DE102015107237A1

DE102015107237A1 - Arrangement and method for controlling a room temperature

Info

Publication number: DE102015107237A1
Application number: DE102015107237.8A
Authority: DE
Inventors: Gunter Lauckner
Original assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Current assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Der Erfindung, welche eine Anordnung und ein Verfahren zur Regelung einer Raumtemperatur betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit einer Anordnung und Verfahren zur Regulierung einer Raumtemperatur anzugeben, womit eine Linearisierung unterschiedlicher unbekannter Kennlinien von elektrischen Heizflächenventilen und somit ein verbessertes Regelverhalten sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht wird. Diese Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass zwischen dem Regler und der Stelleinrichtung ein zweiter Regler angeordnet ist und dass eine zweite Messeinrichtung angeordnet ist, welche zumindest mittelbar mit dem zweiten Regler verbunden ist. Diese Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass aus der Stellgröße des Reglers und einer von einer zweiten Messeinrichtung bereitgestellten zweiten Ersatzregelgröße eine zweite Regeldifferenz bestimmt wird, dass aus dieser zweiten Regeldifferenz mittels eines zweiten Reglers eine zweite Stellgröße des zweiten Reglers erzeugt und der Stelleinrichtung zur Regelung der Raumtemperatur zugeführt wird.The invention, which relates to an arrangement and a method for controlling a room temperature, the object is to provide a solution to provide an arrangement and method for regulating a room temperature, whereby a linearization of different unknown characteristics of electric Heizflächenventilen and thus an improved control behavior and a reduction of energy consumption is achieved. This object is achieved on the arrangement side in that a second regulator is arranged between the regulator and the adjusting device and that a second measuring device is arranged, which is connected at least indirectly to the second regulator. On the method side, this object is achieved in that a second control difference is determined from the manipulated variable of the controller and a second substitute control variable provided by a second measuring device, that a second manipulated variable of the second controller is generated from this second control difference by means of a second controller and the adjusting device for controlling the second Room temperature is supplied.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung einer Raumtemperatur, welche einen Regelkreis mit einem Regler, eine Stelleinrichtung sowie eine Messeinrichtung aufweist. The invention relates to an arrangement for controlling a room temperature, which has a control loop with a controller, an adjusting device and a measuring device.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung einer Raumtemperatur, bei welchem aus einer vorgegebenen Führungsgröße und einer von einer Messeinrichtung bereitgestellten Ersatzregelgröße eine Regeldifferenz bestimmt wird, wobei aus dieser Regeldifferenz mittels eines Reglers eine Stellgröße des Reglers erzeugt wird, welche zumindest mittelbar einer Stelleinrichtung zur Regelung der Raumtemperatur zugeführt wird. The invention also relates to a method for controlling a room temperature, in which a control difference is determined from a predetermined reference variable and a substitute control variable provided by a measuring device, wherein from this control difference by means of a controller a manipulated variable of the controller is generated, which at least indirectly an adjusting device for control is supplied to the room temperature.

Zur Regulierung einer Raumtemperatur beispielsweise in Wohnungen, Büros oder öffentlichen Gebäuden ist es üblich, im Vorlauf einer Heiz- oder Kühlfläche ein einstellbares Ventil anzuordnen. Eine derartige Heiz- oder Kühlfläche kann beispielsweise ein Heizkörper sein, welcher auch als Radiator oder Konvektor bezeichnet und beispielsweise von einem Heizmedium oder Kühlmedium Wasser durchströmt wird. Alternativ kann eine Heiz- oder Kühlfläche auch ein Kreislauf oder Teilkreislauf einer im Boden oder in einer Wand verlegten Einrichtung zur Temperaturbeeinflussung eines Raumes sein. To regulate a room temperature, for example, in homes, offices or public buildings, it is customary to arrange an adjustable valve in the flow of a heating or cooling surface. Such a heating or cooling surface may for example be a radiator, which is also referred to as a radiator or convector and, for example, flows through a heating medium or cooling medium water. Alternatively, a heating or cooling surface can also be a circuit or partial circuit of a device installed in the floor or in a wall for influencing the temperature of a room.

Mittels eines einstellbaren Ventils wird der Massestrom des Heizmediums beispielsweise im Vorlauf der Heizfläche eingestellt und somit die Abgabe der thermischen Energie des Heizmediums an die Umgebung der Heizfläche bestimmt, so dass eine gewünschte Temperatur in einem Raum erreicht werden kann. By means of an adjustable valve, the mass flow of the heating medium is adjusted for example in the flow of the heating surface and thus determines the delivery of the thermal energy of the heating medium to the environment of the heating surface, so that a desired temperature can be achieved in a room.

Meist ist eine Regelung der Raumtemperatur in Abhängigkeit verschiedener Bedingungen, wie beispielsweise Tag oder Nacht bzw. einer Anwesenheit eines Nutzers und anderen in einem zu beheizenden Raum, gewünscht. Daher ist es vorteilhaft, die Ventile mit einem elektrischen Antrieb zu versehen und eine elektronische Regelung einzuführen. Usually, a regulation of the room temperature depending on various conditions, such as day or night or a presence of a user and others in a room to be heated, desired. Therefore, it is advantageous to provide the valves with an electric drive and to introduce an electronic control.

Eine elektronische Regelung einer Raumlufttemperatur in Wohn- und Zweckbauten erfolgt meist unter Nutzung eines Regelkreises. Die zu regelnde Raumlufttemperatur ist die Regelgröße des Regelkreises und wird mittels eines geeigneten Sensors, welcher ein Messglied im Regelkreis darstellt, gemessen. Ein Regler verarbeitet eine Differenz aus einer vorgegebenen Soll-Raumtemperatur der sogenannten Führungsgröße des Regelkreises und der vom Sensor aus der Regelgröße Ist-Raumtemperatur gebildeten Ersatzregelgröße. An electronic control of a room air temperature in residential and functional buildings is usually done using a control loop. The room air temperature to be controlled is the control variable of the control loop and is measured by means of a suitable sensor, which represents a measuring element in the control loop. A regulator processes a difference from a predetermined setpoint room temperature of the so-called reference variable of the control loop and the substitute control variable formed by the sensor from the controlled variable actual room temperature.

Aus dieser Differenz bildet der Regler eine Stellgröße zur Regelung der Raumtemperatur, welche beispielsweise einem auf einem Ventilunterteil angeordneten elektrischen Antrieb zugeführt wird. Dieser elektrische Antrieb wird auch als Stellantrieb bezeichnet. Je nach Wert dieser Stellgröße wird über den Stellantrieb ein Stellglied beeinflusst und derart der einer Heizfläche über einen sogenannten Vorlauf zugeführte Massestrom des Heizmediums. Als Stellglied ist ein sogenanntes Ventil oder Ventilunterteil im Vorlauf der Heizfläche angeordnet. From this difference, the controller forms a control variable for controlling the room temperature, which is supplied, for example, arranged on a valve body electrical drive. This electric drive is also referred to as an actuator. Depending on the value of this manipulated variable, an actuator is influenced via the actuator and thus the mass flow of the heating medium supplied to a heating surface via a so-called flow. As an actuator, a so-called valve or valve body is arranged in the flow of the heating surface.

Durch diesen Regelvorgang wird der Massestrom des Heizmediums und somit die Abgabe der thermischen Energie des Heizmediums an die das Medium umhüllende Heizfläche beeinflusst. Dies hat einen Einfluss auf die Oberflächentemperatur der Heizfläche und somit auf die Wärmeabgabe in den zu beheizenden Raum, was wiederum die Wärmebilanz des Raums verändert. By this control process, the mass flow of the heating medium and thus the delivery of the thermal energy of the heating medium is influenced to the surrounding the medium heating surface. This has an effect on the surface temperature of the heating surface and thus on the heat dissipation in the room to be heated, which in turn changes the heat balance of the room.

Die üblicherweise hierfür eingesetzten Ventilunterteile sollten theoretisch eine lineare Kennlinie zwischen einem Ventilhub und dem geregelten Massestrom oder Wärmestrom Wärmestrom = f(Ventilhub) aufweisen, damit der Regler auf eine lineare Regelstrecke arbeitet. Ist dies der Fall, wird das Problem der Stabilität der Temperaturregelung und der Regelgüte beherrscht. The normally used valve bodies should theoretically have a linear characteristic between a valve lift and the regulated mass flow or heat flow heat flow = f (valve lift), so that the controller works on a linear controlled system. If this is the case, the problem of the stability of the temperature control and the control quality is mastered.

In der Praxis werden meist Ventile bzw. Ventilunterteile eingesetzt, die eine stark nichtlineare Kennlinie mit einer sogenannten toten Zone aufweisen, insbesondere tritt dieser Nachteil bei Standard-Ventilen, Ventilen mit Voreinstellung oder Ventilen mit weicher Dichtung und andere auf. Diese Nichtlinearität der Ventile kann in vielen Fällen zu einem Schwingen der Raumtemperaturregelung führen. In practice, mostly valves or valve bodies are used, which have a strong non-linear characteristic with a so-called dead zone, in particular, this disadvantage occurs in standard valves, valves with default or valves with soft seal and others. This nonlinearity of the valves can in many cases lead to a swing in the room temperature control.

Dieses Schwingen macht sich derart bemerkbar, dass sich das Heizkörperventil nur 3–4 mal am Tag kurz öffnet, wobei es dabei im Raum schnell warm wird und nachfolgend der Raum für mehrere Stunden auskühlt. This swinging is so noticeable that the radiator valve opens briefly only 3-4 times a day, where it quickly gets warm in the room and subsequently cools the room for several hours.

Unbehaglichkeiten, Zugerscheinungen mit kalter Luft sowie Beschwerden der Nutzer sind die Folge. Ursache ist die Arbeitsbewegung des Reglers an der hochgradig nichtlinearen Kennlinie, die fast ein 2-Punkt-Verhalten aufweist. Uncomfort, draft with cold air and user complaints are the result. The cause is the working movement of the controller on the highly non-linear characteristic, which has almost a 2-point behavior.

Weitere Schwierigkeiten entstehen durch die verwendeten Antriebe bzw. Stellantriebe der Stelleinrichtung. Motorische Antriebe mit Einheitssignal oder Busankopplung haben eine zusätzliche tote Zone im unteren Stellbereich und neigen zu einer Hysterese in der Stellkennlinie. Dadurch kann ein nicht reproduzierbarer Ventilhub entstehen. Further difficulties arise from the drives used or actuators of the adjusting device. Motor drives with standard signal or bus coupling have an additional dead zone in the lower setting range and tend to hysterise in the actuating characteristic. This can cause a non-reproducible valve lift.

Eine alternative Form des Stellantriebs ist der sogenannte elektrothermische Antrieb. Diese werden beispielsweise im Auf/Zu-Betrieb angesteuert, wobei meist 2-Punkt-Regler oder quasikontinuierliche Regler mit pulsbreiten-modulierten Signalen (PBM-Signale) eingesetzt werden. Derartige Antriebe weisen einen extrem nicht reproduzierbaren Ventilhub auf, was aus der Erwärmung und Abkühlung des Antriebes selbst resultiert, bedingt durch dessen Platzierung direkt in der Nähe der Heizfläche. An alternative form of the actuator is the so-called electrothermal drive. These are activated, for example, in on / off mode, usually 2-point controller or quasi-continuous controller with pulse width modulated signals (PBM signals) are used. Such drives have an extremely non-reproducible valve lift, which results from the heating and cooling of the drive itself, due to its placement directly in the vicinity of the heating surface.

Im Stand der Technik wird versucht, dieses Problem auf mehreren Wegen zu lösen. The prior art attempts to solve this problem in several ways.

Eine erste Möglichkeit der Generierung einer linearen Wärmeabgabe besteht in der Verwendung eines Ventilunterteils zur Beeinflussung der Durchflussmenge mit gleichprozentiger kv-Kennlinie, wobei der sogenannte kv-Wert (Durchflusskoeffizient) einem Wasserdurchfluss durch ein Ventil (in m³/h) entspricht und für eine festgelegte Druckdifferenz und einen festgelegten Wassertemperaturbereich angegeben wird. Derartige Ventile sind an Wärmeübertragern in Raumlufttechnischen Anlagen gängige Praxis. A first possibility of generating a linear heat output is the use of a valve body for influencing the flow rate with equal percentage kv characteristic, the so-called kv value (flow coefficient) corresponds to a water flow through a valve (in m ³ / h) and for a fixed Pressure difference and a specified water temperature range is specified. Such valves are common practice on heat exchangers in ventilation and air conditioning systems.

Der Nachteil dieser Möglichkeit besteht darin, dass derartige Ventilunterteile mit gleichprozentiger kv-Kennlinie für Raumheizflächen in den erforderlichen Nennweiten aus Kostengründen nicht mehr produziert werden und somit am Markt nicht mehr erhältlich sind. The disadvantage of this possibility is that such valve bodies with equal percentage kv characteristic for Raumheizflächen in the required nominal diameters for cost reasons are no longer produced and thus are no longer available on the market.

Nach einer alternativen Möglichkeit können nichtlineare Kennlinien regelungstechnisch durch drei verschiedene Maßnahmen behandelt werden. According to an alternative possibility, nonlinear characteristics can be treated by three different measures.

Bekannt ist es, aus der Ventilkennlinie eine Umkehrfunktion zu berechnen, welche regelungstechnisch zwischen Regler und Ventilantrieb geschaltet wird. Diese Lösung ist sehr wirkungsvoll. It is known to calculate from the valve characteristic curve an inverse function, which is switched by control technology between controller and valve drive. This solution is very effective.

Die Berechnung der Umkehrfunktion erfordert aber die Kenntnis der Ventilkennlinie, die darüber hinaus auch zeitinvariant sein muss, für eine große Fertigungsbreite. Dieses Verfahren lässt sich daher nur bei stetigen Antrieben und nur für ausgewählte Ventiltypen anwenden. Für Ventile mit Voreinstellung, die auf der Baustelle justiert werden und zu unterschiedlichen Kennlinien führen, ist das Verfahren nicht beherrschbar. However, the calculation of the inverse function requires knowledge of the valve characteristic, which must also be time-invariant, for a large production range. This method can therefore only be used with continuous drives and only for selected valve types. For valves with presetting, which are adjusted on site and lead to different characteristics, the process is unmanageable.

Weiterhin sind Vorregelungen bekannt, welche mit einem Hilfsregelkreis arbeiten und im Aussteuerbereich zu einer näherungsweisen Linearisierung führen können. Furthermore, pre-regulations are known, which work with an auxiliary control loop and can lead to an approximate linearization in the control area.

Nachteilig hierbei ist, dass ein zusätzlicher Hilfsregelkreis einen zusätzlichen Regler und Sensor pro Raum erfordert. The disadvantage here is that an additional auxiliary control loop requires an additional controller and sensor per room.

Schließlich kann auch das Regelstreckenmodell am Arbeitspunkt nach Taylor linearisiert werden, was zu der Einschränkung der Regelung auf einen Bereich in der Nähe des Arbeitspunktes führt. Das Vorgehen nach Taylor besteht darin, dass nichtlineare Funktionen durch lineare Funktionen angenähert werden. Finally, the controlled-system model can also be linearized at the operating point according to Taylor, which leads to the restriction of the control to an area in the vicinity of the operating point. Taylor's approach is to approximate nonlinear functions by linear functions.

Diese Linearisierung stellt aber eine unzulässige Voraussetzung dar und ist im Einsatz in der Praxis nicht zielführend. However, this linearization is an impermissible condition and is not effective in practice.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zur Regulierung einer Raumtemperatur anzugeben, womit eine Linearisierung unterschiedlicher unbekannter Kennlinien von elektrischen Heizflächenventilen und somit eine verbessertes Regelverhalten sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht wird. The invention is thus based on the object of specifying an arrangement and a method for regulating a room temperature, whereby a linearization of different unknown characteristics of electric Heizflächenventilen and thus improved control behavior and a reduction of energy consumption is achieved.

Außerdem verbessert sich auch die Behaglichkeit für die Nutzer. In addition, the comfort for users also improves.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Regelung einer Raumtemperatur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwischen dem Regler und der Stelleinrichtung ein zweiter Regler angeordnet ist und dass eine zweite Messeinrichtung angeordnet ist, welche zumindest mittelbar mit dem zweiten Regler verbunden ist. According to the invention, the object is achieved in an arrangement for controlling a room temperature of the type mentioned in that between the controller and the adjusting device, a second controller is arranged and that a second measuring device is arranged, which is at least indirectly connected to the second controller.

Gemäß der Erfindung wird die Linearisierung unterschiedlicher unbekannter Kennlinien dadurch erreicht, dass eine Aufteilung der zur Regelung der Raumtemperatur erforderlichen Regelstrecke in die Bestandteile Regelung der Raumlufttemperatur in einem ersten Regelkreis und Regelung der Heizflächentemperatur einer Heizfläche in einem zweiten Regelkreis erfolgt. According to the invention, the linearization of different unknown characteristics is achieved by dividing the controlled system required for controlling the room temperature in the components regulating the room air temperature in a first control loop and regulating the Heizflächentemperatur a heating surface in a second control loop.

Somit wird ein erster Regelkreis bereitgestellt mit welchem eine an den zweiten Regelkreis zu übergebende Führungsgröße aus der Differenz des voreingestellten Sollwertes der Raumtemperatur zu einem sensorermittelten Wert der Raumtemperatur durch einen ersten Regler ermittelt wird. Thus, a first control loop is provided with which a reference variable to be transferred to the second control loop is determined from the difference of the preset setpoint value of the room temperature to a sensor-determined value of the room temperature by a first controller.

Zusätzlich wird ein zweiter Regelkreis bereitgestellt, welcher seine Führungsgröße von dem ersten übergeordneten Regler erhält und eine Differenz aus dieser vom übergeordneten ersten Regelkreis bereitgestellten Führungsgröße und einem sensorermittelten Wert für eine Oberflächentemperatur einer als Heizkörper ausgebildeten Heizfläche bildet. In addition, a second control loop is provided, which receives its reference variable from the first higher-order regulator and forms a difference between this reference variable provided by the higher-order first control loop and a sensor-determined value for a surface temperature of a heating surface designed as a heating element.

Als Regler werden insbesondere P-, PI-, PID-Regler sowie adaptive Regler verstanden. In particular, P, PI, PID controllers and adaptive controllers are understood as controllers.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung einen Stellantrieb und ein Stellglied aufweist und in einem Vorlauf einer Heizfläche angeordnet ist. In one embodiment of the invention it is provided that the adjusting device has an actuator and an actuator and is arranged in a flow of a heating surface.

Wie in der Regelungstechnik üblich, kann die Stelleinrichtung in einen Stellantrieb und ein Stellglied unterteilt werden. Es ist üblich, eine derartige Stelleinrichtung in einem Vorlauf einer Heizfläche anzuordnen. Alternativ wäre auch eine Anordnung im Rücklauf der Heizfläche möglich, ohne das hier beschriebene Regelungsverfahren zu beeinträchtigen. As is customary in control technology, the adjusting device can be subdivided into an actuator and an actuator. It is customary to arrange such a setting device in a flow of a heating surface. Alternatively, an arrangement in the return of the heating surface would be possible without affecting the control method described here.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stellglied ein Ventilunterteil ist. In a further embodiment of the invention it is provided that the actuator is a valve body.

Zur Beeinflussung des Massestroms des Heizmediums ist vorgesehen, beispielsweise im Vorlauf eines eine oder mehrere Heizflächen versorgenden Heizkreises ein Stellglied, ausgeführt als ein Ventilunterteil, einzufügen. Dieses Ventilunterteil kann in seinem Durchflussquerschnitt verändert werden, womit sich der Massestrom einstellen lässt. Durch Einstellung dieses Massestroms wird die durch die durchströmte Heizfläche abgegebene thermische Energie beeinflusst und derart die Raumtemperatur. To influence the mass flow of the heating medium is provided, for example, in the flow of a one or more heating surfaces supplying heating circuit, an actuator, designed as a valve body to insert. This valve body can be changed in its flow area, allowing the mass flow to be adjusted. By adjusting this mass flow, the thermal energy emitted by the heating surface flowing through is influenced, and thus the room temperature.

Ein derartiges Stellglied kann auch ein sogenanntes Zonenventil sein, welches einen gemeinsamen Gesamtmassestrom beeinflusst, welcher mehrere Heizflächen durchströmt. Such an actuator may also be a so-called zone valve, which influences a common total mass flow, which flows through a plurality of heating surfaces.

Vorgesehen ist es, das Ventilunterteil mit einem Stellantrieb zu koppeln. Ein derartiger Stellantrieb kann ein Motor sein. Meist wird eine durch den Motor erzeugte Drehbewegung in eine Längsbewegung umgewandelt, mittels welcher beispielsweise eine Ventilspindel eines Ventils oder Ventiluntersatzes betätigt werden kann. It is intended to couple the valve body with an actuator. Such an actuator may be a motor. In most cases, a rotational movement generated by the motor is converted into a longitudinal movement, by means of which, for example, a valve stem of a valve or valve pedestal can be actuated.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stellantrieb ein Elektromotor, ein Elektromotor mit einem Getriebe oder ein thermoelektrischer Antrieb ist. In a particular embodiment of the invention it is provided that the actuator is an electric motor, an electric motor with a gear or a thermoelectric drive.

Ein derartiger Stellantrieb kann ein Motor mit oder ohne Getriebe, ein Schrittmotor oder ein thermoelektrischer Antrieb sein. Diese Stellantriebe werden drahtgebunden oder drahtlos von dem entsprechenden vorgeschalteten Regler angesteuert. Zur drahtlosen Übertragung der Steuersignale können aus dem Stand der Technik bekannte Übertragungsverfahren wie WLAN, Bluetooth, ZigBee, Wibree oder WiMAX genutzt werden. Such an actuator may be a motor with or without gear, a stepper motor or a thermoelectric drive. These actuators are wired or wirelessly controlled by the corresponding upstream controller. For wireless transmission of the control signals known from the prior art transmission methods such as WLAN, Bluetooth, ZigBee, Wibree or WiMAX can be used.

Eine drahtgebundene Übertagung kann über übliche Signalleitungen oder ein Bussystem erfolgen. A wired transmission can take place via conventional signal lines or a bus system.

In einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Messeinrichtung an der Oberfläche eines zur Beheizung eines Raums genutzten Heizfläche angeordnet ist. In an embodiment variant of the invention, it is provided that the second measuring device is arranged on the surface of a heating surface used for heating a room.

Zur Linearisierung der Heizkennlinien wird für den zweiten Regler eine zweite Ersatzregelgröße dadurch bereitgestellt, dass eine zweite Messeinrichtung, beispielsweise ausgeführt als ein Temperatursensor, an der Oberfläche der Heizfläche zur Messung der Oberflächentemperatur der Heizfläche angeordnet wird. In order to linearize the heating characteristics, a second substitute control variable is provided for the second controller in that a second measuring device, for example designed as a temperature sensor, is arranged on the surface of the heating surface for measuring the surface temperature of the heating surface.

Vorgesehen ist es, den zweiten Temperatursensor an einer dem zu beheizenden Raum zugewandten Seite der Heizfläche anzuordnen, um derart die Genauigkeit der Regelung zu verbessern und Störungen im Regelsystem, beispielsweise durch Änderungen der Vorlauftemperatur, zu vermeiden. It is intended to arrange the second temperature sensor on a side of the heating surface facing the space to be heated so as to improve the accuracy of the control and to avoid disturbances in the control system, for example by changes in the flow temperature.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur Regelung einer Raumtemperatur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass aus der Stellgröße des ersten Reglers und einer von einer zweiten Messeinrichtung bereitgestellten zweiten Ersatzregelgröße eine zweite Regeldifferenz bestimmt wird, dass aus dieser zweiten Regeldifferenz mittels eines zweiten Reglers eine zweite Stellgröße des zweiten Reglers erzeugt und der Stelleinrichtung zur Regelung der Raumtemperatur zugeführt wird. According to the invention, the object is achieved in a method for controlling a room temperature of the type mentioned above in that a second control difference is determined from the manipulated variable of the first controller and provided by a second measuring device second control variable that from this second control difference by means of a second Regulator produces a second control variable of the second controller and the adjusting device is supplied to control the room temperature.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Linearisierung unterschiedlicher unbekannter Kennlinien von elektrischen Heizkörperventilen dadurch erreicht, dass eine erste Stellgröße des ersten Reglers als eine Führungsgröße eines zweiten Reglers verwendet wird. Hierbei werden dem ersten Regler Messwerte einer ersten Messeinrichtung zur Messung der Ist-Raumtemperatur und dem zweiten Regler Messwerte einer zweiten Messeinrichtung zur Messung einer Oberflächentemperatur einer Heizfläche bereitgestellt. According to the present invention, a linearization of different unknown characteristics of electric radiator valves is achieved by using a first manipulated variable of the first regulator as a reference variable of a second regulator. In this case, measured values of a first measuring device for measuring the actual room temperature and the second controller measured values of a second measuring device for measuring a surface temperature of a heating surface are provided to the first controller.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Stellgröße eine Steuerspannung ist, welche einem Stellantrieb der Stelleinrichtung zugeführt und in eine mechanische Drehbewegung gewandelt wird. In one embodiment of the invention, it is provided that the second manipulated variable is a control voltage, which is fed to an actuator of the actuator and converted into a mechanical rotary motion.

Zur Beeinflussung des Massestroms des Heizmediums mittels eines einem Stellglied entsprechenden Ventilunterteils wird dieses mit einem Motor als Stellantrieb verbunden. Dieser Motor wird durch eine elektrische Spannung oder Steuerspannung angesteuert. To influence the mass flow of the heating medium by means of an actuator corresponding valve lower part of this is connected to a motor as an actuator. This motor is controlled by an electrical voltage or control voltage.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der mechanischen Drehbewegung des Stellantriebs ein durch ein Stellglied der Stelleinrichtung fließender Massestrom eines Heizmediums und derart auch die Raumtemperatur beeinflusst werden. In a further embodiment of the invention, it is provided that a mass flow of a heating medium flowing through an actuator of the adjusting device and thus also the room temperature are influenced by means of the mechanical rotary movement of the actuator.

Die beispielsweise mittels eines Motors erzeugte Drehbewegung wird in eine zur Ansteuerung des Stellglieds der Stelleinrichtung geeignete Bewegung umgesetzt oder angepasst. Hierzu kann, in Abhängigkeit der Einflussmöglichkeiten des einzusetzenden Ventilunterteils, ein Getriebe zur Reduzierung der Drehzahl des Motors eingesetzt werden und/oder ein Umsetzen der Drehbewegung in eine lineare Bewegung erfolgen. The rotational movement generated, for example by means of a motor is in a for driving the actuator of the actuator implemented appropriate movement or adapted. For this purpose, depending on the influence possibilities of the valve lower part to be used, a gearbox for reducing the rotational speed of the motor can be used and / or the rotational movement can be converted into a linear movement.

Die vom Stellantrieb erzeugte Bewegung wird auf das Ventilunterteil übertragen und derart der einem Heizmedium beim Durchströmen des Ventilunterteils zur Verfügung stehende Querschnitt beeinflusst. Diese Beeinflussung des Querschnitts verändert den Massestrom in der nachfolgenden oder den nachfolgenden Heizflächen und somit die Abgabe thermischer Energie des Heizmediums an den Heizkörper bzw. den zu beheizenden Raum. The movement generated by the actuator is transmitted to the valve body and thus affects the cross section available to a heating medium as it flows through the valve body. This influence on the cross section changes the mass flow in the subsequent or subsequent heating surfaces and thus the release of thermal energy of the heating medium to the radiator or the space to be heated.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. In the accompanying drawings shows

1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Regelkreis, 1 a control circuit known from the prior art,

2 eine Prinzipdarstellung eines vereinfachten Ersatzschaltbildes für einen Regelkreis nach dem Stand der Technik, 2 a schematic diagram of a simplified equivalent circuit diagram for a control circuit according to the prior art,

3 eine erfindungsgemäße Ausführung der Anordnung zur Regelung einer Raumtemperatur, 3 an embodiment of the arrangement for controlling a room temperature according to the invention,

4 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der Anordnung zur Regelung einer Raumtemperatur in einer Ausführung als ein Aufsatz auf ein Ventilunterteil einer Stelleinrichtung und 4 a further inventive embodiment of the arrangement for controlling a room temperature in an embodiment as an attachment to a valve body of a control device and

5 eine alternative Ausführungsform der in der 4 dargestellten Lösung. 5 an alternative embodiment of the in the 4 illustrated solution.

In der 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Regelkreis 1 dargestellt. Eingangsseitig ist eine Führungsgröße 2 w(t) dargestellt, welche eine vorgegebene Soll-Raumtemperatur ist. Ausgangsseitig ist die Regelgröße 3 y(t) dargestellt, welche einer Ist-Raumtemperatur entspricht. In the 1 is a control loop known in the art 1 shown. On the input side is a reference variable 2 w (t), which is a predetermined target room temperature. The output side is the controlled variable 3 y (t), which corresponds to an actual room temperature.

Aus dieser Regelgröße 3 y(t) wird mittels einer Messeinrichtung 4 eine Ersatzregelgröße 5 y´(t) erzeugt. Hierzu kommt üblicherweise ein geeigneter Temperatursensor zum Einsatz, welcher das Messglied 6 sowie den Messwandler 7 in der 1 repräsentiert. From this controlled variable 3 y (t) is determined by means of a measuring device 4 a substitute rule size 5 y '(t) is generated. For this purpose, usually a suitable temperature sensor is used, which is the measuring element 6 as well as the transducer 7 in the 1 represents.

Aus der Ersatzregelgröße 5 y´(t) und der Führungsgröße 2 w(t) wird eine Regeldifferenz 8 e(t) ermittelt, welche die Eingangsgröße des Reglers 9 ist. Um diese Regeldifferenz 8 zu minimieren, erzeugt der Regler 9 eine Stellgröße 10 u_R(t), welche das Eingangssignal der nachfolgenden Stelleinrichtung 11 ist. Diese Stelleinrichtung 11 kann in einen Stellantrieb 12 wie beispielsweise einen Motor und ein Stellglied 13 wie beispielsweise ein Ventilunterteil unterteilt werden. Derart kann eine elektrische Stellgröße 10 u_R(t) des Reglers 9 einen Stellmotor 12 antreiben, dessen Drehbewegung auf die Spindel eines Ventilunterteils 13 übertragen wird. Am Ausgang dieser Stelleinrichtung 11 wird nachfolgend die Stellgröße 14 u(t) ausgegeben. From the substitute rule size 5 y'(t) and the reference variable 2 w (t) becomes a control difference 8th e (t) determines which the input of the regulator 9 is. To this rule difference 8th to minimize, the controller generates 9 a manipulated variable 10 u _R (t), which is the input signal of the following actuator 11 is. This adjusting device 11 can in an actuator 12 such as a motor and an actuator 13 such as a valve body are divided. Such can be an electrical control variable 10 u _R (t) of the controller 9 a servomotor 12 drive, whose rotational movement on the spindle of a valve body 13 is transmitted. At the output of this actuator 11 is the manipulated variable below 14 u (t) is output.

Durch die Stellung der Spindel im Ventilunterteil 13 wird der Massestrom des Heizmediums beeinflusst, welcher wiederum die Gesamtregelstrecke 23 des Regelkreises 1 und somit die Regelgröße 3 y(t) die Ist-Raumtemperatur beeinflusst. Eine derartige Gesamtregelstrecke 23 kann beispielsweise durch zwei Teilregelstrecken abgebildet werden. In einer Ausführung ist die erste Teilregelstrecke 15 eine Heizfläche und die zweite Teilregelstrecke 26 ein zu beheizenden Raum. Due to the position of the spindle in the valve body 13 the mass flow of the heating medium is influenced, which in turn affects the total controlled system 23 of the control loop 1 and thus the controlled variable 3 y (t) affects the actual room temperature. Such a total controlled system 23 can be mapped, for example, by two partial control sections. In one embodiment, the first sub-rule is 15 a heating surface and the second partial control section 26 a room to be heated.

Dargestellt sind auch eine möglicherweise auftretende Versorgungsstörung 16 z₁(t) sowie eine Laststörung 17 z₂(t), welche die Regelung beeinträchtigen können. Shown are also a possibly occurring supply disorder 16 z ₁ (t) and a load disturbance 17 z ₂ (t), which may affect the regulation.

In der 2 ist eine Vereinfachung des Regelkreises 1 aus der 1 dargestellt, welche ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. In the 2 is a simplification of the control loop 1 from the 1 which is also known from the prior art.

Die Darstellung reduziert den Regelkreis 1 auf den Regler 9 sowie die Gesamtregelstrecke 23, die eingangsseitige Führungsgröße 2 w(t), die ausgangsseitige Regelgröße 3 y(t) sowie eine einfache Rückführung der Regelgröße 3 y(t) zur Differenzbildung mit der Führungsgröße 2 w(t) vor dem Eingang des Reglers 9 zur Bildung der Regeldifferenz 8 e(t). Optional sind die Versorgungsstörung 16 z₁(t) sowie die Laststörung 17 z₂(t) dargestellt. The representation reduces the control loop 1 on the regulator 9 as well as the total control range 23 , the input-side reference variable 2 w (t), the output-side controlled variable 3 y (t) and a simple feedback of the controlled variable 3 y (t) to form a difference with the reference variable 2 w (t) before the input of the controller 9 to form the rule difference 8th e (t). Optionally, the supply failure 16 z ₁ (t) and the load disturbance 17 z ₂ (t) is shown.

In der 3 ist eine erste Ausführung der Erfindung zur Regelung einer Raumtemperatur an einem Beispiel eines zu beheizenden Raums 26 gezeigt. Hierzu ist im Raum 26, welcher die erste Teilregelstrecke darstellt, ein Heizkörper 15, welcher die zweite Teilregelstrecke darstellt, angebracht. Beide Teilregelstrecken 15 und 26 bilden die Gesamtregelstrecke 23, welche mittels der geschweiften Klammer in der 3 dargestellt wurde. In the 3 is a first embodiment of the invention for controlling a room temperature on an example of a room to be heated 26 shown. This is in the room 26 , which represents the first part of the rule, a radiator 15 , which represents the second partial control section, attached. Both partial rules 15 and 26 make up the total rule range 23 , which by means of the curly brace in the 3 was presented.

Dem Heizkörper 15 wird über einen Vorlauf 24 ein Heizmedium wie beispielsweise Wasser mit einer bestimmten Vorlauftemperatur zugeführt. Nach einem Durchströmen des Heizkörpers 15 wird das Heizmedium über einen Rücklauf 25 wieder abgeführt. The radiator 15 is about a lead 24 a heating medium such as water supplied with a certain flow temperature. After flowing through the radiator 15 is the heating medium via a return 25 discharged again.

Üblicherweise sind der Vorlauf 24 und der Rücklauf 25 Bestandteil eines Heizkreises und mit einem nicht dargestellten zentral angeordneten Wärmeerzeuger mit einem Kessel zur Bereithaltung des Heizmediums oder einer Hausanschlussstation mit Fernwärmekopplung verbunden. Usually the forerunner 24 and the return 25 Part of a heating circuit and arranged with a central not shown Heat generator connected to a boiler for maintaining the heating medium or a home connection station with district heating coupling.

Zur Beeinflussung des Massestroms des Heizmediums ist im Vorlauf 24 in unmittelbarer Nähe zum Heizkörper 15 ein Ventilunterteil 13 als Stellglied eingefügt, welches den Massestrom in einem Bereich zwischen einem maximal möglichen Massestrom und Null stellen kann. Hierfür ist das Ventilunterteil 13 beispielsweise mit einem Motor 12 als Stellantrieb verbunden. Dieser Motor 12 kann als ein Stellmotor oder als ein Motor mit einem zugehörigen Getriebe ausgeführt sein. To influence the mass flow of the heating medium is in the flow 24 in the immediate vicinity of the radiator 15 a valve body 13 inserted as an actuator, which can set the mass flow in a range between a maximum possible mass flow and zero. This is the valve body 13 for example with a motor 12 connected as an actuator. This engine 12 can be designed as a servomotor or as a motor with an associated gear.

Zur Regelung der Raumtemperatur ist üblicherweise im Raum 26 eine erste Messeinrichtung 4, beispielsweise ein Temperatursensor, angeordnet, welche die Ist-Temperatur im Raum 26 misst und daraus eine Ersatzregelgröße 5 für den ersten Regler 9 bereitstellt. To control the room temperature is usually in the room 26 a first measuring device 4 , For example, a temperature sensor, which is the actual temperature in the room 26 measures and from this a substitute rule size 5 for the first controller 9 provides.

Zur Umsetzung der Erfindung ist außerdem an einer raumseitigem Oberfläche der mittels eines Heizkörpers 15 gebildeten Heizfläche eine zweite Messeinrichtung 19 angeordnet, welche die Oberflächentemperatur des Heizkörpers 15 misst und daraus eine zweite Ersatzregelgröße 20 für einen weitern zweiten Regler 18 bereitstellt. To implement the invention is also on a raumseitigem surface by means of a radiator 15 formed heating surface a second measuring device 19 arranged, which determines the surface temperature of the radiator 15 measures and from this a second substitute rule size 20 for another second controller 18 provides.

Ein derartige zweite Messeinrichtung 19 kann darüberhinaus beispielsweise in einer Mietwohnung zur Heizkostenerfassung genutzt werden. Such a second measuring device 19 can also be used, for example, in a rental apartment for heating costs.

Vorgesehen ist, dass der zweite Regler 18 eine Differenz zwischen der Oberflächentemperatur des Heizkörpers 15, abgebildet als zweite Ersatzregelgröße 20 und einer Stellgröße 10 des ersten Reglers 9 verarbeitet. Diese Differenz stellt eine sogenannte zweite Regeldifferenz 21 dar, welche vom zweiten Regler 18 in eine zweite Stellgröße 22 umgesetzt wird. It is intended that the second regulator 18 a difference between the surface temperature of the radiator 15 , shown as a second substitute rule size 20 and a manipulated variable 10 of the first regulator 9 processed. This difference represents a so-called second control difference 21 which is the second controller 18 in a second manipulated variable 22 is implemented.

Vorgesehen ist, mittels dieser zweiten Stellgröße 22 die Stelleinrichtung 11 mit dem Motor 12 und dem Ventilunterteil 13 zu beeinflussen und derart den Massestrom im Vorlauf 24 zum Heizkörper 15. It is provided by means of this second manipulated variable 22 the adjusting device 11 with the engine 12 and the valve body 13 to influence and so the mass flow in the flow 24 to the radiator 15 ,

Der erste Regler 9 erhält seine Ersatzregelgröße 5 von der ersten Messeinrichtung 4, welche die Ist-Raumlufttemperatur misst und an einer zweckmäßigen Stelle im Raum 26 angeordnet ist. The first controller 9 gets his replacement rule size 5 from the first measuring device 4 which measures the actual indoor air temperature and at a convenient location in the room 26 is arranged.

Auch hier wird aus der Ersatzregelgröße 5 und einer von einem Nutzer vorgegebenen Führungsgröße 2 eine Regeldifferenz 8 bestimmt. Diese Regeldifferenz 8 wird vom Regler 9 in die bereits oben erwähnte Stellgröße 10 des Reglers 9 umgesetzt. Again, the substitute rule size becomes 5 and a user-specified reference variable 2 a rule difference 8th certainly. This rule difference 8th is from the regulator 9 in the already mentioned above control value 10 of the regulator 9 implemented.

Somit stellt die Stellgröße 10 des Reglers 9 auch die Führungsgröße für den mittels des zweiten Reglers 18 gebildeten zweiten Regelkreis dar. Anders ausgedrückt wird die Stellgröße des ersten Reglers 9 als Führungsgröße auf den zweiten Regler 18 gegeben. Thus, the manipulated variable represents 10 of the regulator 9 also the reference variable for the means of the second regulator 18 In other words, the manipulated variable of the first regulator 9 as a reference to the second controller 18 given.

Der mittels des zweiten Reglers 18 abgebildete Hilfsregelkreis linearisiert im geschlossenen zweiten Regelkreis näherungsweise die Funktion Oberflächentemperatur = f(Ventilhub) und bestimmt damit die Wärmeabgabe in den Raume 26, die direkt proportional der Differenz Raumlufttemperatur zur Oberflächentemperatur ist. The by means of the second regulator 18 The illustrated auxiliary control loop linearizes in the closed second control loop approximately the function of surface temperature = f (valve lift) and thus determines the heat emission into the room 26 , which is directly proportional to the difference between the room air temperature and the surface temperature.

Bei stetigen Antrieben entsteht erfindungsgemäß eine näherungsweise Linearisierung. Alternativ wird für Auf/Zu-Antriebe eine mittlere Oberflächentemperatur der Heizfläche des Heizkörpers 15 erzeugt. With continuous drives, an approximate linearization is achieved according to the invention. Alternatively, for on / off drives, a mean surface temperature of the heating surface of the radiator 15 generated.

Die Erfindung ermöglicht somit eine Linearisierung unterschiedlicher unbekannter Kennlinien, welche üblicherweise als ein Wärmestrom dargestellt werden, welcher eine Funktion des Ventilhubs ist: Wärmestrom = f(Ventilhub) The invention thus enables a linearization of different unknown characteristics, which are usually represented as a heat flow, which is a function of the valve lift: Heat flow = f (valve lift)

Diese Kennlinie ergibt sich aus der Grundkennlinie des Ventils kv = f(Ventilhub), die sich in Abhängigkeit der Ventilautorität zur Massestromkennlinie ṁ = f(Ventilhub) und in der Folge durch die Auslegung der Heizfläche zur Wärmeabgabe Wärmestrom = f(Ventilhub) zu einer hochgradig nichtlinearen Kennlinie verbiegen kann. This characteristic curve results from the basic characteristic curve of the valve kv = f (valve lift), which depends on the valve authority to the mass flow characteristic ṁ = f (valve lift) and consequently through the design of the heating surface for heat dissipation heat flow = f (valve lift) to a high degree non-linear characteristic can bend.

Die Erfindung ermöglicht es, mittels eines zweiten Reglers die Oberflächentemperatur der Heizfläche des Heizkörpers zu regeln und somit die Wärmeabgabe der Heizfläche zu beeinflussen. The invention makes it possible to regulate the surface temperature of the heating surface of the radiator by means of a second regulator and thus to influence the heat output of the heating surface.

Der übergeordnete erste Regler, auch als Hauptregler bezeichnet, soll dabei auf eine näherungsweise lineare Regelstrecke arbeiten. Die erfindungsgemäße Regelung ermöglicht an allen Arbeitspunkten eine stabile Regelung mit hoher Regelgüte. Durch die Vermeidung von Schwingungen sind eine Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Verbesserung der Behaglichkeit zu erwarten. The higher-level first controller, also referred to as the main controller, is intended to work on an approximately linear controlled system. The control according to the invention enables stable control with high control quality at all operating points. By avoiding vibrations, a reduction in energy consumption and an improvement in cosiness can be expected.

Die 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung am Beispiel einer Ausführung als ein auf einem Ventilunterteil 13 verwendbarer Aufsatz. The 4 shows an alternative embodiment of the invention using the example of an embodiment as a on a valve body 13 suitable attachment.

In der 4 ist ein im Vorlauf 24 oder im Rücklauf 25 eines Heizkörpers 15 angeordnetes Ventilunterteil mit einem Ventilkegel 27 mit einer zugehörigen ersten Dichtung 28 sowie einer mit dem Ventilkegel 27 verbundenen Ventilspindel 29 und einer zweiten Dichtung 30 dargestellt. In the 4 is one in the lead 24 or in the return 25 a radiator 15 arranged valve body with a valve cone 27 with an associated first seal 28 as well as one with the shuttle 27 connected valve spindle 29 and a second seal 30 shown.

Der erfindungsgemäß genutzte zweite Regelkreis wird mittels eines aus der Regelungstechnik bekannten zweiten Wellrohrs 31 oder eines anderen Ausdehnungskörpers realisiert. Hierbei kommt es sowohl bei einem Wellrohr wie auch bei einem beliebigen anderen Ausdehnungskörper darauf an, dass diese bei einer Veränderung der Umgebungstemperatur eine Änderung ihrer Ausdehnung in mindestens einer Dimension aufweisen, also beispielsweise mit zunehmender Temperatur ihre Längsausdehnung zunimmt. The second control loop used according to the invention is controlled by means of a second corrugated pipe known from control engineering 31 or another expansion body realized. In the case of a corrugated tube as well as any other expansion body, it is important that they have a change in their extent in at least one dimension when the ambient temperature changes, that is, for example, their longitudinal extent increases with increasing temperature.

Zur Messung der Oberflächentemperatur des Heizkörpers 15, mittels einer an einer raumseitigen Oberfläche des Heizkörpers 15 angebrachten zweiten Messeinrichtung 19, wird diese über die dargestellte Zuleitung 32 mit dem Wellrohr 31 verbunden. For measuring the surface temperature of the radiator 15 , by means of a on a room-side surface of the radiator 15 attached second measuring device 19 , this is over the illustrated supply line 32 with the corrugated pipe 31 connected.

Das Wellrohr 31 verändert in Abhängigkeit der Temperatur der zweiten Flüssigkeit 33 seine Ausdehnung und bewegt somit die Ventilspindel 29. Somit wird die Ventilspindel 29 in ihrer Position und somit die Lage des Ventilkegels 27 relativ zum Ventilsitz 39 des Ventilunterteils 13 verändert. Durch die Veränderung der Lage der Ventilspindel 29 wird somit Massestrom des Heizmediums im Vorlauf 24 verändert, da sich der Ventilkegel 27 in seiner Position verändert und somit den Querschnitt des Vorlaufs 24 im Bereich des Ventilunterteils 13 beeinflusst. The corrugated tube 31 changed depending on the temperature of the second liquid 33 its extension and thus moves the valve stem 29 , Thus, the valve stem becomes 29 in their position and thus the position of the valve cone 27 relative to the valve seat 39 of the valve body 13 changed. By changing the position of the valve stem 29 Thus, mass flow of the heating medium in the flow 24 changed, because the valve cone 27 changed in position and thus the cross section of the flow 24 in the area of the valve base 13 affected.

Der erste Regelkreis wird mittels eines ersten Wellrohrs 34 dem Stößel 35 und der Kappe 36 gebildet, welche für die Einstellung der ersten Führungsgröße 2 also der Soll-Raumtemperatur genutzt wird. The first control loop is by means of a first corrugated pipe 34 the pestle 35 and the cap 36 formed, which for the setting of the first reference variable 2 So the set room temperature is used.

Auch das erste Wellrohr 34 ist mit einer ersten Flüssigkeit 37 befüllt, welche sich in Abhängigkeit der Ist-Raumtemperatur ausdehnt oder zusammenzieht und derart den Druck auf den Stößel 35 verändert. Dieser Druck auf den Stößel 35 stellt die Stellgröße 10 des ersten Reglers 9 dar und somit die Führungsgröße für den zweiten Regelkreis mit dem Regler 18. Bei einer Veränderung der Ausdehnung des zweiten Wellrohrs 34 ändert sich die Position des Stößels 35 und somit der Druck auf das erste Wellrohr 31. Also the first corrugated pipe 34 is with a first liquid 37 filled, which expands or contracts depending on the actual room temperature and so the pressure on the plunger 35 changed. This pressure on the plunger 35 sets the manipulated variable 10 of the first regulator 9 and thus the reference variable for the second control loop with the controller 18 , When changing the extension of the second corrugated pipe 34 the position of the plunger changes 35 and thus the pressure on the first corrugated pipe 31 ,

Sowohl die Ventilspindel 29 als auch der Stößel 35 können mit einer Feder 38 zur Unterstützung einer Rückstellbewegung ausgestattet sein. Both the valve spindle 29 as well as the pestle 35 can with a spring 38 be equipped to support a return movement.

In der 4 wurden die Bereiche des ersten Reglers 9 sowie des zweiten Reglers 18 mittels je einer geschweiften Klammer angedeutet. In the 4 became the areas of the first regulator 9 and the second regulator 18 indicated by a respective brace.

Die 5 zeigt eine alternative Ausführung zur 4 mit einer Anordnung des zweiten Wellrohrs 31 innerhalb des ersten Wellrohrs 34, wobei beide Wellrohre 31 und 34 wiederum innerhalb der Kappe 36 platziert sind, die drehbar zur Einstellung der ersten Führungsgröße 2 also der Soll-Raumtemperatur genutzt wird. The 5 shows an alternative embodiment of 4 with an arrangement of the second corrugated pipe 31 within the first corrugated tube 34 where both corrugated pipes 31 and 34 again inside the cap 36 are placed, which are rotatable to adjust the first command variable 2 So the set room temperature is used.

Weiterhin sind die bereits aus der 4 bekannte zweite Messeinrichtung 19 mit der Zuleitung 32, sowie die Ventilspindel 29 mit der Feder 38 angedeutet. Wenn auch nicht in der 5 dargestellt, so ist die Ventilspindel 29 natürlich wiederum mit einem Ventilkegel 27 des Ventilunterteils 13 zur Einstellung des Massestroms des Heizmediums und somit der Raumtemperatur in einem Raum 26 verbunden. Furthermore, the already from the 4 known second measuring device 19 with the supply line 32 , as well as the valve spindle 29 with the spring 38 indicated. If not in the 5 represented, so is the valve stem 29 of course with a valve plug 27 of the valve body 13 for adjusting the mass flow of the heating medium and thus the room temperature in a room 26 connected.

Das Funktionsprinzip dieser Ausführung entspricht den zur 4 gemachten Ausführungen. The functional principle of this version corresponds to the 4 made statements.

Der Einsatz der Erfindung kann beispielsweise mit

– unterschiedlichen Heiz- und Kühlflächen (statischer Heizkörper, Ventilatorkonvektor, Fußbodenheizung, Sockelheizung, Bauteilaktivierung, Kühldecke, Kühlkonvektor, Induktionsgerät, usw.),
– mehreren Heizkörpern, die mittels eines Zonenventils angesteuert werden,
– unterschiedlichen Ventilantrieben (Stellmotor mit Getriebe, Elektrothermischer Antrieb, usw.) und mit
– unterschiedlichen Datenübertragungssystemen (drahtbasiert, funkbasiert, Bussystem, Einheitssignal, usw.) erfolgen.

The use of the invention can, for example, with

- different heating and cooling surfaces (static radiator, fan coil, underfloor heating, base heating, component activation, cooling ceiling, cooling convector, induction unit, etc.),
Several radiators, which are controlled by means of a zone valve,
- Different valve actuators (servomotor with gear, electrothermal drive, etc.) and with
- Different data transmission systems (wire-based, radio-based, bus system, standard signal, etc.) take place.

Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in den nachfolgend aufgezählten Merkmalen:

– stabile Regelung der Raumlufttemperatur mit konventionellen Reglern bei hoher Regelgüte
– es ist nur ein zusätzlicher Sensor (draht- oder funkbasiert), der möglicherweise schon vorhanden ist (Heizkostenverteilung), erforderlich
– geringer Mehraufwand in der Software, da lediglich 2 Regler-Bausteine benötigt werden
– Vermeidung von Instabilitäten
– einfach zu produzieren
– Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Verbesserung der Behaglichkeit
– anwendbar für eine Vielzahl von Ventilunterteilen, Nennweiten, Voreinstellungen und nicht bekannte Kennlinien
– anwendbar für unterschiedliche Antriebe
– anwendbar für unterschiedliche Heizflächen
– gleichzeitig anwendbar für mehrere Heizflächen mit nur einem Zonenventil
– anwendbar für unterschiedliche Datenübertragungssysteme
– geringe Zusatzkosten
– sehr große Anwendungsbreite
– sehr großer Markt zu erwarten

Advantages of the invention are in particular in the features listed below:

- stable control of the room air temperature with conventional controllers with high control quality
- There is only one additional sensor (wire or radio based) that may already be present (heating cost distribution) required
- Low overhead in the software, since only 2 controller modules are needed
- avoid instabilities
- easy to produce
- Reduction of energy consumption and improvement of cosiness
- applicable to a variety of valve bodies, sizes, presets and unknown characteristics
- applicable for different drives
- applicable for different heating surfaces
- at the same time applicable for several heating surfaces with only one zone valve
- applicable to different data transmission systems
- low additional costs
- very large application width
- to expect very large market

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Regelkreis loop
2 2: Führungsgröße w(t) Command value w (t)
3 3: Regelgröße y(t) Controlled variable y (t)
4 4: Messeinrichtung measuring device
5 5: Ersatzregelgröße y´(t) Substitute control variable y'(t)
6 6: Messglied measuring element
7 7: Messwandler transducers
8 8th: Regeldifferenz e(t) Control difference e (t)
9 9: Regler regulator
1010: Stellgröße des Reglers u_R(t) Manipulated variable of the regulator u _R (t)
1111: Stelleinrichtung setting device
1212: Stellantrieb/Motor Actuator / Motor
1313: Stellglied/Ventilunterteil Actuator / valve body
1414: Stellgröße u(t) Manipulated variable u (t)
1515: Heizfläche/zweite Teilregelstrecke Heating surface / second partial control section
1616: Versorgungsstörung z₁(t) Supply disturbance z ₁ (t)
1717: Laststörung z₂(t) Load disturbance z ₂ (t)
1818: zweiter Regler second controller
1919: zweite Messeinrichtung second measuring device
2020: zweite Ersatzregelgröße second substitute control variable
2121: zweite Regeldifferenz second rule difference
2222: zweite Stellgröße second manipulated variable
2323: Gesamtregelstrecke (umfassend 15 und 26) Overall control path (comprising 15 and 26 )
2424: Vorlauf leader
2525: Rücklauf returns
2626: Raum/erste Teilregelstrecke Room / first partial controlled area
2727: Ventilkegel shuttle
2828: erste Dichtung first seal
2929: Ventilspindel Valve stem
3030: zweite Dichtung second seal
3131: zweites Wellrohr second corrugated tube
3232: Zuleitung supply
3333: zweite Flüssigkeit second liquid
3434: erstes Wellrohr first corrugated pipe
3535: Stößel tappet
3636: Kappe cap
3737: erste Flüssigkeit first liquid
3838: Feder feather
3939: Ventilsitz valve seat

Claims

Arrangement for controlling a room temperature, which contains a control circuit ( 1 ) with a controller ( 9 ), an actuating device ( 11 ) as well as a measuring device ( 4 ), characterized in that between the controller ( 9 ) and the adjusting device ( 11 ) a second controller ( 18 ) and that a second measuring device ( 19 ) arranged at least indirectly with the second controller ( 18 ) connected is.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the adjusting device ( 11 ) an actuator ( 12 ) and an actuator ( 13 ) and in a flow ( 24 ) a heating surface ( 15 ) is arranged.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the actuator ( 13 ) is a valve body.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the actuator ( 12 ) is an electric motor, an electric motor with a transmission or a thermoelectric drive.

Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second measuring device ( 19 ) on the surface of a room to heat ( 26 ) used heating surface ( 15 ) is arranged.

Method for controlling a room temperature, wherein from a predetermined reference variable ( 2 ) and one of a measuring device ( 4 ) provided substitute control variable ( 5 ) a rule difference ( 8th ), whereby from this control difference ( 8th ) by means of a controller ( 9 ) a manipulated variable ( 10 ) of the controller ( 9 ) is generated, which at least indirectly an actuating device ( 11 ) is supplied for controlling the room temperature, characterized in that from the manipulated variable ( 10 ) of the controller ( 9 ) and one of a second measuring device ( 19 ) provided second substitute control variable ( 20 ) a second control difference ( 21 ) is determined that from this second control difference ( 21 ) by means of a second controller ( 18 ) a second manipulated variable ( 22 ) of the second controller ( 18 ) and the adjusting device ( 11 ) is supplied to control the room temperature.

Method according to Claim 6, characterized in that the second manipulated variable ( 22 ) is a control voltage which an actuator ( 12 ) the actuator ( 11 ) is fed and converted into a mechanical rotary motion.

A method according to claim 7, characterized in that by means of the mechanical rotary movement of the actuator ( 12 ) by an actuator ( 13 ) the actuator ( 11 ) flowing mass flow of a heating medium and thus also the room temperature is affected.