasen an den Spitzen im Ventilhub in 5C zu erkennen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Übertemperatur geringer als in der ersten Lernphase während der Aufheizphase und die Kennlinie des Grenzventilhubs ist an diesem Arbeitspunkt noch unbekannt, daher müssen die Werte hier erst erlernt werden.At the beginning of the night reduction are two more learning phases at the peaks in the valve lift in 5C to recognize. At this time, the overtemperature is lower than in the first learning phase during the warm-up phase, and the characteristic of the limit valve lift is still unknown at this operating point, so the values must first be learned here.

In 5D erkennt man, dass nachdem die Werte der Kennlinie des Grenzventilhubs erlernt worden sind (gegen 01:00 Uhr), der Massenstrom auf die Hälfte des vorherigen Wertes begrenzt worden ist. Somit wird während der Absenkphase eine hydraulische Überversorgung des Heizkörpers verhindert. Dies verhindert wiederum, dass weitere Heizkörper im gleichen Strang während der Absenkphase hydraulisch unterversorgt sind. Eine Unterversorgung hätte in diesen Räumen zur Folge, dass die Raumtemperatur deutlich unter 17°C fallen könnte.In 5D it can be seen that after the values of the characteristic curve of the limit valve lift have been learned (around 01:00 o'clock), the mass flow has been limited to half the previous value. Thus, a hydraulic oversupply of the radiator is prevented during the lowering phase. This in turn prevents further radiators are hydraulically undersupplied in the same strand during the lowering phase. A shortage of supply in these rooms would mean that the room temperature could fall well below 17 ° C.

Von besonderem Interesse ist die Wiederaufheizperiode direkt nach der Absenkphase. Ein Ausschnitt für den Verlauf des Massenstromes für beide Simulationen ist in 6 und 7 gegeben.Of particular interest is the reheating period immediately after the settling phase. A section for the course of the mass flow for both simulations is in 6 and 7 given.

In 6 erkennt man eine hydraulische Überversorgung zwischen 6:00 und 6:20 Uhr. Während dieser Zeit sind andere Heizkörper im Strang unterversorgt und erreichen ihre Sollwerttemperatur erst nachdem die Regler der Thermostatventile hydraulisch besser versorgten Heizkörper den Volumenstrom abdrosseln. Je nach Anzahl der Heizkörper im Strang werden die hydraulisch am schlechtesten versorgten Heizkörper erst nach Stunden mit Heizungswasser versorgt.In 6 You can see a hydraulic oversupply between 6:00 and 6:20. During this time, other radiators in the line are undersupplied and reach their setpoint temperature only after the regulators of the thermostatic valves hydraulically better supplied radiators throttling the flow. Depending on the number of radiators in the strand, the hydraulically worst supplied radiator will be supplied after hours with heating water.

7 zeigt den Massenstrom wenn die maximal zulässige Öffnungsposition des Thermostatventils begrenzt wird. Man erkennt, dass trotz Massenstrombegrenzung die Aufheizphase ebenfalls nach ca. 35 Minuten abgeschlossen ist und es somit kaum zu Komforteinbüßung kommt. Der Grenzventilhub für diesen Fall musste nicht erst erlernt werden, sondern ist durch Speichern der Werte der ersten Aufheizphase schon bekannt. Der aktuelle Massenstrom liegt leicht unter dem theoretischen Grenzmassenstrom, da die Kennlinie des Grenzventilhubs in diesem Beispiel treppenförmig approximiert wurde. Somit ergeben sich geringe Diskrepanzen zwischen dem theoretisch berechneten Grenzmassenstrom sowie dem sich einstellenden Massenstrom nach erfolgter Begrenzung des Ventilhubs. 7 shows the mass flow when the maximum permissible opening position of the thermostatic valve is limited. It can be seen that, despite mass flow limitation, the heating-up phase is also completed after approx. 35 minutes and thus there is hardly any loss of comfort. The Grenzventilhub for this case did not have to be learned first, but is already known by storing the values of the first heating phase. The current mass flow is slightly below the theoretical limit mass flow, since the characteristic curve of the limit valve stroke was approximated stepwise in this example. Thus, there are small discrepancies between the theoretically calculated limit mass flow and the self-adjusting mass flow after the limitation of the valve lift.

Die ermittelte Kennlinie des Grenzventilhubs ist in 8 dargestellt. Die erlernten gespeicherten Messwerte befinden sich bei ca. 32 K sowie bei ca. 47 K Übertemperatur. Die Messwerte bei ca. 32 K korrespondieren zu den Lernphasen während der Nachtabsenkung, die Messwerte bei ca. 47 K korrespondieren zu der Lernphase während der Aufheizphase zu Beginn der Simulation. Während in der hier betrachteten Simulation die treppenförmige Kennlinie benutzt worden ist, sind andere Funktionsarten, die zu den erlernten Messwerten gefittet werden, denkbar. Beispielhaft ist in 8 eine gefittete Kennlinie in Form einer Exponentialfunktion dargestellt.The determined characteristic of the limit valve lift is in 8th shown. The learned measured values are located at approx. 32 K and approx. 47 K overtemperature. The measured values at approx. 32 K correspond to the learning phases during the night reduction, the measured values at approx. 47 K correspond to the learning phase during the heating phase at the beginning of the simulation. While the staircase-shaped characteristic was used in the simulation considered here, other types of functions that are fitted to the learned measured values are conceivable. Exemplary is in 8th a fitted characteristic in the form of an exponential function shown.

Alternative AusführungsformAlternative embodiment

Bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel kann es als nachteilig empfunden werden, dass der Massenstrom zu jedem Zeitpunkt mit aufwendigen Algorithmen ermittelt werden muss. Durch das Schätzen des Massenstroms können Fehler entstehen, die sich letztlich bis zum Grenzventilhub fortpflanzen und somit zu einer Verschlechterung der Ergebnisse führen können.In the previous embodiment, it may be considered disadvantageous that the mass flow must be determined at any time with elaborate algorithms. By estimating the mass flow, errors can arise that can ultimately propagate to the limit valve lift and thus lead to a deterioration of the results.

Daher wird hier als eine alternative Ausführungsform vorgeschlagen, zum Vergleich nicht den Grenzmassenstrom und den ermittelten z. B. aktuellen Massenstrom zu nutzen, sondern eine Grenzspreizung mit der gemessenen oder ermittelten Spreizung am Heizkörper zu vergleichen. Z. B. kann der Grenzmassenstrom gemäß der zuvor beschriebenen Ausführung bestimmt werden und in eine Grenzspreizung umgerechnet werden. Die Spreizung ist dabei die Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur der betrachteten Heizfläche, hier eines Heizkörpers.Therefore, it is proposed here as an alternative embodiment, for comparison not the limiting mass flow and the determined z. B. current mass flow to use, but to compare a boundary spread with the measured or determined spread on the radiator. For example, the limiting mass flow can be determined according to the embodiment described above and converted into a boundary spread. The spread is the difference between the flow temperature and the return temperature of the considered heating surface, here a radiator.

9 zeigt die resultierende Spreizung korrespondierend zu 1B und 1C. Man erkennt, dass die Spreizung eine monoton fallende Funktion des Massenstroms ist. Daher bietet es sich an, den Grenzmassenstrom aus 2 in eine Kennlinie der Grenzspreizung umzurechnen. Diese Kennlinie ist in 10B dargestellt, während 10A noch einmal die zugehörige Kennlinie des Grenzmassenstroms zeigt. 9 shows the resulting spread corresponding to 1B and 1C , It can be seen that the spread is a monotonically decreasing function of the mass flow. Therefore, it makes sense, the limit mass flow 2 to convert into a characteristic of the boundary spread. This characteristic is in 10B shown while 10A again shows the associated characteristic of the limit mass flow.

Man erkennt, dass die Kennlinie der Grenzspreizung ebenfalls fast linear verläuft. Somit ist es nun möglich, die Grenzspreizung für einen Heizkörper a-priori zu berechnen und bei der Installation eines der Erfindung entsprechenden Systems diese Kennlinie oder ihre mathematische Repräsentation abzuspeichern. Nun kann zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Spreizung am Heizkörper durch Temperaturmessung ermittelt, und mit der Grenzspreizung vergleichen werden.It can be seen that the characteristic of the boundary spread is also almost linear. Thus, it is now possible to a-priori calculate the boundary spread for a radiator and to store this characteristic curve or its mathematical representation when installing a system according to the invention. Now at any time the current spread on the radiator can be determined by temperature measurement, and be compared with the boundary spread.

Für den weiteren Verlauf wird verfahren wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. In der zuvor beschriebenen Simulation erzielt man nahezu die gleichen Resultate wenn die Grenzspreizung verglichen wird, anstelle des Grenzmassenstroms. Für eine praktische Implementierung scheint die hier beschriebene alternative Ausführungsforms jedoch vorteilhaft.For the rest of the procedure is as in the embodiment described above. In the simulation described above, almost the same results are obtained when the boundary spread is compared instead of the limiting mass flow. However, for a practical implementation, the alternative embodiment described herein appears advantageous.

Claims

Method for carrying out a hydraulic balancing in a heating system with at least two heating surfaces, in particular radiators, wherein the mass flow of a heating fluid is controlled individually by each of the heating surfaces on each of the heating surfaces by means of an electronic thermostatic valve, characterized in that for each of the heating surfaces of temperature readings, in particular Based on a stored model, a value representing the operating point of the heating surface is determined and compared with a stored comparison value of the heating surface and depending on the comparison, the maximum permissible opening position of the thermostatic valve is electronically limited.

A method according to claim 1, characterized in that one of the following values is selected for a value representing the operating point: a. the current or filtered mass flow flowing through the heating surface calculated from a stored model b. the actual or filtered heat output from the heating surface, which is calculated from a stored model c. the current or filtered slope of the radiator performance versus mass flow or radiator performance versus valve lift characteristic, in particular where the slope is calculated from a stored model. d. The temperature spread of the heating surface between flow and return, which is determined by measuring the flow and return temperature.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the comparison value is formed by the standard design value of the mass flow or the heat output of the heating surface or a value dependent thereon.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the comparison value is formed by the maximum possible heat output of the heating surface or a value dependent thereon.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the value is calculated by solving the static or dynamic radiator equation as a function of the measured temperatures.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow temperature and / or the room air temperature and the Heizflächen- and / or return temperature and / or outside temperature are measured to calculate the value.

A method according to claim 6, characterized in that the room air temperature is measured by a heat cost allocator of the heating surface or a smoke alarm of the room or extrapolated from the room-side temperature measured by this.

A method according to claim 6 or 7, characterized in that flow and / or room air temperature is measured by temperature sensors of the respective thermostatic valve and the Heizflächen- or return temperature and / or the room air temperature by a temperature sensor of the heating surface associated Heizkostensverteilers.

A method according to claim 8, characterized in that the Heizflächen- or return temperature and / or the room air temperature of the respective Heizkostenverteiler, in particular by radio, is communicated to the respective thermostatic valve and the calculation of the maximum permissible opening position based on the stored model is made by the thermostatic valve ,

A method according to claim 8, characterized in that the flow and room air temperature are communicated to the heat cost allocator, in particular by radio and the calculation is made on the basis of the stored model by the heat cost allocator, after the calculation of a value for limiting the maximum permissible opening position to the Thermostat valve back communicates, in particular by radio.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a limitation takes place after a predetermined period of time or at predetermined times, in particular once a day.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum permissible opening position is only limited if a, in particular multiple exceeding is detected by a stored limit value and / or beyond a preset time interval.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum permissible opening position for maintaining a minimum mass flow at the bottom is limited by a not unterschreitbare minimum opening position.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum permissible opening position is increased again after a previous limitation when the value falls below the comparison value, in particular falls below a predetermined limit value and / or for the duration of a preset time interval.

System comprising at least one heating surface through which a heating fluid flows, in particular radiators, each heating surface having an electronic thermostatic valve for regulating the mass flow through the heating surface in dependence on the room temperature, characterized in that it is filed, to limit the maximum permissible opening position of the thermostatic valve to produce a hydraulic balance as a function of a comparison between a value representing the operating point of the heating surface and a stored comparative value of the heating surface.

A system according to claim 15, characterized in that it comprises a heat cost allocator on the heating surface for detecting the heat output of the heating surface, wherein one of the devices of thermostatic valve or heat cost allocator is arranged to make the comparison based on at least one self-recorded temperature reading and at least one of the other device transmitted by radio communication temperature reading.