DE102010047913A1 - System of intelligent heating circuit distributor or control for distribution of heating power of heating system during heating rooms of e.g. building, has electrical and/or electronic bus system for communication and/or data distribution - Google Patents
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Abstract
Description
Heizkreisverteiler beinhalten in der Regel mechanische oder elektrische Ventile zur Regulierung der Durchflussmenge eines Heizmediums wie z. B. Heißwasser womit die Temperatur in einem oder mehreren definierten Heizkörpern und somit im Räumen geregelt wird.Heating circuit manifolds usually include mechanical or electrical valves for regulating the flow rate of a heating medium such. B. hot water with which the temperature is regulated in one or more defined radiators and thus in the rooms.
Es ist bekannt, elektrische Ventile zu verwenden, welche in Abhängigkeit jeweils eines zugehörigen Raumthermostat von diesem gesteuert werden um die, an dem Raumthermostat eingestellte Temperatur, zu erreichen. Das Ventil wird dabei, vom Raumthermometer geöffnet bis die eingestellte Solltemperatur erreicht wird, danach wird das Ventil geschlossen.It is known to use electric valves, which are controlled in response to a respective room thermostat of this in order to achieve the set at the room thermostat temperature. The valve is opened by the room thermometer until the set temperature is reached, then the valve is closed.
In älteren Anlagen wird das Heißwasser, welches im System läuft mit einer ständig laufenden Zirkulationspumpe, welches das Medium vom Vorlauf durch das Rohrsystem über die angeschlossenen Heizkörper zurück zum Heizsystem befördert. Dieses sehr unwirtschaftliche Verfahren wird in vielen Fällen mit einer Zeit abhängigen Steuerung der Zirkulationspumpe verbessert. In z. B. der
Bei der Erfassung der Parameter, welche für die Steuerung der Zirkulationspumpe verwendet werden liegen aber in aller Regel nur ungenaue oder gemittelte Werte vor. Die bekannten Systeme sind mit dem Nachteil behaftet, dass die Regelung eines zu erwartenden Bedarfs an Heizleistung hinterherläuft und das System durch An- und Abschaltungen sich selbst zu korrigieren versucht.When acquiring the parameters which are used for the control of the circulation pump, however, as a rule only inaccurate or averaged values are present. The known systems suffer from the disadvantage that the control of an expected demand for heating power runs behind and the system tries to correct itself by switching on and off.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, die Verteilung der Heizleistung des gesamten Heizsystems optimaler verwirklicht und die Energieeffizienz des Heizsystems verbessert.The object of the invention is therefore to provide a system which does not have the disadvantages mentioned, the distribution of the heating power of the entire heating system optimally realized and improves the energy efficiency of the heating system.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfasst.This object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1. Training and advantageous embodiments of the invention are included in the further claims.
Erfindungsgemäß ist ein System eines Heizkreisverteilers oder Steuerung zur Verteilung der Heizleistung eines Heizsystems insbesondere bei der Beheizung von Räumen oder Bereichen von Gebäuden oder Objekten, wobei das System über eine elektronische Prozessoreinheit, einen Datenspeicher, eine Bedien- oder Programmiereinrichtung, sowie über Anschlüsse für Raum- und/oder Heizleitungs-Temperaturmesseinrichtungen und Steueranschlüsse für Regeleinrichtungen und über ein elektrisches und/oder elektronisches Bussystem zur Kommunikation und/oder Datenverteilung verfügt.According to the invention, a system of a heating circuit distributor or a controller for distributing the heating power of a heating system, in particular in the heating of rooms or areas of buildings or objects, wherein the system via an electronic processor unit, a data memory, an operating or programming device, as well as connections for room and / or Heizleitungs temperature measuring devices and control terminals for control devices and an electrical and / or electronic bus system for communication and / or data distribution has.
Das System des intelligenten Heizkreisverteilers verfügt über eine elektronische Prozessoreinheit und Anschluss und/oder Verbindungselementen zum Heizsystem, zu Pumpen, wie z. B. der wenigstens einen Zirkulationspumpe, zu Regeleinrichtungen, wie Absperrventilen und zu Temperatur Messvorrichtungen, wie z. B. Raumtemperaturfühlern- und/oder Reglern. Sämtliche Informationen des Heizsystems können in dem intelligenten Heizkreisverteiler hinterlegt und zu steuernde Funktionen mittels einer Software eingestellt und/oder programmiert werden. Die Temperaturfühler und/oder Regler in jedem Raum melden die jeweilige, aktuelle Raumtemperatur, sowie die gewünschte, eingestellte Solltemperatur an den Heizkreisverteiler. Aufgrund der Zeit- und Temperaturverläufe in den Räumen wird vom Heizkreisverteiler, insbesondere dessen Software oder Algorithmus berechnet, welche Gesamtheizleistung nötig ist und welcher Raum aktuell mehr Heizleistung benötigt. Damit ist es möglich Heizleistung intelligent umzuverteilen und z. B. ein Regelventil für einen Raum etwas zu schließen, da in diesem die Solltemperatur demnächst erreicht wird und somit die Heizleistung an einen anderen Raum in höherer Menge abzugeben.The system of the intelligent heating circuit distributor has an electronic processor unit and connection and / or connection elements to the heating system, pumps, such. As the at least one circulation pump to control devices such as shut-off valves and temperature measuring devices such. B. room temperature sensors and / or regulators. All information of the heating system can be stored in the intelligent heating circuit manifold and to be controlled functions set and / or programmed by means of software. The temperature sensors and / or controllers in each room report the current room temperature as well as the desired setpoint temperature to the heating circuit distributor. Due to the time and temperature gradients in the rooms is calculated by the heating circuit manifold, in particular its software or algorithm, which Gesamtheizleistung is necessary and which room currently requires more heating power. This makes it possible to intelligently redistribute heating power and z. B. close a control valve for a room something, since in this the target temperature is reached soon, and thus give the heating power to another room in a higher amount.
Der intelligente Heizkreisverteiler erkennt durch die kontinuierliche Erfassung der Raumtemperatur und der diesem Raum zugeführten Heizleistung in Abhängigkeit des Temperatur- und Zeitverlaufs in dem jeweiligen Raum auch ob dieser Raum ggf. schon durch Sonneneinstrahlung zusätzlich erwärmt wird und kann daraufhin die Heizleistung in diesem verringern, bzw. diese in einen anderen Raum umleiten. Ebenso ist die intelligente Heizleistungsverteilung für den Fall des Ausfalls des Heizsystems möglich und die verbleibende Heizleistung wird entsprechend in Räume verteilt.The intelligent heating circuit manifold recognizes by the continuous detection of the room temperature and the heating power supplied to this room depending on the temperature and time course in the respective room also if this room is possibly even heated by sunlight and can then reduce the heating power in this, or redirect them to another room. Likewise, the intelligent heating power distribution in the event of failure of the heating system is possible and the remaining heating power is distributed accordingly in rooms.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführung steht der intelligente Heizkreisverteiler über eine Steuerverbindung, wie z. B. ein Bussystem mit dem Heizsystem in Verbindung, worüber die abgegebene Heizleistung regelbar ist. Auch die wenigstens eine Zirkulationspumpe im Heizkreis ist mit dem Heizkreisverteiler verbunden, womit die Förderleistung regulierbar ist. Die, aktuellen Vor- und Rücklauftemperaturen vom und zum Heizsystem werden bevorzugt auch kontinuierlich an den Heizkreisverteiler gemeldet und dort für die Berechnung der Steuerungen verarbeitet. Insbesondere bei größeren Anlagen, mit z. B. mehreren Heizsystem, wie etwa zwei oder mehreren Gasbrennern kann durch die intelligente Steuerung frühzeitig ein System komplett abgeschaltet werden, während die verbleibende Heizleistung durch den intelligenten Heizkreisverteiler bedarfsgerecht verteilt wird. Die Erfassung und insbesondere Berechnung der zu erwartenden Heizleistung in verschiedenen Zeitspannen ermöglicht auch die frühzeitige Zuschaltung oder Erhöhung der Heizleistung.According to a particularly preferred embodiment, the intelligent heating circuit manifold is connected via a control connection, such. B. a bus system with the heating system in connection, via which the output heating power is regulated. Also, the at least one circulation pump in the heating circuit is connected to the heating circuit manifold, whereby the flow rate is adjustable. The, actual flow and return temperatures from and to the heating system are preferably also continuously reported to the heating circuit manifold and processed there for the calculation of the controls. Especially with larger systems, with z. For example, multiple heating systems, such as two or more gas burners, can complete a system early through intelligent control be switched off while the remaining heating power is distributed by the intelligent heating circuit manifold as needed. The detection and in particular calculation of the expected heating power in different time periods also allows the early connection or increase of the heating power.
Die Verbindung der einzelnen Elemente der gesamten Heizungsanlage erfolgt bevorzugt in einem Bussystem womit alle Informationen über den jeweiligen Zustand stets vorliegen und Steuersignale übertragen werden. Alternativ können Elemente auch in herkömmlicher Verdrahtung verbunden und am Heizkreisverteiler angeschlossen sein. Durch die direkte Anbindung der Regelelemente, wie z. B. der Heizkörperventile an den Heizkreisverteiler mittels einfacher Verkabelung können in der Regel einfache, kostengünstige Ventile eingesetzt werden, die nicht mit einer zusätzlichen Steuerung oder Kommunikationseinheit mit dem Raumthermometer ausgestattet sein müssen. Die eigentliche Erfassung der Soll- und Ist-Temperatur und die Steuerung der Regelelemente erfolgt zentral vom Heizkreisverteiler für alle angeschlossenen Elemente. Nach einer weiteren Ausführung stehen die Komponenten mittels Funkdatenstrecken in Verbindung oder kommunizieren mittels auf den Heizmedien führenden Verbindungen z. B. mit darauf aufmodulierten Signalen untereinander und insbesondere mit dem zentralen Heizkreisverteiler.The connection of the individual elements of the entire heating system is preferably carried out in a bus system with which all information about the respective state is always present and control signals are transmitted. Alternatively, elements may also be connected in conventional wiring and connected to the heating circuit manifold. Due to the direct connection of the control elements, such. As the radiator valves to the heating circuit manifold by means of simple wiring can be used in general simple, inexpensive valves that do not need to be equipped with an additional control or communication unit with the room thermometer. The actual detection of the setpoint and actual temperature and the control of the control elements takes place centrally from the heating circuit manifold for all connected elements. According to a further embodiment, the components are connected by means of radio data links or communicate by means of connections leading to the heating media z. B. with aufmodulierter signals with each other and in particular with the central heating circuit manifold.
Der intelligente Heizkreisverteiler ist bevorzugt mit einer Computerschnittstelle ausgerüstet, welche z. b. als Serielle, Bus- oder Netzwerkverbindung ausgeführt sein kann. Mittels einer Software oder eines Webbrowsers können Funktionen des Heizkreisverteilers direkt gesteuert oder auf diesem programmiert werden und z. B. die Solltemperaturen für die einzelnen Räume kontrolliert und/oder geändert werden. Über eine in der Prozessoreinheit integrierte Uhr können sämtliche Timerfunktionen und evtl. Ruhezeiten frei programmiert werden oder Umstellungen von Sommer- auf Winterzeit automatisch oder manuell eingestellt werden. Über diese am Heizkreisverteiler vorgesehene Schnittstelle lassen sich auch andere Zugänge realisieren um beispielsweise aus der Ferne z. B. über das Internet auf die Heizungssteuerung zuzugreifen um das Heizungssystem etwa kurz vor der Rückkehr aus dem Urlaub hochzufahren oder die Wunschtemperatur in bestimmten Räumen oder Wasserkreisläufen zu ändern. Auch Anbindungen an externe Dienste wie Wettervorhersagen können genutzt werden um z. B. bei vorhergesagten Temperaturstürzen die bereitstehende Heizleistung ggf. anzupassen. Der Heizkreisverteiler kann dabei neben der Computerschnittstelle entweder zusätzlich oder alternativ mit einer Bedieneinheit und einem Display ausgestattet sein über welche sich Funktionen steuern, kontrollieren und programmieren lassen.The intelligent heating circuit manifold is preferably equipped with a computer interface, which z. b. can be implemented as a serial, bus or network connection. By means of a software or a web browser functions of the heating circuit distributor can be controlled directly or programmed on this and z. B. the setpoint temperatures for the individual rooms controlled and / or changed. All the timer functions and any rest periods can be freely programmed via a clock integrated in the processor unit, or changes from summer to winter time can be set automatically or manually. About this provided on Heizkreisverteiler interface can also realize other accesses, for example, from a distance z. B. via the Internet to access the heating control to start up the heating system about shortly before returning from vacation or to change the desired temperature in certain rooms or water circuits. Also connections to external services such as weather forecasts can be used to z. B. if predicted falls in temperature, the heating power available to adjust if necessary. In addition to the computer interface, the heating circuit distributor can be equipped either additionally or alternatively with an operating unit and a display via which functions can be controlled, controlled and programmed.
Durch eine, bevorzugte Takt gesteuerte Ansteuerung der Regelelemente, ist eine definierte Stellung der Regelelemente durch den Heizkreisverteiler direkt möglich und ein Regelventil kann z. B. direkt halb geöffnet werden, womit eine noch bessere, bedarfsgerechtere Heizleistungsverteilung ermöglicht wird. Durch die bevorzugt verwendete Ansteuerung ist auch für Diagnosezwecke ein definiertes Anfahren aller Regelelemente in eine bestimmte Position möglich, welche sehr einfach kontrolliert werden kann und defekte Regelventile schnell erkannt werden.By a, preferred clock-controlled control of the control elements, a defined position of the control elements through the heating circuit manifold is directly possible and a control valve can, for. B. be opened directly half, which is an even better, needs more appropriate heating power distribution is possible. By the control preferably used, a defined approach of all control elements in a specific position is possible for diagnostic purposes, which can be easily controlled and defective control valves are quickly detected.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen, intelligenten Heizkreisverteilers ist bevorzugt wie folgt:
- – Kontinuierliche Erfassung der Vor- und Rücklauftemperatur an den Medien führenden Leitungen eines Heizsystems sowie den Raumtemperaturen und der Solltemperaturen, welche an angeschlossenen Temperaturfühlern und/oder Reglern oder direkt am Heizkreisverteiler vorgegeben werden können.
- – Kontinuierliche Erfassung der Stellung von Regelelementen
- – Berechnung der Temperaturverläufe in den Räumen und Berechnung des Wärmeeinsatzes und Wärmebedarfs für Räume
- – Steuerung der Regelelemente aufgrund der Berechnungsergebnisse und Abgleich und/oder Verteilung untereinander wobei Heizleistung intelligent umverteilt wird und somit z. B. Räume mit geringerer zeitlichen Erwärmung oder Räume mit hinterlegter höherer Priorität bevorzugt werden.
- – Steuerung des Heizsystems, wie z. B. Verminderung der Zirkulationsleistung, abschalten oder regeln eines oder mehrerer Heizsysteme.
- - Continuous detection of the flow and return temperatures on the media-carrying lines of a heating system as well as the room temperatures and the set temperatures, which can be specified on connected temperature sensors and / or controllers or directly on the heating circuit distributor.
- - Continuous detection of the position of control elements
- - Calculation of the temperature curves in the rooms and calculation of the heat input and heat demand for rooms
- - Control of the control elements based on the calculation results and adjustment and / or distribution among each other where heating is intelligently redistributed and thus z. B. rooms with less time heating or rooms with deposited higher priority are preferred.
- - Control of the heating system, such. B. Reduction of circulation capacity, shut down or regulate one or more heating systems.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. Dabei zeigen:In the following the invention will be described by way of example with reference to drawings. Showing:
Wie in der Abbildung zu sehen ist, verfügt des Heizsystem
Die Erfassung der jeweiligen Raumtemperatur erfolgt mittels Raumtemperaturfühler
Nachdem bevorzugte Ausführungen der Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungen und Anwendungsfälle beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran von einem Fachmann ausgeführt werden können, ohne dass vom Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist abgewichen wird.Having described preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to these precise embodiments and applications, and that various changes and modifications may be made thereto by one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the invention. as it is defined in the appended claims is deviated.
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