DE102022107592A1 - Method for controlling a heating system, heating system and control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems 1, das zumindest eine Wärmequellenvorrichtung 10 zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung 10 verbundenes Netzwerk 20 zum Durchleiten des Energietransportmediums umfasst, Letzteres wiederum umfassend einen Vorlauf 201 zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung 10 temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk 20, einen Rücklauf 209 zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk 20 in die Wärmequellenvorrichtung 10, einen zwischen dem Vorlauf 201 und dem Rücklauf 209 angeordneten ersten Heizkreis 203, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung 232 umfasst, und eine zwischen dem Vorlauf 201 und dem Rücklauf 209 angeordnete Bypassvorrichtung 204 zum Überbrücken des ersten Heizkreises 203, die eine schaltbare Ventileinheit 241 zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung 204 durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst, wobei das Verfahren ein Festlegen eines ersten Grenzwerts G1für einen Gesamtvolumenstrom Qtotdes Energietransportmediums im Netzwerk 20, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms Qtotdes Energietransportmediums im Netzwerk 20 beschreibt, ein Festlegen eines zweiten Grenzwerts G2für den Gesamtvolumenstrom Qtotdes Energietransportmediums im Netzwerk 20, der größer ausfällt als der erste Grenzwert G1, ein Erfassen eines Gesamtvolumenstroms Qtotdes Energietransportmediums im Netzwerk 20 und ein Steuern des Heizungssystems 1 in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms Qtotumfasst, Letzteres wiederum umfassend ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ventileinheit 241 der Bypassvorrichtung 204, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom Qtotden festgelegten ersten Grenzwert G1unterschreitet, und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit 241 der Bypassvorrichtung 204, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom Qtotden festgelegten zweiten Grenzwert G2überschreitet, bereitThe invention provides a method for controlling a heating system 1, which comprises at least one heat source device 10 for controlling the temperature of an energy transport medium and a network 20 connected to the heat source device 10 for passing the energy transport medium through, the latter in turn comprising a flow 201 for introducing the energy transport medium tempered by the heat source device 10 into the network 20, a return line 209 for returning the energy transport medium in the network 20 into the heat source device 10, a first heating circuit 203 arranged between the flow 201 and the return 209, which includes a heat exchange device 232 to be supplied with the energy transport medium, and one between the flow 201 and the return 209 arranged bypass device 204 for bridging the first heating circuit 203, which comprises a switchable valve unit 241 for regulating the energy transport medium passed through the bypass device 204, the method comprising setting a first limit value G1 for a total volume flow Qtot of the energy transport medium in the network 20, which is a describes the minimum value to be maintained of the total volume flow Qtot of the energy transport medium in the network 20, setting a second limit value G2 for the total volume flow Qtot of the energy transport medium in the network 20, which is greater than the first limit value G1, detecting a total volume flow Qtot of the energy transport medium in the network 20 and controlling the heating system 1 in Dependence of the detected total volume flow Qto includes, the latter in turn comprising increasing a degree of opening of the valve unit 241 of the bypass device 204 if the detected total volume flow Qtot falls below the specified first limit value G1, and reducing the degree of opening of the valve unit 241 of the bypass device 204 if the detected total volume flow Qtot falls below the specified second limit value G2 exceeds, ready
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems, ein Heizungssystem sowie eine Steuervorrichtung zum Einsatz in einem Heizungssystem.The present invention relates to a method for controlling a heating system, a heating system and a control device for use in a heating system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Aus dem Stand der Technik sind Heizungssysteme zur Klimatisierung eines Gebäudes bekannt, bei deren üblichem Einsatz Raumtemperaturen in den Räumen des Gebäudes gezielt gesteuert werden sollen.Heating systems for air conditioning a building are known from the prior art, in their usual use room temperatures in the rooms of the building are intended to be controlled in a targeted manner.
Derartige Heizungssysteme umfassen in der Regel eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums sowie ein von diesem Energietransportmedium durchströmtes Netzwerk. Im Netzwerk kann sich das Energietransportmedium dabei auf ein oder mehrere Heizkreise verteilen, die jeweils ein oder mehrere Wärmetauschvorrichtungen umfassen, die üblicherweise einem zu klimatisierenden Raum zugeordnet sind und über die ein Wärmetausch zwischen dem Energietransportmedium im Netzwerk und einer Umgebung der Wärmetauschvorrichtung erfolgt, um zum Beispiel eine Raumtemperatur im jeweiligen Raum zu regulieren.Such heating systems generally include a heat source device for controlling the temperature of an energy transport medium and a network through which this energy transport medium flows. In the network, the energy transport medium can be distributed over one or more heating circuits, each of which includes one or more heat exchange devices, which are usually assigned to a room to be air-conditioned and via which a heat exchange takes place between the energy transport medium in the network and an environment of the heat exchange device, for example to regulate a room temperature in the respective room.
Eine Durchflussmenge des Energietransportmediums in einem Heizkreis ist dabei von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Wird beispielsweise ein Steuerungsventil einer Wärmetauschvorrichtung bei Erreichen einer gewünschten Soll-Temperatur geschlossen, so wird dadurch unter Umständen ein Durchfluss des Energietransportmediums im zugehörigen Heizkreis vollständig unterbunden, wodurch es zu einem Abfall einer Durchflussrate oder im Extremfall sogar zu einem vollständigen Erliegen des Durchflusses des Energietransportmediums im Netzwerk kommen kann.The flow rate of the energy transport medium in a heating circuit depends on a variety of factors. For example, if a control valve of a heat exchange device is closed when a desired target temperature is reached, the flow of the energy transport medium in the associated heating circuit may be completely stopped, which leads to a drop in the flow rate or, in extreme cases, even to a complete cessation of the flow of the energy transport medium in the network can come.
Infolgedessen kann das temperierte Energietransportmedium nicht mehr ausreichend aus der Wärmequellenvorrichtung abgeführt werden und es kommt sowohl zu einem extrem überhöhten Strömungswiderstand im Netzwerk als auch zu einem energetischen Rückstau, die unter Umständen zu einer Notabschaltung oder sogar zu einer Beschädigung des Heizungssystems führen können.As a result, the temperature-controlled energy transport medium can no longer be adequately removed from the heat source device and this results in both an extremely excessive flow resistance in the network and an energetic backlog, which under certain circumstances can lead to an emergency shutdown or even damage to the heating system.
Um diesen nachteiligen Betriebszustand zu vermeiden, finden sich im Stand der Technik Bypasslösungen, bei denen ein Durchfluss des Energietransportmediums auch im oben skizzierten Extremfall eines geschlossenen Heizkreises ermöglicht wird, indem ein den Heizkreis überbrückender Bypass über ein Bypassventil geöffnet wird, sodass der Durchfluss des Energietransportmediums im Netzwerk eben nicht zum vollständigen Erliegen kommt. Der Bypass wird hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit eines erfassten Volumenstroms oder einer Durchflussrate des Energietransportmediums im Netzwerk geöffnetIn order to avoid this disadvantageous operating condition, bypass solutions are found in the prior art, in which a flow of the energy transport medium is made possible even in the extreme case of a closed heating circuit outlined above, by opening a bypass bridging the heating circuit via a bypass valve, so that the flow of the energy transport medium in the network does not come to a complete standstill. The bypass is preferably opened depending on a detected volume flow or a flow rate of the energy transport medium in the network
So offenbart die
Um unter anderem die Kosten sowie den Wartungsaufwand für das Netzwerk gering zu halten, verfügen besagte Heizungssysteme meist nur über einen Volumenstromsensor, der an einem zentralen Vorlauf oder Rücklauf an der Schnittstelle zur Wärmequellenvorrichtung angeordnet ist und einen resultierenden Gesamtvolumenstrom, also eine Summe aller Teilvolumenströme im Netzwerk, erfasstIn order, among other things, to keep the costs and maintenance effort for the network low, said heating systems usually only have a volume flow sensor, which is arranged on a central flow or return line at the interface to the heat source device and a resulting total volume flow, i.e. a sum of all partial volume flows in the network , recorded
Infolgedessen fehlt es an spezifischen Informationen hinsichtlich besagter Teilvolumenströme, zum Beispiel in Bezug auf einen Heizkreis oder auf die Bypassvorrichtung, wodurch ein Steuern des Heizungssystems erschwert wird. Insbesondere kann es hierbei zu einem energetisch gesehenen Festfahren des Heizungssystems kommen, bei dem das Energietransportmedium unnötigerweise durch die Bypassvorrichtung geleitet wird, obwohl dieses in einem Heizkreis benötigt werden würde.As a result, there is a lack of specific information regarding said partial volume flows, for example in relation to a heating circuit or to the bypass device, which makes controlling the heating system more difficult. In particular, this can lead to an energetic stalling of the heating system, in which the energy transport medium is unnecessarily routed through the bypass device, even though it would be needed in a heating circuit.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gegenüber dem Stand der Technik effizientere Möglichkeit zum Steuern eines Heizungssystems bereitzustellen.An object of the present invention is therefore to provide a more efficient way of controlling a heating system than the prior art.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems gemäß Anspruch 1 bereitgestelltTo solve this problem, a method for controlling a heating system according to
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik effizienteres Heizungssystem bereitzustellen.Furthermore, it is a further object of the present invention to provide a heating system that is more efficient than the prior art.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Heizungssystem gemäß Anspruch 15 sowie eine Steuervorrichtung für ein Heizungssystem gemäß Anspruch 16 bereitgestelltTo solve this problem, a heating system according to claim 15 and a control device for a heating system according to claim 16 are provided
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.The respective dependent claims relate to preferred embodiments, which can each be provided individually or in combination.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems bereitgestellt, wobei das Heizungssystem zumindest eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums umfasst Letzteres umfasst wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, und eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst. Das Verfahren umfasst ein Festlegen eines ersten Grenzwerts für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt, ein Festlegen eines zweiten Grenzwerts für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, ein Erfassen eines Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk und ein Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms, wiederum umfassend ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten ersten Grenzwert unterschreitet, und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitet.According to a first aspect of the invention, a method for controlling a heating system is provided, wherein the heating system comprises at least one heat source device for temperature control of an energy transport medium and a network connected to the heat source device for passing the energy transport medium through. The latter in turn comprises a flow for introducing the energy transport medium tempered by the heat source device into the network, a return line for returning the energy transport medium in the network into the heat source device, a first heating circuit arranged between the flow and the return, which comprises a heat exchange device to be supplied with the energy transport medium, and a bypass device arranged between the flow and the return for bridging the first heating circuit, which includes a switchable valve unit for regulating the energy transport medium passed through the bypass device. The method includes setting a first limit value for a total volume flow of the energy transport medium in the network, which describes a minimum value to be maintained of the total volume flow of the energy transport medium in the network, and setting a second limit value for the total volume flow of the energy transport medium in the network, which is greater than the first limit value Detecting a total volume flow of the energy transport medium in the network and controlling the heating system depending on the detected total volume flow, in turn comprising increasing a degree of opening of the valve unit of the bypass device if the detected total volume flow falls below the specified first limit value, and reducing the degree of opening of the valve unit of the bypass device if the recorded total volume flow exceeds the specified second limit value.
Das Energietransportmedium verteilt sich ausgehend von der Wärmequellenvorrichtung über das Netzwerk, das als ein hydraulisches oder als ein pneumatisches Netzwerk mit die Komponenten des Netzwerks (zum Beispiel ein oder mehrere Heizkreise, Wärmespeicher etc.) verbindenden Leitungen bzw. einem verbindenden Leitungsnetzwerk zu verstehen ist.The energy transport medium is distributed starting from the heat source device over the network, which is to be understood as a hydraulic or as a pneumatic network with lines connecting the components of the network (for example one or more heating circuits, heat storage, etc.) or a connecting line network.
Ein mit dem Energietransportmedium versorgter Heizkreis des Netzwerks weist zumindest eine Wärmetauschvorrichtung auf, über die ein Wärmetausch zwischen dem im Netzwerk strömendem Energietransportmedium und einer Umgebung der Wärmetauschvorrichtung, insbesondere einem durch die Wärmetauschvorrichtung zu klimatisierenden Raumes eines Gebäudes, erfolgt. Der Energiefluss richtet sich dabei im Zuge eines Wärmetauschs nach einer vorherrschenden Temperaturdifferenz und kann dabei in beide Richtungen gerichtet sein, also ausgehend vom Energietransportmedium oder zum Energietransportmedium hin. Die Wärmetauschvorrichtungen können beispielsweise und nicht beschränkend als Flächenwärmetauscher zum Einsatz in einem Fußboden, einer Wand oder einer Decke eines zu klimatisierenden Raumes oder als hinlänglich bekannte, im zu klimatisierenden Raum angeordnete Radiatoren ausgeführt sein.A heating circuit of the network supplied with the energy transport medium has at least one heat exchange device, via which a heat exchange takes place between the energy transport medium flowing in the network and an environment of the heat exchange device, in particular a room in a building to be air-conditioned by the heat exchange device. In the course of a heat exchange, the energy flow is based on a prevailing temperature difference and can be directed in both directions, i.e. starting from the energy transport medium or towards the energy transport medium. The heat exchange devices can, for example and not by way of limitation, be designed as surface heat exchangers for use in a floor, a wall or a ceiling of a room to be air-conditioned or as well-known radiators arranged in the room to be air-conditioned.
Ein Heizkreis des Heizungssystems ist dabei als ein Teil des Netzwerks zu verstehen, der zumindest eine aber auch eine Vielzahl von Wärmetauschvorrichtungen umfassen kann, die bezogen auf ein Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums in Reihe, parallel oder in einer beliebigen Kombination der beiden vorstehend genannten Schaltungen angeordnet sein können.A heating circuit of the heating system is to be understood as a part of the network, which can include at least one but also a large number of heat exchange devices, which can be arranged in series, in parallel or in any combination of the two circuits mentioned above in relation to a direction of passage of the energy transport medium .
Beispielsweise kann ein erster Heizkreis lediglich einen Flächenwärmetauscher umfassen oder aber eine Vielzahl parallel geschalteter Flächenwärmetauscher, zum Beispiel alle Flächenwärmtaucher eines Stockwerks des Gebäudes.For example, a first heating circuit can include only one surface heat exchanger or a large number of surface heat exchangers connected in parallel, for example all surface heat exchangers on one floor of the building.
Als Energietransportmedium kann jedwedes flüssige oder gasförmige Medium verwendet werden, dass sich für einen Energietransport bzw. für einen Wärmetausch in den Wärmetauschvorrichtungen im Netzwerk eignet. Im hydraulischen Fall kommt bevorzugt Wasser oder eine wässrige Lösung zum Einsatz und im pneumatischen Fall kommt bevorzugt Luft zum Einsatz.Any liquid or gaseous medium that is suitable for energy transport or for heat exchange in the heat exchange devices in the network can be used as the energy transport medium. In the hydraulic case, water or an aqueous solution is preferably used and in the pneumatic case, air is preferably used.
Die Wärmequellenvorrichtung ist zum Temperieren des Energietransportmediums eingerichtet und kann dazu in einem Heizungs- und/oder in einem Kühlungsbetrieb verwendet werden, um das Energietransportmedium zu erhitzen und/oder abzukühlen. Der Heizungsbetrieb eignet sich dabei zum Erhöhen einer Raumtemperatur eines exemplarischen, durch das Heizungssystem zu klimatisierenden Raumes auf eine gewünschte höhere Raumtemperatur, wohingegen sich der Kühlungsbetrieb zum Absenken der Raumtemperatur des exemplarischen Raumes auf eine gewünschte niedrigere Raumtemperatur eignet. Obgleich die Bezeichnung „Heizungssystem“ gewählt wurde, ist dies nicht als Beschränkung auf den vorstehenden Heizungsbetrieb zu verstehen.The heat source device is set up to control the temperature of the energy transport medium and can be used for this purpose in a heating and/or in a cooling operation in order to heat and/or cool the energy transport medium. The heating operation is suitable for increasing a room temperature of an exemplary room to be air-conditioned by the heating system to a desired higher room temperature, whereas the cooling operation is suitable for lowering the room temperature of the exemplary room to a desired lower room temperature. Although the term “heating system” has been chosen, this should not be understood as a limitation to the above heating operation.
Beispielsweise und nicht beschränkend kann es sich bei der Wärmequellenvorrichtung um eine Gas-/Öl- oder Pellet-Heizung handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch um eine Wärmepumpe, die ein besonders energieeffizientes Temperieren (Erhitzen und/oder Abkühlen) des Energietransportmediums ermöglicht. Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und wird nachfolgend nicht im Detail erörtert.By way of example and not as a limitation, the heat source device may be a gas/oil or pellet heater. However, it is particularly preferred to be a heat pump that enables particularly energy-efficient temperature control (heating and/or cooling) of the energy transport medium. The functionality of a heat pump is well known to those skilled in the art and will not be discussed in detail below.
Die schaltbare Ventileinheit der Bypassvorrichtung kann zwischen einem vollständig geöffneten und einem geschlossenen Zustand geschaltet werden und umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Zwischenstufen. Besonders bevorzugt ist die Ventileinheit stufenlos zwischen dem geschlossenen und dem vollständig geöffneten Zustand schaltbar. Gleiches gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Ventileinheiten, die mit dem Zusatz „schaltbar“ versehen sind.The switchable valve unit of the bypass device can be switched between a fully open and a closed state and preferably includes one or more intermediate stages. Particularly preferably, the valve unit can be switched continuously between the closed and the fully open state. The same applies to all valve units described below that have the addition “switchable”.
Unter dem Gesamtvolumenstrom ist dabei der durch das Netzwerk durchgeleitete resultierende Volumenstrom des Energietransportmediums zu verstehen, der beispielsweise am Vorlauf oder am Rücklauf anliegt bzw. erfasst werden kann und die Summe aller Teilvolumenströme durch jeweils parallel im Netzwerk angeordnete Komponenten und/oder Komponentengruppen beschreibt.The total volume flow is understood to mean the resulting volume flow of the energy transport medium passed through the network, which is present or can be detected, for example, on the flow or return line and describes the sum of all partial volume flows by components and/or component groups arranged in parallel in the network.
Das Verfahren stellt eine besonders effiziente Möglichkeit zum Steuern des Heizungssystems bereit, im Zuge dessen unvorteilhafte Betriebszustände des Heizungssystems vermieden werden. Besagte unvorteilhafte Betriebszuständen umfassen unter anderem einen Betriebszustand mit unzureichender Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung aber auch einen Betriebszustand mit unzureichender Versorgung des ersten Heizkreises mit dem temperierten Energietransportmedium.The method provides a particularly efficient option for controlling the heating system, in the course of which disadvantageous operating states of the heating system are avoided. Said disadvantageous operating states include, among other things, an operating state with insufficient energy consumption at the heat source device but also an operating state with insufficient supply of the first heating circuit with the temperature-controlled energy transport medium.
Ist der Energiebedarf im ersten Heizkreis gedeckt, kommt es zu einem Absenken des dortigen Durchflusses des Energietransportmediums, beispielsweise bedingt durch ein Schließen eines Steuerungsventils im ersten Heizkreis, zum Beispiel eines Thermostatventils des Wärmetauschers im ersten Heizkreis, was zu einem Abfall des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk führtIf the energy requirement in the first heating circuit is met, there is a reduction in the flow of the energy transport medium there, for example due to a closing of a control valve in the first heating circuit, for example a thermostat valve of the heat exchanger in the first heating circuit, which leads to a drop in the total volume flow of the energy transport medium in the network leads
Sinkt der Gesamtvolumenstrom (oder kommt im Extremfall gänzlich zum Erliegen), so kann die auf das Energietransportmedium von der Wärmequellenvorrichtung übertragene Wärmeenergie (oder Kälteenergie im Kühlungsbetrieb) nicht mehr in ausreichender Weise aus der Wärmequellenvorrichtung über das Netzwerk abgeführt werden, wodurch es ohne Abhilfe zu einer Notabschaltung oder unter Umständen sogar zu einer Beschädigung der Wärmequellenvorrichtung kommen kann.If the total volume flow drops (or, in extreme cases, comes to a complete standstill), the heat energy transferred to the energy transport medium from the heat source device (or cold energy in cooling mode) can no longer be sufficiently dissipated from the heat source device via the network, which leads to one without remedial action Emergency shutdown or, under certain circumstances, even damage to the heat source device can occur.
Das Öffnen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung in Abhängigkeit eines Unterschreitens des ersten Grenzwerts verhindert einen derart unvorteilhaften Betriebszustand und stellt sicher, dass der erste Heizkreis im Falle eines verminderten Durchflusses überbrückt wird, indem dem Energietransportmedium die Möglichkeit gegeben wird, durch die Bypassvorrichtung zum Rücklauf zurückzuströmen. Auf diese Weise kann ein entsprechender Mindestwert des Gesamtvolumenstroms im Netzwerk und damit eine Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung eingehalten werden.Opening the valve unit of the bypass device depending on the value falling below the first limit prevents such an unfavorable operating state and ensures that the first heating circuit is bridged in the event of a reduced flow by giving the energy transport medium the opportunity to flow back through the bypass device to the return flow. In this way, a corresponding minimum value of the total volume flow in the network and thus an energy consumption at the heat source device can be maintained.
Wird nun ausgehend von dem Zustand mit geöffneter Ventileinheit der Bypassvorrichtung wieder Energie im ersten Heizkreis benötigt, öffnet sich das beispielhafte Steuerungsventil im ersten Heizkreis, um wieder das Energietransportmedium durch den selbigen durchströmen zu lassen. Es ergibt sich ein Betriebszustand, in dem das Energietransportmedium nun sowohl durch den wieder geöffneten ersten Heizkreis als auch durch die Bypassvorrichtung strömt Ein solcher Betriebszustand ist aus energetischer Sicht allerdings unvorteilhaft, da ein Teil der durch das Energietransportmedium bereitgestellten Wärme- oder Kälteenergie ungenutzt durch die Bypassvorrichtung geleitet wird, obwohl ein Bedarf im ersten Heizkreis bestehtIf energy is now required again in the first heating circuit, starting from the state with the valve unit of the bypass device open, the exemplary control valve in the first heating circuit opens in order to allow the energy transport medium to flow through it again. This results in an operating state in which the energy transport medium now flows through both the reopened first heating circuit and through the bypass device. However, such an operating state is disadvantageous from an energy perspective, since part of the heat or cold energy provided by the energy transport medium is unused by the bypass device although there is demand in the first heating circuit
Um diesen unvorteilhaften Betriebszustand zu vermeiden, erfolgt ein Schließen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, sofern der erfasste Gesamtvolumenstrom den zweiten Grenzwert überschreitet Das Überschreiten des zweiten Grenzwerts gibt Aufschluss über sich im Netzwerk ändernde Teilvolumenströme und dient insbesondere als Indikator für eine Zunahme des Durchflusses des Energietransportmediums im ersten Heizkreis und damit für einen entsprechenden Energiebedarf in dem selbigen. Um diesen auf effiziente Weise zu decken, wird der Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung nach Überschreiten des zweiten Grenzwertes reduziert, wodurch eine Umverteilung der andernfalls ungenutzten Wärme- oder Kälteenergie von der Bypassvorrichtung auf den ersten Heizkreis erfolgtIn order to avoid this disadvantageous operating state, the valve unit of the bypass device is closed if the recorded total volume flow exceeds the second limit value. Exceeding the second limit value provides information about changing partial volume flows in the network and serves in particular as an indicator of an increase in the flow of the energy transport medium in the first Heating circuit and thus for a corresponding energy requirement in the same. In order to cover this in an efficient manner, the degree of opening of the valve unit of the bypass device is reduced after the second limit value is exceeded, whereby the otherwise unused heat or cold energy is redistributed from the bypass device to the first heating circuit
Das Reduzieren des Öffnungsgrades der Ventileinheit der Bypassvorrichtung erfolgt dabei vorzugsweise unter der Maßgabe, den vorgegebenen Mindestwert des Gesamtvolumenstroms einzuhalten (erster Grenzwert). Der Öffnungsgrad wird also nur insoweit verringert, als dass dies nicht zu einem Unterschreiten des ersten Grenzwertes führtReducing the degree of opening of the valve unit of the bypass device is preferably carried out under the condition that the specified minimum value of the total volume flow is maintained (first limit value). The degree of opening is therefore only reduced to the extent that this does not result in the first limit value being undershot
Das Verfahren gestattet somit ein effizientes Steuern des Heizungssystems mit dem sowohl eine Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung durch Einhaltung des Mindestwerts des Gesamtvolumenstroms als auch eine effiziente und vor allem bedarfsorientierte Energieversorgung des ersten Heizkreises bei Einsatz einer Bypassvorrichtung ermöglicht wird, ohne dabei auf zusätzliche Volumenstromsensoren im ersten Heizkreis oder in der Bypassvorrichtung angewiesen zu sein.The method thus allows efficient control of the heating system with both Energy consumption at the heat source device is made possible by maintaining the minimum value of the total volume flow as well as an efficient and, above all, demand-oriented energy supply to the first heating circuit when using a bypass device, without having to rely on additional volume flow sensors in the first heating circuit or in the bypass device.
Auf diese Weise können unter anderem Herstellungskosten, aber auch Energiekosten beim Betrieb des Heizungssystems oder ein Schadensrisiko an der Wärmequellenvorrichtung verringert werden.In this way, among other things, manufacturing costs, but also energy costs when operating the heating system or the risk of damage to the heat source device can be reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk weiterhin eine dem erste Heizkreis vorgeschaltete, schaltbare erste Ventileinheit zum Regulieren des durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Steuern des Heizungssystem weiterhin ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit umfasst, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitet.In a preferred embodiment, the network further comprises a switchable first valve unit connected upstream of the first heating circuit for regulating the energy transport medium passed through the first heating circuit, wherein controlling the heating system further comprises increasing a degree of opening of the first valve unit if the detected total volume flow exceeds the specified second limit value exceeds.
Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den ersten Heizkreis reguliert werden kann.In this way, the method is provided with an additional actuator for controlling the heating system, with which the flow of the energy transport medium through the first heating circuit can be regulated.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ventileinheit der Bypassvorrichtung und die erste Ventileinheit beide als Teil einer Verteilervorrichtung des Netzwerks ausgeführt, insbesondere handelt es sich bei der Verteilervorrichtung um ein Dreiwegeventil, derart, dass ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Reduzieren des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Erhöhen des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt.In a preferred embodiment, the valve unit of the bypass device and the first valve unit are both designed as part of a distribution device of the network, in particular the distribution device is a three-way valve, such that increasing the degree of opening of the valve unit of the bypass device reduces the degree of opening of the first Valve unit and vice versa and reducing the degree of opening of the valve unit of the bypass device requires increasing the degree of opening of the first valve unit and vice versa.
Auf dieses Weise können die besagten Ventileinheiten als Teil einer einzigen Verteilervorrichtung ausgeführt werden, was sowohl die Herstellungskosten des Heizungssystems als auch den Wartungsaufwand beim Betrieb reduziert. Ebenso wird ein durch unter Umständen fehlerhaftes Schalten bedingtes, zeitgleiches Schließen beider Ventileinheiten verhindert, infolgedessen die Wärmequellenvorrichtung gegen ein geschlossenes Netzwerk anarbeiten müsste, was zu einer Notabschaltung oder im Extremfall sogar zu einer Beschädigung führen würde.In this way, said valve units can be designed as part of a single distribution device, which reduces both the manufacturing costs of the heating system and the maintenance effort during operation. Likewise, a simultaneous closing of both valve units due to possibly incorrect switching is prevented, as a result of which the heat source device would have to work against a closed network, which would lead to an emergency shutdown or, in extreme cases, even to damage.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten zweiten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende weitere Wärmetauschvorrichtung umfasst, wobei das Steuern des Heizungssystems ferner ein Regulieren eines Mengenverhältnisses zwischen einer durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums und einer durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums umfasst.In a preferred embodiment, the network comprises a second heating circuit arranged between the flow and the return, which comprises a further heat exchange device to be supplied with the energy transport medium, wherein controlling the heating system further involves regulating a quantitative ratio between an amount of energy transport medium passed through the first heating circuit and an amount of energy transport medium passed through the second heating circuit.
Auf diese Weise wird das Heizungssystem um einen weiteren mit dem Energietransportmedium zu versorgenden Heizkreis erweitert, wobei das Mengenverhältnis des durch die beiden Heizkreise zu leitenden Energietransportmediums reguliert werden kann, vorzugsweise in Abhängigkeit eines jeweiligen Energiebedarfs. Die erfindungsgemäßen Vorteile der Einhaltung des Mindestwerts des Gesamtvolumenstroms als auch der effizienten Energieversorgung erstrecken sich dabei ebenso auf den zweiten Heizkreis. Der Einsatz eines zweiten Heizkreises bietet sich dahingehend an, als dass dadurch modular aufgebaute Heizungssysteme bereitgestellt werden können, bei den ein einzelner Heizkreis beispielsweise sämtliche Wärmetauscher eines einzelnen Stockwerks eines Gebäudes umfasst.In this way, the heating system is expanded to include a further heating circuit to be supplied with the energy transport medium, whereby the quantitative ratio of the energy transport medium to be conducted through the two heating circuits can be regulated, preferably depending on the respective energy requirement. The advantages according to the invention of maintaining the minimum value of the total volume flow as well as the efficient energy supply also extend to the second heating circuit. The use of a second heating circuit makes it possible to provide modular heating systems in which a single heating circuit, for example, includes all heat exchangers on a single floor of a building.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk eine dem zweiten Heizkreis vorgeschaltete, schaltbare zweite Ventileinheit zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen eines Öffnungsgrads der zweiten Ventileinheit erfolgtIn a preferred embodiment, the network comprises a switchable second valve unit connected upstream of the second heating circuit for regulating the energy transport medium passed through the second heating circuit, the quantitative ratio being regulated by adjusting a degree of opening of the second valve unit
Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den zweiten Heizkreis reguliert werden kann, was wiederum Einfluss auf das Mengenverhältnis hat.In this way, the method is provided with an additional actuator for controlling the heating system, with which the flow of the energy transport medium through the second heating circuit can be regulated, which in turn has an influence on the quantitative ratio.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Heizkreis als Teil der Bypassvorrichtung ausgeführt, wobei die Bypassvorrichtung eine zwischen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und dem Rücklauf des Netzwerks angeordnete Bypassleitung umfasst und der zweite Heizkreis parallel zur Bypassleitung angeordnet ist, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und/oder der ersten Ventileinheit (sofern vorhanden) erfolgtIn a preferred embodiment, the second heating circuit is designed as part of the bypass device, wherein the bypass device comprises a bypass line arranged between the valve unit of the bypass device and the return of the network and the second heating circuit is arranged parallel to the bypass line, the quantity ratio being regulated by adjusting the Degree of opening of the valve unit of the bypass device and / or the first valve unit (if present).
Auf diese Weise wird der zweite Heizkreis in die Bypassvorrichtung integriert, wodurch ein besonders kompakter Aufbau des Heizungssystems ohne zusätzliche Verteilervorrichtungen bereitgestellt werden kann. Ferner fungiert der zweite Heizkreis in der Bypassvorrichtung als Energieabnehmer, sodass im Falle eines geschlossenen ersten Heizkreises die Wärme- oder Kälteenergie des durch den Bypass strömenden Energietransportmediums in der Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises genutzt werden kann. Dies bedingt zudem ein Erhöhen der Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf und Rücklauf und wirkt somit einem durch mangelnde Energieabführung bedingtem Überhitzen oder Unterkühlen der Wärmequellenvorrichtung entgegen.In this way, the second heating circuit is integrated into the bypass device, whereby a particularly compact design of the heating system can be provided without additional distribution devices. The second heating circuit also functions in the Bypass device as an energy consumer, so that in the case of a closed first heating circuit, the heat or cold energy of the energy transport medium flowing through the bypass can be used in the heat exchange device of the second heating circuit. This also requires an increase in the temperature difference of the energy transport medium between the flow and return and thus counteracts overheating or undercooling of the heat source device due to a lack of energy dissipation.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Heizkreis eine Heizkreispumpe zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen einer Pumpleistung oder einer Drehzahl der Heizkreispumpe erfolgt.In a preferred embodiment, the second heating circuit comprises a heating circuit pump for regulating the energy transport medium passed through the second heating circuit, the quantitative ratio being regulated by adjusting a pump power or a speed of the heating circuit pump.
Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den zweiten Heizkreis reguliert werden kann.In this way, the method is provided with an additional actuator for controlling the heating system, with which the flow of the energy transport medium through the second heating circuit can be regulated.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Ermitteln eines ersten Heizleistungsanforderungswertes für den ersten Heizkreis, der eine dem ersten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, und ein Ermitteln eines zweiten Heizleistungsanforderungswertes für den zweiten Heizkreis, der eine dem zweiten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, wobei das Steuern des Heizungssystem in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte erfolgt, insbesondere erfolgt das Regulieren des Mengenverhältnisses in Abhängigkeit besagter Heizleistungsanforderungswerte.In a preferred embodiment, the method further comprises determining a first heating power requirement value for the first heating circuit, which describes an amount of energy to be provided to the first heating circuit by the energy transport medium, and determining a second heating power requirement value for the second heating circuit, which describes an amount of energy to be provided to the second heating circuit through the energy transport medium Energy quantity describes, whereby the heating system is controlled depending on the determined first and second heating power requirement values, in particular the quantitative ratio is regulated depending on said heating power requirement values.
Auf diese Weise wird das Verfahren um eine energiebedarfsbasierte Funktionalität erweitert, im Zuge derer eine Verteilung des Energietransportmediums auf Basis der genannten Heizleistungsanforderungswerte erfolgt Dadurch kann das temperierte Energietransportmedium verstärkt dem Heizkreis zur Verfügung gestellt werden, in dem ein höherer Energie- bzw. Leistungsbedarf bestehtIn this way, the method is expanded to include an energy requirement-based functionality, in the course of which the energy transport medium is distributed based on the heating power requirement values mentioned. This means that the temperature-controlled energy transport medium can be increasingly made available to the heating circuit in which there is a higher energy or power requirement
Vorzugsweise sind die Abhängigkeiten bei Steuern des Heizungssystems priorisiert, dergestalt, dass das Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms gegenüber dem Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit der Heizleistungsanforderungswerte Vorrang genießtPreferably, the dependencies when controlling the heating system are prioritized in such a way that controlling the heating system depending on the recorded total volume flow has priority over controlling the heating system depending on the heating power requirement values
Dies bedeutet, dass durch das Verfahren durchzuführende Steueraktionen betreffend des erfassten Gesamtvolumenstroms im Konfliktfall stets anderweitige auf den Heizleistungsanforderungswerten basierende Steueraktionen verdrängen, um so primär die Einhaltung der volumenstrombasierten Randbedingungen sicherzustellen.This means that in the event of a conflict, control actions to be carried out by the method regarding the recorded total volume flow always displace other control actions based on the heating power requirement values, in order primarily to ensure compliance with the volume flow-based boundary conditions.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Regulieren des Mengenverhältnisses ein Erhöhen der durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert übersteigt, und ein Erhöhen der durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert unterschreitetIn a preferred embodiment, regulating the quantitative ratio includes increasing the amount of energy transport medium passed through the first heating circuit if the first heating power request value exceeds the second heating power request value, and increasing the amount of energy transport medium passed through the second heating circuit if the first heating power request value exceeds the second heating power request value falls below
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des ersten Heizkreises zu temperierende erste Umgebung, ein Erfassen einer Ist-Temperatur der ersten Umgebung und ein Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der ersten Umgebung. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die weitere Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises zu temperierende zweite Umgebung, ein Erfassen einer Ist-Temperatur der zweiten Umgebung und ein Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der zweiten Umgebung.In a preferred embodiment, determining the first heating power requirement value includes setting a target temperature for a first environment to be tempered by the heat exchange device of the first heating circuit, detecting an actual temperature of the first environment and determining the first heating power requirement value depending on a difference between the specified Target temperature and recorded actual temperature of the first environment. Additionally or alternatively, determining the second heating power requirement value includes setting a target temperature for a second environment to be tempered by the further heat exchange device of the second heating circuit, detecting an actual temperature of the second environment and determining the second heating power requirement value depending on a difference between the specified Target temperature and recorded actual temperature of the second environment.
Auf diese Weise erfolgt ein Bereitstellen der Heizleistungsanforderungswerte in Abhängigkeit der durch die Wärmetauschvorrichtung zu klimatisierenden Umgebung, sodass das Steuern des Heizungssystem in vorteilhafter Weise im Hinblick auf zu steuernde Raumtemperaturen erfolgen kann.In this way, the heating power requirement values are provided depending on the environment to be air-conditioned by the heat exchange device, so that the heating system can be controlled in an advantageous manner with regard to the room temperatures to be controlled.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten ersten Stelle, ein Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der ersten Stelle und ein Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der ersten Stelle. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der weiteren Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten zweiten Stelle, ein Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der zweiten Stelle und ein Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der zweiten Stelle.In a preferred embodiment, determining the first heating power requirement value includes setting a target temperature of the energy transport medium in the first heating circuit for a first point upstream of the heat exchange device with respect to a direction of conduction of the energy transport medium, detecting an actual temperature of the energy transport medium at the first point and determining the first heating power requirement value depending on a difference between the specified target temperature and the recorded actual temperature at the first point. Additional Lich or alternatively, determining the second heating power requirement value includes setting a target temperature of the energy transport medium in the second heating circuit for a second point upstream of the further heat exchange device with respect to a direction of passage of the energy transport medium, detecting an actual temperature of the energy transport medium at the second point and determining the second heating power requirement value depending on a difference between the specified target temperature and the recorded actual temperature at the second location.
Auf diese Weise erfolgt ein Bereitstellen der Heizleistungsanforderungswerte mit dem Ziel, eine vorgegebene Soll-Temperatur des Energietransportmediums im jeweiligen Heizkreis einzuhalten. Dadurch kann insbesondere ein Steuern von Raumtemperaturen in den durch die Wärmetauschvorrichtungen des Heizungssystems temperierten Räume dahingehend optimiert werden, als dass das Steuern durch Steuerungsventile der Wärmetauschvorrichtungen selbst erfolgen kann, wobei von einer weitestgehend konstanten Eingangstemperatur des Energietransportmediums ausgegangen werden kann. Dies gestattet eine einfach gehaltene Kombination einer Steuerung des Heizungssystems mit einer separat bereitgestellten Raumtemperatursteuerung, die in vorteilhafter Weise von einer konstanten Temperatur des der Wärmetauschvorrichtung bereitgestellten Energietransportmediums ausgehen kann.In this way, the heating power requirement values are provided with the aim of maintaining a predetermined target temperature of the energy transport medium in the respective heating circuit. In this way, in particular, control of room temperatures in the rooms tempered by the heat exchange devices of the heating system can be optimized in such a way that the control can be carried out by control valves of the heat exchange devices themselves, whereby a largely constant input temperature of the energy transport medium can be assumed. This allows a simple combination of control of the heating system with a separately provided room temperature control, which can advantageously be based on a constant temperature of the energy transport medium provided to the heat exchange device.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Steuern einer Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis, wobei das Steuern der Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis insbesondere ein Rückführen eines Anteils des aus der weiteren Wärmetauschvorrichtung ausgeleiteten Energietransportmediums zu einem Zulauf des zweiten Heizkreises und ein Beimischen des rückgeführten Anteils zu dem durch den Zulauf des zweiten Heizkreises zugeführten Energietransportmedium umfasstIn a preferred embodiment, the method further comprises controlling a temperature of the energy transport medium in the second heating circuit, wherein controlling the temperature of the energy transport medium in the second heating circuit in particular returns a portion of the energy transport medium discharged from the further heat exchange device to an inlet of the second heating circuit and admixing the returned portion to the energy transport medium supplied through the inlet of the second heating circuit
Auf diese Weise wird eine Möglichkeit bereitgestellt, die Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis anzupassen, wobei insbesondere eine Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis, die sich über die Temperatur des Energietransportmediums am Vorlauf bestimmt, unverändert bleibt. Dadurch können zwei Heizkreise mit jeweils verschiedenen Temperaturen des Energietransportmediums bereitgestellt werden, ohne dass ein Betriebszustand der Wärmequellenvorrichtung verändert werden muss.In this way, a possibility is provided for adjusting the temperature of the energy transport medium in the second heating circuit, with in particular a temperature of the energy transport medium in the first heating circuit, which is determined by the temperature of the energy transport medium at the flow, remaining unchanged. As a result, two heating circuits, each with different temperatures of the energy transport medium, can be provided without the operating state of the heat source device having to be changed.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Heizungssystem bereitgestellt, umfassend eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums, das wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst, und eine Volumenstrommessvorrichtung zum Erfassen eines Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk, die insbesondere am Vorlauf oder am Rücklauf angeordnet ist, umfasst Weiterhin umfasst das Heizungssystem eine Steuervorrichtung zum Steuern des Heizungssystems, die zumindest mit der Ventileinheit der Bypassvorrichtung gekoppelt ist und zum Einstellen eines Öffnungsgrades der Ventileinheit eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung im Zuge des Steuerns des Heizungssystems eingerichtet ist, den Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu erhöhen, falls ein durch die Volumenstromessvorrichtung erfasster Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung bereitgestellten ersten Grenzwert für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt, unterschreitet, und dazu eingerichtet ist, den Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu reduzieren, falls der durch die Volumenstromessvorrichtung erfasste Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung bereitgestellten zweiten Grenzwert für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, überschreitetAccording to a second aspect of the invention, a heating system is provided, comprising a heat source device for tempering an energy transport medium and a network connected to the heat source device for passing the energy transport medium through, which in turn has a flow for introducing the energy transport medium tempered by the heat source device into the network, a return for returning it of the energy transport medium in the network into the heat source device, a first heating circuit arranged between the flow and the return, which comprises a heat exchange device to be supplied with the energy transport medium, a bypass device arranged between the flow and the return for bridging the first heating circuit, which has a switchable valve unit for regulating of the energy transport medium passed through the bypass device, and a volume flow measuring device for detecting a total volume flow of the energy transport medium in the network, which is arranged in particular on the flow or on the return. Furthermore, the heating system comprises a control device for controlling the heating system, which is coupled at least to the valve unit of the bypass device is and is set up to adjust a degree of opening of the valve unit, wherein the control device is set up in the course of controlling the heating system to increase the degree of opening of the valve unit of the bypass device if a total volume flow recorded by the volume flow measuring device exceeds a specified first limit value for a total volume flow provided to the control device of the energy transport medium in the network, which describes a minimum value to be maintained of the total volume flow of the energy transport medium in the network, and is set up to reduce the degree of opening of the valve unit of the bypass device if the total volume flow recorded by the volume flow measuring device exceeds a specified second limit value for which the control device is provided Total volume flow of the energy transport medium in the network, which is greater than the first limit value, is exceeded
Das Heizungssystem gemäß des zweiten Aspekts kann damit auf Basis des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts mit allen diesbezüglich genannten Vorteilen gesteuert werden.The heating system according to the second aspect can therefore be controlled based on the method according to the first aspect with all the advantages mentioned in this regard.
Vorzugsweise umfasst das Netzwerk weiterhin eine dem ersten Heizkreis vorgeschaltete, mit der Steuervorrichtung gekoppelte, schaltbare erste Ventileinheit zum Regulieren des durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Öffnungsgrad der ersten Ventileinheit zu erhöhen, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitetPreferably, the network further comprises a switchable first valve unit upstream of the first heating circuit and coupled to the control device for regulating the energy transport medium passed through the first heating circuit, the control device being set up to increase a degree of opening of the first valve unit if the detected total volume flow exceeds the specified one exceeds the second limit
Vorzugsweise sind die Ventileinheit der Bypassvorrichtung und die erste Ventileinheit beide als Teil einer Verteilervorrichtung des Netzwerks ausgeführt sind, insbesondere handelt es sich bei der Verteilervorrichtung um ein Dreiwegeventil, derart, dass ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Reduzieren des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Erhöhen des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt.Preferably, the valve unit of the bypass device and the first valve unit are both designed as part of a distribution device of the network, in particular the distribution device is a three-way valve, such that increasing the degree of opening of the valve unit of the bypass device reduces the degree of opening of the first valve unit and vice versa and reducing the degree of opening of the valve unit of the bypass device causes an increase in the degree of opening of the first valve unit and vice versa.
Vorzugsweise umfasst das Netzwerk einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten zweiten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende weitere Wärmetauschvorrichtung umfasstThe network preferably comprises a second heating circuit arranged between the flow and the return, which comprises a further heat exchange device to be supplied with the energy transport medium
Vorzugsweise umfasst das Netzwerk eine dem zweiten Heizkreis vorgeschaltete, mit der Steuervorrichtung gekoppelte, schaltbare zweite Ventileinheit zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, ein Mengenverhältnisses zwischen einer durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums und einer durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmedium durch ein Einstellen eines Öffnungsgrads der zweiten Ventileinheit und/oder der Ventileinheit des ersten Heizkreises (sofern vorhanden) zu regulieren.Preferably, the network comprises a switchable second valve unit upstream of the second heating circuit and coupled to the control device for regulating the energy transport medium passed through the second heating circuit, the control device being set up to determine a quantitative ratio between an amount of energy transport medium passed through the first heating circuit and an amount passed through the second heating circuit to regulate the amount of energy transport medium passed through the second heating circuit by adjusting an opening degree of the second valve unit and / or the valve unit of the first heating circuit (if present).
Vorzugsweise ist der zweite Heizkreis als Teil der Bypassvorrichtung ausgeführt, wobei die Bypassvorrichtung eine zwischen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und dem Rücklauf des Netzwerks angeordnete Bypassleitung umfasst und der zweite Heizkreis parallel zur Bypassleitung angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das Mengenverhältnis durch ein Einstellen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu regulieren.Preferably, the second heating circuit is designed as part of the bypass device, wherein the bypass device comprises a bypass line arranged between the valve unit of the bypass device and the return of the network and the second heating circuit is arranged parallel to the bypass line, the control device being set up to adjust the quantitative ratio by adjusting the To regulate the degree of opening of the valve unit of the bypass device.
Vorzugsweise umfasst der zweite Heizkreis eine mit der Steuervorrichtung gekoppelte Heizkreispumpe zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das Mengenverhältnis durch ein Einstellen einer Pumpleistung der Heizkreispumpe zu regulieren.The second heating circuit preferably comprises a heating circuit pump coupled to the control device for regulating the energy transport medium passed through the second heating circuit, the control device being set up to regulate the quantitative ratio by adjusting a pumping power of the heating circuit pump.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, einen ersten Heizleistungsanforderungswert für den ersten Heizkreis, der eine dem ersten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, und einen zweiten Heizleistungsanforderungswert für den zweiten Heizkreis, der eine dem zweiten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, zu ermitteln und das Heizungssystem in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte zu steuern und dabei insbesondere das Mengenverhältnis in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte zu regulieren.Preferably, the control device is set up to determine and to control the heating system depending on the determined first and second heating power requirement values and in particular to regulate the quantitative ratio depending on the determined first and second heating power requirement values.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dabei dazu eingerichtet, die durch den ersten Heizkreis durchgeleitete Menge des Energietransportmediums zu erhöhen, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert übersteigt, und die durch den zweiten Heizkreis durchgeleitete Menge des Energietransportmediums zu erhöhen, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert unterschreitet.Preferably, the control device is set up to increase the amount of energy transport medium passed through the first heating circuit if the first heating power requirement value exceeds the second heating power requirement value, and to increase the amount of energy transport medium passed through the second heating circuit if the first heating power requirement value falls below the second heating power requirement value .
Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen ersten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des ersten Heizkreises zu temperierende erste Umgebung und einen ersten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur der ersten Umgebung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den ersten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der ersten Umgebung zu ermitteln.Preferably, the heating system comprises a first setpoint generator for determining a target temperature for a first environment to be tempered by the heat exchange device of the first heating circuit and a first temperature sensor for detecting an actual temperature of the first environment, the control device being set up to depend on the first heating power requirement value to determine a difference between the specified target temperature and the recorded actual temperature of the first environment.
Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen zweiten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises zu temperierende zweite Umgebung und einen zweiten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur der zweiten Umgebung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den zweiten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der zweiten Umgebung zu ermitteln.Preferably, the heating system comprises a second setpoint generator for determining a target temperature for a second environment to be tempered by the heat exchange device of the second heating circuit and a second temperature sensor for detecting an actual temperature of the second environment, the control device being set up to depend on the second heating power requirement value to determine a difference between the specified target temperature and the recorded actual temperature of the second environment.
Alternativ umfasst das Heizungssystem vorzugsweise einen dritten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten ersten Stelle und einen dritten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der ersten Stelle, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den ersten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der ersten Stelle zu ermitteln.Alternatively, the heating system preferably comprises a third setpoint generator for determining a target temperature of the energy transport medium in the first heating circuit for a first point upstream of the heat exchange device with respect to a direction of passage of the energy transport medium and a third temperature sensor for detecting an actual temperature of the energy transport medium at the first point, wherein the Control device is set up to determine the first heating power requirement value depending on a difference between the set target temperature and the recorded actual temperature at the first point.
Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen vierten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der weiteren Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten zweiten Stelle und einen vierten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der zweiten Stelle, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den zweiten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der zweiten Stelle zu ermitteln.Preferably, the heating system comprises a fourth setpoint generator for determining a target temperature of the energy transport medium in the second heating circuit for a second point upstream of the further heat exchange device with respect to a direction of conduction of the energy transport medium, and a fourth temperature sensor for detecting an actual temperature of the energy transport medium at the second point, wherein the Control device is set up to determine the second heating power requirement value depending on a difference between the specified target temperature and the recorded actual temperature at the second location.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung zum Steuern einer Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis eingerichtet und umfasst hierzu insbesondere eine Rückführungsvorrichtung mit der ein Anteil des aus dem zweiten Heizkreis ausgeleiteten Energietransportmediums zu einem Zulauf des zweiten Heizkreises zurückgeführt wird und der rückgeführte Anteils zu dem durch den Zulauf des zweiten Heizkreises zugeführten, von der Wärmequellenvorrichtung kommenden temperierten Energietransportmedium beigemischt wird.Preferably, the control device is set up to control a temperature of the energy transport medium in the second heating circuit and, for this purpose, in particular comprises a feedback device with which a portion of the energy transport medium discharged from the second heating circuit is returned to an inlet of the second heating circuit and the returned portion to that through the inlet of the second Heating circuit is added to the tempered energy transport medium coming from the heat source device.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, den rückzuführenden Anteil über ein Einstellen der Pumpleistung oder der Drehzahl der Heizkreispumpe des zweiten Heizkreises anzupassen.The control device is preferably set up to adapt the proportion to be returned by adjusting the pump power or the speed of the heating circuit pump of the second heating circuit.
Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird eine Steuervorrichtung zum Einsatz in einem Heizungssystem gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung bereitgestellt.According to a third aspect of the invention, there is provided a control device for use in a heating system according to the second aspect of the invention.
Auf diese Weise wird eine Nachrüstmöglichkeit bereitgestellt, über die ein bereits bestehendes Heizungssystem auf einfache und kostengünstige Weise mit der Steuervorrichtung nachgerüstet werden kann, um dieses um die vorteilhaften Funktionalitäten des Heizungssystems gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung zu erweitern.
-
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems. -
2 und3 zeigen schematische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Heizungssystems. -
4 zeigt schematisch verschiedene Betriebszustände eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizungssystems. -
5 zeigt exemplarische Zeitverläufe verschiedener Betriebsgrößen im Zuge eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems.
-
1 shows a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention for controlling the heating system. -
2 and3 show schematic exemplary embodiments of the heating system according to the invention. -
4 shows schematically various operating states of an exemplary embodiment of the heating system according to the invention. -
5 shows exemplary time courses of various operating variables in the course of an exemplary embodiment of the method according to the invention for controlling the heating system.
Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.It is emphasized that the present invention is in no way limited to the exemplary embodiments described below and their embodiment features. The invention further includes modifications of the exemplary embodiments mentioned, in particular those consisting of modifications and/or combinations of individual or several features of the exemplary embodiments described within the scope of Scope of protection of the independent claims emerge.
Ausführliche FigurenbeschreibungDetailed character description
Das zugrundeliegende Heizungssystem umfasst zumindest eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums umfasst Letzteres umfasst wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, und eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasstThe underlying heating system comprises at least one heat source device for controlling the temperature of an energy transport medium and a network connected to the heat source device for passing the energy transport medium through. The latter in turn comprises a flow for introducing the energy transport medium tempered by the heat source device into the network, a return for returning the energy transport medium in the network into the Heat source device, a first heating circuit arranged between the flow and the return, which comprises a heat exchange device to be supplied with the energy transport medium, and a bypass device arranged between the flow and the return for bridging the first heating circuit, which has a switchable valve unit for regulating the heat exchanged through the bypass device Energy transport medium includes
In Schritt S1 erfolgt ein Festlegen eines ersten Grenzwerts G1 für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt.In step S1, a first limit value G 1 is set for a total volume flow of the energy transport medium in the network, which describes a minimum value to be maintained of the total volume flow of the energy transport medium in the network.
In Schritt S2 erfolgt ein Festlegen eines zweiten Grenzwerts G2 für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste GrenzwertIn step S2, a second limit value G 2 is set for the total volume flow of the energy transport medium in the network, which is greater than the first limit value
In Schritt S3 erfolgt ein Erfassen eines Gesamtvolumenstroms Qtot des Energietransportmediums im Netzwerk, insbesondere am Vor- oder am Rücklauf.In step S3, a total volume flow Q tot of the energy transport medium in the network is recorded, in particular on the supply or return line.
In Schritt S4 erfolgt ein Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des in Schritt S3 erfassten Gesamtvolumenstroms Qtot sowie der Grenzwerte G1 und G2 aus den Schritten S1 und S2. Schritt S4 umfasst hierzu einen Vergleichsschritt S4.1, von dem ausgehend einer der Schritte S4.2, S4.3 oder S5 nachfolgt.In step S4, the heating system is controlled depending on the total volume flow Q tot recorded in step S3 and the limit values G 1 and G 2 from steps S1 and S2. For this purpose, step S4 includes a comparison step S4.1, from which one of the steps S4.2, S4.3 or S5 follows.
Unterschreitet der erfasste Gesamtvolumenstrom Qtot den festgelegten ersten Grenzwert G1, so erfolgt in Schritt S4.2 ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung.If the recorded total volume flow Q tot falls below the specified first limit value G 1 , an opening degree of the valve unit of the bypass device is increased in step S4.2.
Überschreitet der erfasste Gesamtvolumenstrom Qtot dagegen den festgelegten zweiten Grenzwert G2, so erfolgt in Schritt S4.3 ein Reduzieren eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung.If, on the other hand, the recorded total volume flow Q tot exceeds the specified second limit value G 2 , a reduction in the degree of opening of the valve unit of the bypass device takes place in step S4.3.
In allen anderen Fällen bleibt der Öffnungsgrad der Ventileinheit unverändert und das Verfahren fährt mit Schritt S5 fort Das Verfahren sei nicht auf diesen Fall des direkten Übergangs von Schritt S4.1 auf Schritt S5 beschränkt. Wahlweise können alternativ an dieser Stelle beliebig viele weitere Schritte zur Anpassung von Betriebsgrößen des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms erfolgen. Beispielsweise kann in besagtem Zwischenbereich zwischen G1 und G2 ein Anpassen von Betriebsgrößen der Wärmequellenvorrichtung, zum Beispiel einer Betriebsleistung oder einem Versorgungsdruck des Energietransportmediums am Vorlauf, vorgenommen werden.In all other cases, the degree of opening of the valve unit remains unchanged and the method continues with step S5. The method is not limited to this case of direct transition from step S4.1 to step S5. Alternatively, any number of further steps can be taken at this point to adapt the operating variables of the heating system depending on the total volume flow recorded. For example, in said intermediate region between G 1 and G 2 , an adjustment of operating variables of the heat source device, for example an operating power or a supply pressure of the energy transport medium at the flow, can be carried out.
In Schritt S5 erfolgt eine zeitliche Pause vorbestimmter Länge, bevor das Verfahren ausgehend von Schritt S3 wiederholt wird. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte beliebig oft wiederholt, um so eine zeitlich kontinuierliche Steuerung des Heizungssystems bereitzustellen.In step S5, there is a pause of a predetermined length before the process is repeated starting from step S3. Preferably, the process steps are repeated as often as desired in order to provide continuous control of the heating system.
Das Heizungssystem 1 umfasst eine Wärmepumpe 10 als Wärmequellenvorrichtung, ein hydraulisches Netzwerk 20 und eine Steuervorrichtung 30 zum Steuern des Heizungssystems 1.The
Die Wärmepumpe 10 ist über ein Vorlauf 201 und einen Rücklauf 209 mit dem hydraulischen Netzwerk 20 verbunden und dazu eingerichtet, ein Energietransportmedium zu temperieren. Die Wärmepumpe 10 ist hierzu über entsprechende Anschlussleitungen 2 mit einer Umgebungsenergiequelle, zum Beispiel einer geo- oder aerothermischen Energiequelle, verbunden. Das temperierte Energietransportmedium wird im Anschluss entsprechend der dargestellten Pfeilrichtungen durch das hydraulische Netzwerk 20 geleitetThe
Das zum Durchleiten des Energietransportmediums eingerichtete hydraulische Netzwerk 20 umfasst mehrere Leitungen 200 (fett gestaltete Verbindungslinien) sowie durch diese miteinander verbundene Komponenten. Hierzu zählen ein Verteilersystem 202a, ein davon abzweigender erster Heizkreis 203, eine Bypassvorrichtung 204, ein am Rücklauf 209 angeordneter Volumenstromsensor 205 zum Erfassen eines Volumenstroms des durch den Rücklauf 209 des hydraulischen Netzwerks 20 durchgeleiteten Energietransportmediums sowie ein am Vorlauf 201 angeordneter Temperatursensor 251 zum Erfassen einer Temperatur des Energietransportmediums am Vorlauf 201 des hydraulischen Netzwerks.The hydraulic network 20 set up to convey the energy transport medium includes several lines 200 (bold connecting lines) as well as components connected to one another by these. These include a
Der Volumenstromsensor 205 und der Temperatursensor 251 sind mit der Steuervorrichtung 30 gekoppelt und zum Übertragen der durch die Sensoren jeweils erfassten Messwerte an die Steuervorrichtung 30 eingerichtet.The
Über den Vorlauf 201 wird das von der Wärmepumpe 10 temperierte Energietransportmedium in das hydraulische Netzwerk 20 eingespeist, durch dieses hindurch geleitet und über den Rücklauf 209 in die Wärmepumpe 10 zurückgeführtThe energy transport medium tempered by the
Der erste Heizkreis 203 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Wärmetauscher 232, die als eine Parallelschaltung aus einem Wärmetauscher 232 und einer Reihenschaltung aus zwei weiteren Wärmetauschern 232 ausgeführt ist. Die einzelnen Wärmetauscher können jeweils Steuerungsventile umfassen, zum Beispiel Thermostatventile, die in
Die zwischen dem Vorlauf 201 und dem Rücklauf 209 angeordnete Bypassvorrichtung 204 dient dem Überbrücken des ersten Heizkreises 203 und umfasst vorliegend ein schaltbares, mit der Steuervorrichtung 30 gekoppeltes Bypassventil 241 zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung 204 durchgeleiteten Energietransportmediums sowie ein dem Bypassventil 241 nachgeschaltetes Bypasssystem 240a, das vorliegend lediglich eine in den Rücklauf 209 mündende Bypassleitung 242 umfasstThe
Das Bypassventil 241 ist Teil des Verteilersystems 202a, welches auch in alternativen Ausführungen gemäß
Die Steuervorrichtung 30 ist vorliegend separat ausgeführt und mit der Wärmepumpe 10 gekoppelt, kann aber auch als Teil der Wärmepumpe 10 ausgeführt sein. Die Steuervorrichtung 30 ist zumindest zum Einstellen eines Öffnungsgrades des Bypassventils 241 der Bypassvorrichtung 204 eingerichtet.In the present case, the
Im Zuge des Steuerns des Heizungssystems 1 ist die Steuervorrichtung 30 eingerichtet, den Öffnungsgrad des Bypassventils 241 zu erhöhen, falls ein durch den Volumenstromsensor 205 erfasster Volumenstrom am Rücklauf 209 (=Gesamtvolumenstrom im hydraulischen Netzwerk 20) einen festgelegten, der Steuervorrichtung 30 bereitgestellten ersten Grenzwert für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk 20, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk 20 beschreibt, unterschreitet Auf diese Weise wird der erste Heizkreis 203 überbrückt, sofern durch diesen kein ausreichender Gesamtvolumenstrom im hydraulischen Netzwerk mehr gewährleistet werden kann, zum Beispiel infolge eines sich schließenden Steuerungsventils in einem Wärmetauscher 232.In the course of controlling the
Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu eingerichtet, den Öffnungsgrad des Bypassventils 241 zu reduzieren, falls der durch die Volumenstromsensor 205 erfasste Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung 30 bereitgestellten zweiten Grenzwert für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk 20, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, überschreitet. Auf diese Weise wird ein energetisch unvorteilhafter Zustand mit einer an sich unnötigen Überbrückung des ersten Heizkreises 203 über die Bypassvorrichtung 204 vermieden, in dem das Energietransportmedium im genannten Fall wieder primär durch den ersten Heizkreis 203 geleitet wird.Furthermore, the
Es wird somit ein besonders effizientes Heizungssystem 1 bereitgestellt, bei dem unvorteilhafte Betriebszustände vermieden werden. Besagte unvorteilhafte Betriebszustände umfassen unter anderem einen Betriebszustand mit unzureichender Energieabnahme an der Wärmepumpe 10 aber auch einen Betriebszustand mit unzureichender Versorgung des ersten Heizkreises 203 mit dem temperierten Energietransportmedium.A particularly
Das Verteilersystem 202b aus
Beim Verteilersystem 202c aus
Die Steuervorrichtung 30 ist dabei in allen Fällen dazu eingerichtet, Öffnungsgrade der jeweils gekoppelten Ventile 231, 241 bzw. 221 einzustellen.In all cases, the
Das Bypasssystem 240b aus
Vor dem zweiten Heizkreis 206 ist ein mit der Steuervorrichtung 30 aus
Über den Wärmetauscher 232 des als Teil der Bypassvorrichtung 204 ausgeführten zweiten Heizkreises 206 kann die im Energietransportmedium enthaltene Wärme- oder Kälteenergie (je nach Betriebszustand der Wärmepumpe 1) auf eine Umgebung des Wärmetauschers 232 übertragen werden, um so die für den effizienten Betrieb der Wärmequellenvorrichtung 10 erforderliche Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf 201 und Rücklauf 209 zu erhöhen und dabei besagte Energie zum Temperieren der Umgebung des Wärmetauschers 232 des zweiten Heizkreises 206 zu nutzen.The heat or cold energy contained in the energy transport medium (depending on the operating state of the heat pump 1) can be transferred to an environment of the
Das Bypasssystem 240c aus
Auf diese Weise kann im Falle einer Überbrückung des ersten Heizkreises 203 die im Energietransportmedium enthaltene Wärme- oder Kälteenergie (je nach Betriebszustand der Wärmepumpe 1) auf das Speichermedium übertragen werden, um so die für den effizienten Betrieb der Wärmequellenvorrichtung 10 erforderliche Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf 201 und Rücklauf 209 zu erhöhen, ohne die dafür dem Energietransportmedium zu entziehende Wärme- oder Kälteenergie ungenutzt in eine Umgebung des Heizungssystems 1 zu entlassen. So kann beispielsweise Wärmeenergie des durch das Bypasssystem 240c strömenden Energietransportmediums zum Erwärmen von Brauchwasser eingesetzt werden.In this way, in the event of a bridging of the
Auf diese Weise wird ein Heizungssystem 1 bereitgestellt, welches zusätzlich zur Bypassvorrichtung 204, die den zweiten Heizkreis 206 umfasst, den Energiespeicher 270 bereitstellt. Auf diese Weise kann im Falle eines inaktiven ersten Heizkreises 203 überschüssige Wärme- oder Kälteenergie des Energietransportmediums entweder über den Wärmetauscher 232 im zweiten Heizkreis 206 entzogen werden, oder, falls ein Energiebedarf im zweiten Heizkreis 206 ebenfalls gedeckt ist, kann diese über den Energiespeicher 270 auf das darin enthaltene Speichermedium übertragen werden.In this way, a
Das
Die jeweils oberen Abschnitte der
Die jeweils unteren Abschnitte der
Ausgehend von
Kommt es nun zu einem Abfall des Volumenstroms im ersten Heizkreis (H1), zum Beispiel durch ein zumindest teilweises Schließen eines Steuerungsventils im ersten Heizkreis (H1), wie eines Thermostatventils einer Wärmetauschvorrichtung, sinkt auch der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) (siehe
Infolgedessen erfolgt im Zuge des Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung (siehe
Steigt der Volumenstrom im ersten Heizkreis (H1) wieder an, zum Beispiel durch ein teilweises Öffnen des Steuerungsventils im ersten Heizkreis (H1), kommt es zu einem Anstieg des Gesamtvolumenstroms (Rücklauf), der vorliegend über den zweiten Grenzwert G2 hinweg ansteigtIf the volume flow in the first heating circuit (H 1 ) increases again, for example due to a partial opening of the control valve in the first heating circuit (H 1 ), there is an increase in the total volume flow (return), which in the present case increases beyond the second limit value G 2
Dies dient als Indikator für den sich wieder öffnenden ersten Heizkreis (H1), sodass im Sinne des Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems der Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) wieder reduziert wird, wodurch der Volumenstrom im ersten Heizkreis (H1) steigt und der Volumenstrom in der Bypassvorrichtung (B) sinkt (siehe
Letztlich wird die Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) vollständig geschlossen und die des ersten Heizkreises (H1) ist damit wieder vollständig geöffnet, sodass der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) wieder dem Volumenstrom durch den ersten Heizkreis (H1) entspricht (siehe
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das zugrundeliegende Heizungssystem derart vorteilhaft gesteuert werden, dass eine Überbrückung des ersten Heizkreises über die Bypassvorrichtung in energetisch unvorteilhaften Betriebszuständen vermieden wird, also in Betriebszuständen mit einem einsetzenden Energiebedarf des ersten Heizkreises bei zumindest teilweise geöffneter Ventileinheit der Bypassvorrichtung.With the help of the method according to the invention, the underlying heating system can be advantageously controlled in such a way that bridging of the first heating circuit via the bypass device is avoided in energetically unfavorable operating states, i.e. in operating states with an energy requirement of the first heating circuit when the valve unit of the bypass device is at least partially open.
In beiden Diagrammen ist dabei der Öffnungsgrad des Bypassventils der Bypassvorrichtung auf der jeweils rechten Ordinate dargestellt. Der Öffnungsgrad kann Werte zwischen „0“ und „1“ annehmen, wobei „0 „einem geschlossenen Bypassventil und „1“ einem vollständig geöffneten Bypassventil entspricht.In both diagrams, the degree of opening of the bypass valve of the bypass device is shown on the right ordinate. The degree of opening can have values between “0” and “1”, where “0” corresponds to a closed bypass valve and “1” to a fully opened bypass valve.
Ausgehend vom Zeitpunkt to fällt der Volumenstrom Q1 und damit auch der Gesamtvolumenstrom Qtot aufgrund eines sich schließenden Steuerungsventils im ersten Heizkreis ab. Um den Zeitpunkt t1 schließt besagtes Steuerungsventil vollständig, infolgedessen der Volumenstrom Q1 auf null fällt und auch der Gesamtvolumenstrom Qtot abfällt. Um ein völliges Erliegen des Gesamtvolumenstroms Qtot zu vermeiden, wird der Öffnungsgrad des Bypassventils der Bypassvorrichtung zum Zeitpunkt t1, an dem der Gesamtvolumenstrom Qtot einen ersten Grenzwert G1 unterschreitet, erhöht Der erste Heizkreis wird verstärkt überbrückt und der Gesamtvolumenstrom Qtot steigt wieder an.Starting from time to, the volume flow Q 1 and thus also the total volume flow Q tot drops due to a closing control valve in the first heating circuit. At time t 1 , said control valve closes completely, as a result of which the volume flow Q 1 drops to zero and the total volume flow Q tot also drops. In order to avoid a complete standstill of the total volume flow Q tot , the degree of opening of the bypass valve of the bypass device is increased at time t 1 , at which the total volume flow Q tot falls below a first limit value G 1. The first heating circuit is increasingly bridged and the total volume flow Q tot increases again at.
Um den Zeitpunkt t2 steigt der Volumenstrom Q1 und damit auch der Gesamtvolumenstrom Qtot aufgrund des sich öffnenden Steuerungsventils im ersten Heizkreis wieder an. Der Gesamtvolumenstrom Qtot überschreitet einen zweiten Grenzwert G2, infolgedessen der Öffnungsgrad des Bypassventils wieder reduziert wird, da nunmehr ein Energiebedarf im ersten Heizkreis besteht und die Überbrückung über die Bypassvorrichtung reduziert werden kann.At time t 2 the volume flow Q 1 and thus also the total volume flow Q tot increases again due to the opening control valve in the first heating circuit. The total volume flow Q tot exceeds a second limit value G 2 , as a result of which the degree of opening of the bypass valve is reduced again, since there is now an energy requirement in the first heating circuit and the bridging via the bypass device can be reduced.
Nach Schließen des Steuerungsventils im ersten Heizkreis und Abfall des Volumenstroms Q1 zum Zeitpunkt t1 (siehe
Mit Schließen des Bypassventils zum Zeitpunkt t2 und zunehmenden Volumenstrom Q1 im ersten Heizkreis wird die Vorlauftemperatur T1 seitens der Wärmepumpe wieder auf den bereitzustellenden Sollwert TSoll,1 hin erhöht, um den aufkommenden Energiebedarf im ersten Heizkreis abzudecken. Da zeitgleich ein Schließen des Bypassventils erfolgt, kommt es dabei kurzzeitig zu einem Abfall der Temperatur T2.When the bypass valve closes at time t 2 and the volume flow Q 1 increases in the first heating circuit, the flow temperature T 1 is increased again by the heat pump to the setpoint TSoll,1 to be provided in order to cover the emerging energy requirement in the first heating circuit. Since the bypass valve closes at the same time, there is a brief drop in temperature T 2 .
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems können insbesondere unvorteilhafte Betriebszustände des Heizungssystems vermieden werden, in denen beispielsweise eine unzureichende Energieabnahme an der Wärmepumpe, eine unzureichende Energieversorgung eines Heizkreises oder ein energetisch suboptimaler Betrieb der Wärmepumpe vorliegen.With the method described above for controlling a heating system, in particular disadvantageous operating states of the heating system can be avoided, in which, for example, there is insufficient energy consumption at the heat pump, an insufficient energy supply to a heating circuit or an energetically suboptimal operation of the heat pump.
Abschließend wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.Finally, it is emphasized again that the present invention is in no way limited to the exemplary embodiments described above and their embodiment features. The invention further includes modifications of the exemplary embodiments mentioned, in particular those consisting of modifications and/or combinations of individual or several features of the described embodiments emerge within the scope of protection of the independent claims.
Liste der BezugszeichenList of reference symbols
- 11
- HeizungssystemHeating system
- 22
- Verbindung zu UmgebungsenergiequelleConnection to ambient energy source
- 1010
- WärmepumpeHeat pump
- 2020
- hydraulisches Netzwerkhydraulic network
- 3030
- SteuervorrichtungControl device
- 200200
- LeitungLine
- 201201
- Vorlaufleader
- 202a-d202a-d
- VerteilersystemDistribution system
- 203203
- erster Heizkreisfirst heating circuit
- 204204
- BypassvorrichtungBypass device
- 205205
- VolumenstromsensorVolume flow sensor
- 206206
- zweiter Heizkreissecond heating circuit
- 207207
- EnergiespeichersystemEnergy storage system
- 209209
- RücklaufRewind
- 221221
- 3/2-Wegeventil3/2-way valve
- 222222
- 4/3-Wegeventil4/3-way valve
- 231231
- Steuerungsventil erster HeizkreisControl valve for the first heating circuit
- 232232
- WärmetauscherHeat exchanger
- 233233
- HeizkreispumpeHeating circuit pump
- 240a-c240a-c
- BypasssystemBypass system
- 241241
- BypassventilBypass valve
- 242242
- BypassleitungBypass line
- 251251
- Temperatursensor VorlaufFlow temperature sensor
- 252252
- Temperatursensor zweiter HeizkreisTemperature sensor for second heating circuit
- 270270
- Energiespeicher Energy storage
- G1G1
- erster Grenzwertfirst limit
- G2G2
- zweiter Grenzwertsecond limit
- QtotQtot
- GesamtvolumenstromTotal volume flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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