DE102015113340A1 - Heizungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage - Google Patents

Heizungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage Download PDF

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    • F24D2220/02Fluid distribution means
    • F24D2220/0257Thermostatic valves

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage (10) umfassend eine Heizung, insbesondere einen Heizkessel (15), mindestens eine Anschlussstation (12) zur Erwärmung eines Raumes, insbesondere mindestens einen Heizkörper, wobei die Anschlussstation (12) ein Thermostatventil (13) mit einem Thermostatventilantrieb (14) aufweist, ein Wärmeträgermedium (17), insbesondere Wasser, in einem Heizkreislauf, der die Heizung und die mindestens eine Anschlussstation (12) miteinander verbindet, und eine Umwälzpumpe (11) zum Umwälzen des Wärmeträgermediums (17) im Heizkreislauf, und mindestens eine Regelungseinrichtung (18), die den Thermostatventilantrieb (14) der Anschlussstation (12) ansteuert, wobei die Regelungseinrichtung (18) eine Einrichtung (25) zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur (24) des Raumes, den die Anschlussstation (12) erwärmt, umfasst. Die erfindungsgemäße Umwälzpumpe (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) eine Einrichtung (22) zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur (20) und eine Einrichtung (23) zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur (21) des Wärmeträgermediums (17) an der Anschlussstation (12) umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heizungsanlage (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heizungsanlage.
  • Eine derartige Heizungsanlage umfasst eine Heizung, insbesondere einen Heizkessel, und mindestens eine Anschlussstation zur Erwärmung eines Raumes. Bei der Anschlussstation kann es sich beispielsweise um einen Heizkörper handeln. Üblicherweise sind mehrere Anschlussstationen vorgesehen, verteilt über mehrere Räume eines Gebäudes.
  • Die Anschlussstation weist ein Thermostatventil mit einem Thermostatventilantrieb auf. Die Heizungsanlage umfasst ferner ein Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, in einem Heizkreislauf, der die Heizung und die mindestens eine Anschlussstation miteinander verbindet. Weiter umfasst die Heizungsanlage eine Umwälzpumpe zum Umwälzen des Wärmeträgermediums im Heizkreislauf und mindestens eine Regelungseinrichtung, die den Thermostatventilantrieb der Anschlussstation ansteuert. Die Regelungseinrichtung wiederum umfasst eine Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur des Raumes, den die Anschlussstation erwärmt. Bei Anschlussstationen in mehreren Räumen kann in jedem Raum eine derartige Regelungseinrichtung vorgesehen sein. Es ist aber in diesem Fall auch möglich, eine zentrale Regelungseinrichtung für alle Anschlussstationen oder zumindest für mehrere Anschlussstationen vorzusehen, die von in den jeweiligen Räumen angeordneten Einrichtungen zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur die jeweilige Raumtemperatur übermittelt bekommt.
  • In bekannten Heizungsanlagen vergleicht die Regelungseinrichtung die ermittelte Raumtemperatur mit einer vorgegebenen Raumtemperatur und steuert je nach Vergleichsergebnis den Thermostatventilantrieb so an, dass die Raumtemperatur sich an die vorgegebene Raumtemperatur angeleicht. Dementsprechend wird das Thermostatventil durch den Thermostatventilantrieb konstant gehalten oder weiter geöffnet oder weiter geschlossen.
  • Dadurch wird jedoch die jeweilige Anschlussstation nicht hydraulisch abgeglichen und damit energieeffizient betrieben, so dass insgesamt die Heizungsanlage ebenfalls nicht hydraulisch abgeglichenen und damit energieeffizient betriebenen wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Heizungsanlage anzugeben. Insbesondere soll eine Heizungsanlage angegeben werden, die die vorstehend angesprochenen Nachteile zumindest teilweise überwindet und im Vergleich zu bekannten Heizungsanlagen einen besseren hydraulischen Abgleich und damit einen energieeffizienteren Betrieb der jeweiligen Anschlussstation und damit auch der Heizungsanlage insgesamt ermöglicht. Ferner soll ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heizungsanlage angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Heizungsanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Regelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Heizungsanlage umfasst eine Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur und eine Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums an der Anschlussstation.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Heizungsanlage liegen insbesondere in der Möglichkeit zur Messung und/oder Ermittlung und in der Folge in der Möglichkeit der Berücksichtigung der Vorlauf- und Rücklauftemperatur der jeweiligen Anschlussstation bzw. der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklufttemperatur bei der Regelung der Raumtemperatur durch die Ansteuerung des Thermostatventilantriebs. Dies führt zu einem verbesserten hydraulischen Abgleich und damit zu einem energieeffizienteren Betrieb der jeweiligen Anschlussstation und damit der gesamten Heizungsanlage.
  • Vorzugsweise ist die Regelungseinrichtung dazu ausgebildet, den Thermostatventilantrieb der Anschlussstation in Abhängigkeit einerseits von der Raumtemperatur und/oder der Raumtemperaturänderung und andererseits von der Vorlauftemperatur und/oder der Rücklauftemperatur und/oder der Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur so anzusteuern, dass eine vorgegebene Raumtemperatur bei möglichst großer Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur erreicht wird.
  • Insbesondere ist die Regelungseinrichtung somit derart eingerichtet, dass neben dem Erreichen der vorgegebenen Raumtemperatur zusätzlich auch das Ziel einer möglichst großen Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur verfolgt wird. Vorzugsweise hat hierbei das Erreichen der vorgegebenen Raumtemperatur erste Priorität und das Erreichen einer möglichst großen Temperaturdifferenz zweite Priorität.
  • Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Heizungsanlage vorgesehen,
    • a) dass die Regelungseinrichtung eine Rechen- und Steuereinheit umfasst,
    • b) dass die Regelungseinrichtung Übermittlungseinrichtungen zur Weiterleitung der von der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur und der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums sowie von der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur ermittelten Temperaturen an die Rechen- und Steuereinheit umfasst,
    • c) dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Raumtemperaturdifferenz zwischen der ermittelten Raumtemperatur und einer vorgegebenen Raumtemperatur und einen Kennwert (z.B. die Steigung oder den Betrag der Steigung der Raumtemperaturdifferenz in ihrem zeitlichen Verlauf) für die aktuelle zeitliche Veränderung dieser Raumtemperaturdifferenz zu berechnen und diesen Kennwert mit einem ersten Grenzwert zu vergleichen,
    • d) dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz zwischen der ermittelten Vorlauftemperatur und der ermittelten Rücklauftemperatur zu berechnen und diese Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert zu vergleichen,
    • e1) dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz den Thermostatventilantrieb so anzusteuern, dass das Thermostatventil weiter geöffnet wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil noch nicht vollständig geöffnet ist, und
    • e2) dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz den Thermostatventilantrieb so anzusteuern, dass das Thermostatventil weiter geschlossen wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil noch nicht vollständig geschlossen ist.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Überschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums zu senken, insbesondere um eine vorgegebene Stufe. Bei mehreren Anschlussstationen kann es zweckmäßig sein, die Grenzwertüber- und Unterschreitungen an den weiteren Anschlussstationen in die Vorlauftemperaturregelung einzubeziehen. Beispielsweise kann ein insbesondere unter Berücksichtigung der Anschlussstationen und/oder deren Verteilung gewichteter Mittelwert für die Vorlauftemperatureinstellung berechnet werden. Es ist aber auch denkbar, die Ausgabe einer Fehlermeldung bei extremen Vorlauftemperaturanforderungen einzelner Anschlussstationen auszugeben. Ursache könnte ein geöffnetes Fenster oder eine zugehängte, verdeckte oder zugestellte Anschlussstation sein.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei vollständiger Öffnung des Thermostatventils die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums zu erhöhen, insbesondere um eine vorgegebene Stufe. Bei mehreren Anschlussstationen kann es zweckmäßig sein, die Grenzwertüber- und Unterschreitungen an den weiteren Anschlussstationen in die Vorlauftemperaturregelung einzubeziehen, wie vorstehend bereits ausgeführt. Auch kann vorgesehen sein, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn im vorgenannten Fall die angeforderte Vorlauftemperatur einen vorgegebenen dritten Grenzwert überschreitet. Beispielsweise kann ein geöffnetes Fenster die Ursache sein oder die Anschlussstation ist zugehängt, verdeckt oder zugestellt.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Rechen- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung eines vorgegebenen vierten Grenzwertes, der vorzugsweise kleiner als der zweite Grenzwert ist, durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz eine Fehlermeldung auszugeben. Ursache kann eine zugehängte, verdeckte oder zugestellte Anschlussstation sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass alle oder einzelne der vorgenannten Steuer- und/oder Regelschritte unmittelbar bei Erfüllung der jeweiligen Bedingungen erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Steuer- und/oder Regelschritte mit einem vorgegebenen zeitlichen Versatz nach Erfüllung der jeweiligen Bedingungen auszuführen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der vorgegebene erste Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener erster Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit aus einer in der Regelungseinrichtung hinterlegten ersten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest, und/oder dass der vorgegebene zweite Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener zweiter Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit aus einer in der Regelungseinrichtung hinterlegten zweiten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest. Dies kann analog auch für den dritten und/oder vierten Grenzwert vorgesehen sein.
  • Zweckmäßig ist das Vorsehen einer Eingabevorrichtung für die vorgegebene Raumtemperatur, vorzugsweise direkt an der Regelungseinrichtung. Bei mehreren Räumen kann das getrennte Eingeben vorgegebener Raumtemperaturen für jeden Raum vorgesehen sein, beispielsweise an im jeweiligen Raum angeordneten Eingabevorrichtungen und/oder an einer zentralen Regelungseinrichtung, sofern diese in der Heizungsanlage vorgesehen ist.
  • Die Regelungseinrichtung einerseits und der Thermostatventilantrieb und/oder die Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur und/oder die Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur und/oder die Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur andererseits können mit einer Funkkommunikationseinrichtung zur Datenübermittlung ausgestattet sein. Dadurch wird eine Fernübermittlung beispielsweise der Messwerte und/oder eine Fernsteuerung des Thermostatventilantriebs ohne Verkabelung ermöglicht.
  • Der Thermostatventilantrieb kann einen elektrischen Stellmotor umfassen, über den das Thermostatventil einstellbar ist.
  • Bei der Umwälzpumpe kann es sich um eine selbstregelnde Hocheffizienzpumpe handeln, die vorzugsweise einen Wärmemengenzähler und/oder eine zeitabhängige Leistungsregelung und/oder eine von der Rücklauftemperatur der Heizung abhängige Leistungsregelung umfasst. Dies unterstützt den hydraulisch abgeglichenen und energieeffizienten Betrieb der Heizungsanlage.
  • Die Regelungseinrichtung kann vorzugsweise zusammen mit der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur in einem Gehäuse in dem Raum angebracht sein, in dem die zugeordnete zu regelnde Anschlussstation angeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Regelungseinrichtung auch zur Regelung mehrerer Anschlussstationen eines Raumes ausgebildet sein. Bei Anschlussstationen in mehreren Räumen kann in jedem Raum eine derartige Regelungseinrichtung vorgesehen sein. Es ist aber in diesem Fall auch möglich, eine zentrale Regelungseinrichtung für alle Anschlussstationen oder zumindest für mehrere Anschlussstationen vorzusehen, die von in den jeweiligen Räumen angeordneten Einrichtungen zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur die jeweilige Raumtemperatur übermittelt bekommt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Heizungsanlage sieht folgende Verfahrensschritte vor:
    • a) Die Regelungseinrichtung ermittelt die Raumtemperatur mittels der Einrichtung zur Ermittlung und/oder Messung der Raumtemperatur;
    • b) die Regelungseinrichtung ermittelt die Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums an der Anschlussstation mittels der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur und der Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums an der Anschlussstation;
    • c) die Regelungseinrichtung berechnet die Raumtemperaturdifferenz zwischen der ermittelten Raumtemperatur und einer vorgegebenen Raumtemperatur und einen Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung dieser Raumtemperaturdifferenz und vergleicht diesen Kennwert mit einem ersten Grenzwert,
    • d) die Regelungseinrichtung berechnet die Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz zwischen der ermittelten Vorlauftemperatur und der ermittelten Rücklauftemperatur und vergleicht diese Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert,
    • e1) bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz steuert die Regelungseinrichtung den Thermostatventilantrieb so an, dass das Thermostatventil weiter geöffnet wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil noch nicht vollständig geöffnet ist,
    • e2) bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz steuert die Regelungseinrichtung den Thermostatventilantrieb so an, dass das Thermostatventil weiter geschlossen wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil noch nicht vollständig geschlossen ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den vorstehenden Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Heizungsanlage.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Regelungseinrichtung bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Überschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums senkt, insbesondere um eine vorgegebene Stufe. Bei mehreren Anschlussstationen kann es zweckmäßig sein, die Grenzwertüber- und Unterschreitungen an den weiteren Anschlussstationen in die Vorlauftemperaturregelung einzubeziehen. Beispielsweise kann ein insbesondere unter Berücksichtigung der Anschlussstationen und/oder deren Verteilung gewichteter Mittelwert für die Vorlauftemperatureinstellung berechnet werden. Es ist aber auch denkbar, die Ausgabe einer Fehlermeldung bei extremen Vorlauftemperaturanforderungen einzelner Anschlussstationen auszugeben. Ursache könnte ein geöffnetes Fenster oder eine zugehängte, verdeckte oder zugestellte Anschlussstation sein.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Regelungseinrichtung bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei vollständiger Öffnung des Thermostatventils die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums erhöht, insbesondere um eine vorgegebene Stufe. Bei mehreren Anschlussstationen kann es zweckmäßig sein, die Grenzwertüber- und Unterschreitungen an den weiteren Anschlussstationen in die Vorlauftemperaturregelung einzubeziehen, wie vorstehend bereits ausgeführt. Auch kann vorgesehen sein, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn im vorgenannten Fall die angeforderte Vorlauftemperatur einen vorgegebenen dritten Grenzwert überschreitet. Beispielsweise kann ein geöffnetes Fenster die Ursache sein oder die Anschlussstation ist zugehängt, verdeckt oder zugestellt.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Regelungseinrichtung bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung eines vorgegebenen vierten Grenzwertes, der vorzugsweise kleiner als der zweite Grenzwert ist, durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz eine Fehlermeldung ausgibt. Ursache kann eine zugehängte, verdeckte oder zugestellte Anschlussstation sein.
  • Vorteilhafterweise steuert die Regelungseinrichtung den Thermostatventilantrieb der Anschlussstation in Abhängigkeit einerseits von der Raumtemperatur und/oder der Raumtemperaturänderung und andererseits von der Vorlauftemperatur und/oder der Rücklauftemperatur und/oder der Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur so an, dass eine vorgegebene Raumtemperatur bei möglichst großer Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur erreicht wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass alle oder einzelne der vorgenannten Steuer- und/oder Regelschritte unmittelbar bei Erfüllung der jeweiligen Bedingungen erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Steuer- und/oder Regelschritte mit einem vorgegebenen zeitlichen Versatz nach Erfüllung der jeweiligen Bedingungen auszuführen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der vorgegebene erste Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener erster Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit aus einer in der Regelungseinrichtung hinterlegten ersten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest, und/oder dass der vorgegebene zweite Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener zweiter Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit aus einer in der Regelungseinrichtung hinterlegten zweiten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest. Dies kann analog auch für den dritten und/oder vierten Grenzwert vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage.
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Heizungsanlage 10 umfassend einen Heizkessel 15 als Beispiel für eine Heizung, eine Umwälzpumpe 11, eine symbolische Anschlussstation 12, bei der es sich beispielsweise um einen Heizkörper handeln kann, und Leitungen 16, die die verschiedenen Komponenten des Heizkreislaufs miteinander verbinden und in denen ein Wärmeträgermedium 17, symbolisch durch Pfeile dargestellt, in der jeweiligen Pfeilrichtung strömt. Bei dem Wärmeträgermedium 17 kann es sich beispielsweise um Wasser handeln. Im Heizkessel 15 wird dem Wärmeträgermedium 17 Wärmeenergie zugeführt. In der Anschlussstation 12 wird Wärmeenergie vom Wärmeträgermedium 17 zur Erwärmung eines Raumes, dem die Anschlussstation 12 zugeordnet ist oder in dem die Anschlussstation 12 angeordnet ist, abgegeben.
  • Die Darstellung in 1 mit nur einer Anschlussstation 12 ist nur schematisch zu verstehen, um die Erfindung übersichtlich erläutern zu können. Selbstverständlich umfasst eine reale Heizungsanlage 10 üblicherweise mehrere derartige Anschlussstationen 12, in der Regel verteilt über mehrere Räume eines Gebäudes.
  • Die in 1 gezeigte Anschlussstation 12 umfasst ein Thermostatventil 13 mit einem Thermostatventilantrieb 14, beispielsweise einem Stellmotor.
  • Weiter umfasst die Heizungsanlage 10 eine Regelungseinrichtung 18 mit einer Rechen- und Steuereinheit 19, die den Thermostatventilantrieb 14 der Anschlussstation 12 ansteuert. Die Regelungseinrichtung 18 umfasst eine Einrichtung 25 zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur 24 des Raumes, den die Anschlussstation 12 erwärmt, sowie eine Einrichtung 22 zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur 20 und eine Einrichtung 23 zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur 21 des Wärmeträgermediums 17 an der Anschlussstation 12. Die ermittelten Temperaturen werden an die Rechen- und Steuereinheit 19 der Regelungseinrichtung 18 weitergegeben. Ferner umfasst die Regelungseinrichtung 18 eine Eingabeeinrichtung 26 zur Eingabe einer vorgegebenen Raumtemperatur, die in einer Speichereinrichtung 27 gespeichert und der Rechen- und Steuereinheit 19 zur Verfügung gestellt wird. Ferner können in der Speichereinrichtung 27 der Regelungseinrichtung 18 Kennlinien für verschiedene Grenzwerte hinterlegt sein, die von der Rechen- und Steuereinheit 19 beispielsweise zur Regelung bzw. Steuerung des Thermostatventilantriebs 14 herangezogen werden, wie dies beispielsweise vorstehend allgemein erläutert wurde.
  • Die Regelungseinrichtung 18 ist hierzu beispielsweise entsprechend den vorstehenden allgemeinen Ausführungen ausgebildet.
  • Die Regelungseinrichtung 18 einerseits sowie der Thermostatventilantrieb 14 und/oder ein Temperatursensor zur Messung der Raumtemperatur 24 und/oder ein Temperatursensor zur Messung der Vorlauftemperatur 20 und/oder ein Temperatursensor zur Messung der Rücklauftemperatur 21 können mit einer Funkkommunikationseinrichtung zur Datenübermittlung ausgestattet sein. Auf diese Weise können die Temperaturdaten und/oder Steuerbefehle ohne Kabel übermittelt werden. Beispielsweise ist eine Fernsteuerung des Thermostatventilantriebs 14 möglich.
  • Bei mehreren Anschlussstationen 12 in einem Raum kann die Regelungseinrichtung auch zur Regelung mehrerer Anschlussstationen eines Raumes ausgebildet sein. Bei Anschlussstationen 12 in mehreren Räumen kann in jedem Raum eine Regelungseinrichtung 18 vorgesehen sein. Es ist aber in diesem Fall auch möglich, eine zentrale Regelungseinrichtung 18 für alle Anschlussstationen 12 oder zumindest für mehrere Anschlussstationen 12 vorzusehen, die von in den jeweiligen Räumen angeordneten Einrichtungen 25 zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur 24 die jeweilige Raumtemperatur übermittelt bekommt.
  • Bei der Umwälzpumpe 11 kann es sich um eine selbstregelnde Hocheffizienzpumpe handeln, die beispielsweise einen Wärmemengenzähler und/oder eine zeitabhängige Leistungsregelung und/oder eine von der Rücklauftemperatur der Heizung abhängige Leistungsregelung umfasst.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Heizungsanlage
    11
    Umwälzpumpe
    12
    Anschlussstation, beispielsweise Heizkörper
    13
    Thermostatventil
    14
    Thermostatventilantrieb
    15
    Heizkessel
    16
    Leitungen
    17
    Wärmeträgermedium
    18
    Regelungseinrichtung
    19
    Rechen- und Steuereinheit
    20
    Vorlauftemperatur
    21
    Rücklauftemperatur
    22
    Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur 20
    23
    Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur 21
    24
    Raumtemperatur
    25
    Einrichtung zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur 24
    26
    Eingabeeinrichtung
    27
    Speichereinrichtung

Claims (20)

  1. Heizungsanlage (10) umfassend eine Heizung, insbesondere einen Heizkessel (15), mindestens eine Anschlussstation (12) zur Erwärmung eines Raumes, insbesondere mindestens einen Heizkörper, wobei die Anschlussstation (12) ein Thermostatventil (13) mit einem Thermostatventilantrieb (14) aufweist, ein Wärmeträgermedium (17), insbesondere Wasser, in einem Heizkreislauf, der die Heizung und die mindestens eine Anschlussstation (12) miteinander verbindet, und eine Umwälzpumpe (11) zum Umwälzen des Wärmeträgermediums (17) im Heizkreislauf, mindestens eine Regelungseinrichtung (18), die den Thermostatventilantrieb (14) der Anschlussstation (12) ansteuert, wobei die Regelungseinrichtung (18) eine Einrichtung (25) zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur (24) des Raumes, den die Anschlussstation (12) erwärmt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) eine Einrichtung (22) zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur (20) und eine Einrichtung (23) zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur (21) des Wärmeträgermediums (17) an der Anschlussstation (12) umfasst.
  2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, den Thermostatventilantrieb (14) der Anschlussstation (12) in Abhängigkeit einerseits von der Raumtemperatur (24) und/oder der Raumtemperaturänderung und andererseits von der Vorlauftemperatur (20) und/oder der Rücklauftemperatur (21) und/oder der Differenz zwischen Vorlauftemperatur (20) und Rücklauftemperatur (21) so anzusteuern, dass eine vorgegebene Raumtemperatur bei möglichst großer Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur (20) und der Rücklauftemperatur (21) erreicht wird.
  3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Regelungseinrichtung (18) eine Rechen- und Steuereinheit (19) umfasst, b) dass die Regelungseinrichtung (18) Übermittlungseinrichtungen zur Weiterleitung der von der Einrichtung (22) zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur (20) und der Einrichtung (23) zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur (21) des Wärmeträgermediums (17) sowie von der Einrichtung (25) zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur (24) ermittelten Temperaturen an die Rechen- und Steuereinheit (19) umfasst, c) dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, die Raumtemperaturdifferenz zwischen der ermittelten Raumtemperatur und einer vorgegebenen Raumtemperatur und einen Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung dieser Raumtemperaturdifferenz zu berechnen und diesen Kennwert mit einem ersten Grenzwert zu vergleichen, d) dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, die Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz zwischen der ermittelten Vorlauftemperatur (20) und der ermittelten Rücklauftemperatur (21) zu berechnen und diese Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert zu vergleichen, e1) dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz den Thermostatventilantrieb (14) so anzusteuern, dass das Thermostatventil (13) weiter geöffnet wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil (13) noch nicht vollständig geöffnet ist, und e2) dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz den Thermostatventilantrieb (14) so anzusteuern, dass das Thermostatventil (13) weiter geschlossen wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil (13) noch nicht vollständig geschlossen ist.
  4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Überschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums (17) zu senken, insbesondere um eine vorgegebene Stufe.
  5. Heizungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei vollständiger Öffnung des Thermostatventils (13) die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums (17) zu erhöhen, insbesondere um eine vorgegebene Stufe.
  6. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung eines vorgegebenen vierten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz eine Fehlermeldung auszugeben.
  7. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die alle oder einzelne Steuer- und/oder Regelschritte unmittelbar bei Erfüllung der jeweiligen Bedingungen oder mit einem vorgegebenen zeitlichen Versatz nach Erfüllung der jeweiligen Bedingungen erfolgen.
  8. Heizungsanlage nacheinem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dass der vorgegebene erste Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener erster Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit (19) aus einer in der Regelungseinrichtung (18) hinterlegten ersten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest, und/oder dass der vorgegebene zweite Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener zweiter Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit (19) aus einer in der Regelungseinrichtung (18) hinterlegten zweiten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest.
  9. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabevorrichtung (26) für die vorgegebene Raumtemperatur vorgesehen ist.
  10. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) einerseits sowie der Thermostatventilantrieb (14) und/oder die Einrichtung (25) zur Messung und/oder Ermittlung der Raumtemperatur (24) und/oder die Einrichtung (22) zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur (20) und/oder die Einrichtung (23) zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur (21) mit einer Funkkommunikationseinrichtung zur Datenübermittlung ausgestattet sind.
  11. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostatventilantrieb (14) einen elektrischen Stellmotor umfasst.
  12. Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (11) eine selbstregelnde Hocheffizienzpumpe ist.
  13. Heizungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstregelnde Hocheffizienzpumpe einen Wärmemengenzähler und/oder eine zeitabhängige Leistungsregelung und/oder eine von der Rücklauftemperatur der Heizung abhängige Leistungsregelung umfasst.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten: a) Die Regelungseinrichtung (18) ermittelt die Raumtemperatur (24) mittels der Einrichtung (25) zur Ermittlung und/oder Messung der Raumtemperatur (24); b) die Regelungseinrichtung (18) ermittelt die Vorlauftemperatur (20) und die Rücklauftemperatur (21) des Wärmeträgermediums (17) an der Anschlussstation (12) mittels der Einrichtung (22) zur Messung und/oder Ermittlung der Vorlauftemperatur (20) und der Einrichtung (23) zur Messung und/oder Ermittlung der Rücklauftemperatur (21) des Wärmeträgermediums (17) an der Anschlussstation (12); c) die Regelungseinrichtung (18) berechnet die Raumtemperaturdifferenz zwischen der ermittelten Raumtemperatur und einer vorgegebenen Raumtemperatur und einen Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung dieser Raumtemperaturdifferenz und vergleicht diesen Kennwert mit einem ersten Grenzwert, d) die Regelungseinrichtung (18) berechnet die Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz zwischen der ermittelten Vorlauftemperatur (20) und der ermittelten Rücklauftemperatur (21) und vergleicht diese Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert, e1) bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz steuert die Regelungseinrichtung (18) den Thermostatventilantrieb (14) so an, dass das Thermostatventil (13) weiter geöffnet wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil (13) noch nicht vollständig geöffnet ist, e2) bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz steuert die Regelungseinrichtung (18) den Thermostatventilantrieb (14) so an, dass das Thermostatventil (13) weiter geschlossen wird, insbesondere um einen vorgegebenen Stellschritt, sofern das Thermostatventil (13) noch nicht vollständig geschlossen ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) bei Überschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Überschreitung des vorgegebenen zweiten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums (17) senkt, insbesondere um eine vorgegebene Stufe.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei vollständiger Öffnung des Thermostatventils (13) die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums (17) erhöht, insbesondere um eine vorgegebene Stufe.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) bei Unterschreitung des vorgegebenen ersten Grenzwerts durch den berechneten Kennwert für die aktuelle zeitliche Veränderung der Raumtemperaturdifferenz und bei Unterschreitung eines vorgegebenen vierten Grenzwertes durch die berechnete Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz eine Fehlermeldung ausgibt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (18) den Thermostatventilantrieb (14) der Anschlussstation (12) in Abhängigkeit einerseits von der Raumtemperatur (24) und/oder der Raumtemperaturänderung und andererseits von der Vorlauftemperatur (20) und/oder der Rücklauftemperatur (21) und/oder der Differenz zwischen Vorlauftemperatur (20) und Rücklauftemperatur (21) so ansteuert, dass eine vorgegebene Raumtemperatur bei möglichst großer Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur (20) und der Rücklauftemperatur (21) erreicht wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder einzelne Steuer- und/oder Regelschritte unmittelbar bei Erfüllung der jeweiligen Bedingungen oder mit einem vorgegebenen zeitlichen Versatz nach Erfüllung der jeweiligen Bedingungen erfolgen.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene erste Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener erster Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit (19) aus einer in der Regelungseinrichtung (18) hinterlegten ersten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest, und/oder dass der vorgegebene zweite Grenzwert ein von der Raumtemperaturdifferenz abhängiger vorgegebener zweiter Grenzwert ist, den die Rechen- und Steuereinheit (19) aus einer in der Regelungseinrichtung (18) hinterlegten zweiten Kennlinie für die jeweils aktuelle Raumtemperaturdifferenz ausliest.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3889511A1 (de) * 2020-03-25 2021-10-06 Robert Bosch GmbH Verfahren zur regelung eines heizkreises eines heizsystems, steuereinheit für ein heizsystem sowie heizsystem

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EP3889511A1 (de) * 2020-03-25 2021-10-06 Robert Bosch GmbH Verfahren zur regelung eines heizkreises eines heizsystems, steuereinheit für ein heizsystem sowie heizsystem

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