DE1454466A1

DE1454466A1 - Heizungs-Regelanlage

Info

Publication number: DE1454466A1
Application number: DE19631454466
Authority: DE
Inventors: Otto Ortlinghaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-12-11
Filing date: 1963-12-11
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB1097018A; CH417910A; NL6414345A

Description

Gegenstand der Pat^^fimjnei*dua*i^>ei?st eine iteizun.gsregelanlage.die für alle gebräufth^ypÄ^n" Systeme einschließlich Klimaanlage ver= wendtbar ist·

Aufcmatische Heizungsregelsvateme sind seit Jahren bekannt. Die Regelung bei den bekannten Systemen erfolgt.entweder in Ab= ■ hänsriekeit von der Außentenmeratur oder von der Innentemperatur. Nach der Erfindung werden aber Außen - und Innentemperatur ge= meinsam zur ^egelun^; der Heizungsanlage verwandt< >Weu ist ebenfalls. das die zeitweilige Durchschnittsaußentemperatur gemessen wird und das ßegelnyatem beeinflußt.Durch einstellbare Abstimiuöglichkeit der jünflußgröße von Außentemperatur und Außendurchschnittstemperatur ist eine Anpassung der Beheizung an die Kriterien der zu beheizen= den iip.ume möglich.Die snezi fische ..Abki'h.1 ungsgeschwindigkeit ist bekanntlich außerordentlich unterschiedlich.sie ist im wesentlichen abhängig von den npe^ifi^ochen Wärmeleitzahlen der Auf-senwerde. i'pnnter usw. .sowie von der w.?rmesi.eicherfähigkeit des Gebäudes. Die Erfindung ermöglicht also,eine einmalige G-rundwärmeeinstellung der Regelanlage,die den speziellen Gegebenheiten des zu beheizenden Gebendes lienhnung trägt.Zum Beispiel ist die Wärmespeicherfähigkeit bei vielen i'ertighaustypen außerordentlich gering,selbst bei guter ./^rmeisolation der rfsjadfi muß die.Heizungsanlage schneller und feinfühliger auf die Außentemperatur reagieren,als dies bei Häusern der Ji'all ist,die mit starken Massivwänden erstellt wurden» Die reine bekannte Tnnentemperatursteuerung arbeitet.entweder vom Raumthermostaten oder vom itaumföhler^Beim Raumthermostaten ist aber jeweils eine msnuelle Beeinflußung erforderlich.die eine Grundein*= stellung des ^vJärmemediums z_oB,der VVnssertemOeratur erforderlich macht,die der zeitY/eiligenAußentem-oerattf-r. angefaßt werden muß.

-2-

809902/0329

BAD 0FM6INAL

Sie ist somit auch keine reine Automatik,Die Arbeitsweise mit Tnnen= fühler ist eine Pronortionalsteueruns,diese regelt nicht nur Behei = zungsdauer auch Temperatur des Heizinediums ,Das System ist aber mit dem großen Nachteil "verbunden»daß bei einer Belüftung des Raumes in welchem der Raumfühler sngebeacht ist,eine außerordentliche Aa^-P= heizung einsetzt.die zu einer Überheizunp· der anderen "Rrurnp , ^ber auch des Meßraumes nach Beendirunfr der Tüftun⁰' führt, Wegen der geschilderten Nachteile,wurde mehr und meiir die Außen= temperatur Steuerung verwandt,hierbei wird die A-uRentem-npratur ge= messen und danach die Heizungsanlage so ein justiert ,da!?· des jewel = li$e Temperaturbedarf des Qebäudes sedeckt wird,Die Grundeinsteilung einer solchen Anlage ist deshalb besonderst schwierig,weil sie auf die Abkühlungskriterien der .jeweiligen Gebäude genfa «ngen^Rt Pein ieuR. hierbei sind fortgesetzte Ha cn _ti us ta gen über eine ganze Heizungs= Periode erforderlich.is ist einleuchtend,daß es außerordentlich schwierig sein muß,eine solche Anlage so einzustellen,daß sie bei allen Außentemperaturen einschließlich Sonne und ^w"indeinwirkun_:s eine gleichmäßige Tnnentemneratur gewährleistet ,denn die ^uRentemripratur= steuerung berücksichtigt .ηa nicht die tatsächliche InnentemTveretur. sie kann z.B* auch nicht darauf Rücksicht nehmen,d-^s A-ußenfenster und Türen geöffnet werden um die iwpume zu belüften, So kommt es bekanntlich zu fortgesetzten .aekl°mationen,wenn -iäume teilweise mehr oder weniger belüftet werden.«'ird die Grundeinstellunfr⁰¹

dieser Belüftung angepaßt,so kemmi es wieder in anderen f^öurnen^ror ^ allem -aber während der ii acht zeiten zu erheblicher Überbeheizung ,wird cn

die -^eheizunfiT intermitierend durchgeführt z.B.JSachtabechaj.tung oder cr>

&iachtabsenkung»TemT>eraturabsenkung über diis Wochenende usw,so dauert ^CD es erfahrungsgemäß sehr lange*bis die SOrmaltem^eratur wieder erreicht wird,denn der ^ußentem-neraturfüh!"-er ^tlweiß _tia nicht" das es Innen

loch kalt ist. '

Einziges Hilfsmittel ist dann oft,die Tfmechaltung auf manuelle 3chnellaufheizung«Äuch eine proportionale'" ÜeeinfTnRung des

von Vor-und jtficklaufteiimeratur des ^Lieizmeäimaa bringt nicht

den pftw^nsohten Krfol^Um all diesen Mängeln ab zuhelfen,sind eine Heine zusätzlicher ftegelorgf»ne eingebaut worden,z.B. Sch.rittsch.a3t= werke die nur eine H angesame, sprich träge Anpassung en die Außen= temperatur ermöglichen um Warmes tauungen in den Räumen zu vermeiden. Diese zusätzlichen Apparate haben aber due Gea'amtanlage nur korn= T>lizierter und unübersichtlicher in der Einstellung,aufwendiger und teurer,aber aucli nicht unarifälliger gemacht.Zufriedenstellend sind aber diese Lösungen noch lange nicht.

Die J*.rfindung. beseitigt aber all diese 4|ängel schlagartig ,weil eie i'ieisgröj.en der Außentemperatur ,i'ußendurchschnittetemreratur und InnerrteiHT5f»rntur in einem Regelsystem vereinigt und zusammenarbeiten l^Rt.Die «ßrmezufuhr zu den einzelnen xtäumen wird im wesentlichen von dem Durchschnittstemperaturfühler geregelt,je nach spezifischer Ab« itühlungsgeschwindigkeit des Gebäudes wird diese heßgröße durch den direkten .aubentemperatUEintßfü.h'¹ er überlagert.Das Verhältnis dieser MnflußgiößB zur Durchechnittstemperatur-Meßgrf5L»e ist einstellbar· T)ie Ixrundeinstellunfe der Anlage erfolgt so,daß ein *&rmeÜberschuß durch die Beheizung gegeben ist,wird die Raumtemperatur erreicht, schattet

Tor Ja.aumthermostat die Beheizung gan~ eb und schaltet wieder ein.

vvonn der Toleranzwert nach unten unterschritten wird.Erfahrungs» j.äi.t sich auf diese -«rt und weise die fiaunitemperatur in den

plus-minus ο,^ Gred,Bs ist aber durchaus möglich,die ->nlage noch anbassun,. sfphiger zu gestalten,indem ein Innenfühler durch Pro= Tiortionfll regelung »die von den AUÜenfühlern bestimmte ,jeweilige maximale Zufuiirun.i bis auf Wall abschwächen kann. (^Vv Kcume in denen hohe -uis^rucne an i'eniperaturgenpuigkeit gestellt werden^Ro, is I es denn ωόκιϊοΐι geworden mit gerin^eiu wirtsclmit^ichen Aufwand, prfindungs^eciäP Heizungaregelanlagen zu bauen,sodaß auch IcLeinere

Einfamilienhäuser hiermit ausgestattet werden können. Schließlich ermöglicht die Erfindung auch die Anwendung der gleichen leicht abgewandelten Anlage in Mietwohnungsbau und zwar der Gestalt, dass die

rom Außenmeß sy s tem eingestellte Wärme zuführung an den Zuleitungen au den einzelnen Yfphnungen bzw.Räumen thermostatisch mit Hilfe von Magnetventilen zu ^;und abgeschaltet wird„Bisher war in solchen ^!

f Fällen die Heizung des ganzen Hauses einheitlich mit den be= '

kannten Nachteilen.

Erfindungsgemäß kann die Regelimg,weiterhin dadurch verfeinert werden,indem die nicht gerade vorhandene Außentemperatur alleine die »Värme zufuhr bestimmt,sondern indem erfindungsgemäß ein Außen= durchschnittstemperaturfühler mit verwandt wird,Dieser Durichnitte= temperaturfühler ist so gebaut,daß der eigentliche Fühler von einem massereichen Mantel umgeben ist,der seinerseits von einer wärme= isolierenden Schutzschicht umhüllt ist.Der massereiche Mantel kann z.B. aus einer Metallkugel bestehen,in welcher im Zentrum der Tem= peraturfühler angeordnet ist.fiin solches TemperatuEfühlsystem wird eich der Außentemperatur nur langsam armassen und demzufolge eine zeitweilige Durchsehnittstenroeratur messen.

■Erfindungsgemäß ist es möglich, den Außentemperatur fühl er und den AußendurchecnnittstemOeraturfühler gemeinsam z.B» auf eine Meßbrücke ■ des Heizungsregeleysteiüs einwirken zulass en. Dab ei ist es ebenfalls erfindungsgemäJs möglich, die Einflußgröße des einen oder anderen Fühlers durch eingebaute Potenziometer abzumindern oder zu verstärken, jenachdem ob es sich um ein langsam oder schnellauskühlendes Bau= Werk handelt.Die Wärmezufuhr zu den einzelnen Räumen wird also _c>| im wesentlichen von dem Durchschnittstemtteraturfühler geregelt, ο Je nach spezifischer Abkühlungsgeschwindikeii; des Gebäudes wird diese Meßgröße durch den direkten Außentenroeraturfühler überlagert.

Durch diese Meßgrößen wird also,der Wärmezufluß in die zu beheizen=^ den Räume eingestellt.Durüh einen G-rundeinstellregler z.B,Potenzio= meter wird einmal eine Grundeinstellung vorgenommen,die dem Gebäude angenaßt ist.Diese Grundeinstellung wird so gewählt,daß· ein Wärme== Überschuß für das zu beheizende Objekt gegeben ist.Damit wird dem xiaumthermostaten (oder mü er)die Möglichkeit gegeben.bei «-,rrp der eingestellten imum'^fcemTiera:t;:^!*^r <3ie Beheizung ,pbz.uaciialten ~^-

BAD ORiSINAL

und bei ttbereehreiten des Toleranzwertes die Beheizung wieder ein= zuschalten.Die Raumtempetatur wird also zwischen den Toleranzmarken !dauernd rcendeln, Überheizung und Wärmestau wird vermieden, und Tempe= jraturSchwankungen infolge von Belüftung ausgeglichen. Neben I«uft und Dampf ist Wasser der gebräuchlichste Wärmeträger •der d die Wärme vom Erzeuger»in die zu beheizenden Räume trägt. . So eoll die Warmwasserbeheizung ale Beispiel für die Heizung»= regelanlege der Erfindung dienen.In diesem Fall wird das im Kessel . erwärmte Wasser zufolge der Schwerkraft oder mit Hilfe einer Um= wälzpumpe in die Radiatoren in den einzelnen Räumen zugeführt und nach Abkühlung fließt das Waeser zum Heizkessel zurüök.Aue hier nicht näher zu erläuternden Gründen,hat sich im allgemeinen das Verfahren durchgesetzt, die K es sei temperatur auf einem bestimmten Niveau bei 70-80 Grad C zu haltenund alsdann mit Hilfe eines Beimiechregel= ventiles dem Heizungssystem,Heizwasser in zweckmäßiger niedriger Temperatur zuzuführen.Erfindungegemäß kann als Stellglied ein motor= betriebenes Beimischregelventil Verwendung finden.

Das beschriebene Außentenperaturmeßsystem wirkt auf eine elektrischeue

Brückenachaltung ein,in welches gleichfalls ai*-,Ie-tiE[ebe25>z.B_eein ^Μ

Potentiometer am Motorstellglied eingefügt ist.Auf diese Art und °

Weise wird aäs Stellglied eine bestimmte Position einnehmen,die ο

der gemessenen AußenteurDeratur angefaßt ist.Ebenso ist es auch σ>

möglich in die gleiche Brückenschaltung an Stelle des IetwertgebBre *? yioxi einem Motorventil einen Temperaturfühler der Vprlaufwaseer= temperatur einzufügen,ein bekanntes Stellglied regelt auf diese weise automatisch die vorbestimmte Wasservorlauftemperatur. Krfindungsgemäß kann das vorgeschriebene Motormiechvent'il durch "Aueⁿ-Schaltung des Innenraumthermostaten in Nulleteilung gefahren jwerden.durch "Ein"-Schaltung des Innenthermostaten öffnet das Motor= ventil wieder in die vorbeschriebene Stellung.An Stelle dieeer

Technik ist es selbstverständlich auch möglich,erfindungegemäß die BeheizungÄ-Ein-AuB-Schaltung^it Hilfe einee Elektroventilee zu erweichen oder aber bei Pumpenh*izun££imit Etn-Ane-Soneltun« -6-

der Umwälzpumpe zu arbeiten(um Variationsmöglichkeiten der Erfindung za erläutern) „Deswewteren ergibt sich die Möglichkeit zur Verfeinerung der Messanlage für besondere Ansprüche an Stelle eines Innenraum= thermostaten einen Inhentemperaturfühler zu verwenden und diesen Messwert ebenfalls auf z.B,ein Motormischventil einwirken zu lassen« Der Sinetellwert des Motorventiles wird je nachdem wie weit der Innen=

qtkt

temperatursollwert erreicht ist abgeschwächt,und bei erreichen der Inneneolitemperatur auf Null zurück.Es handelt sich hierbei um eine kombinierte Innen—Aussen—Proportional—Regelung.

Beigrößeren Gebäuden kann es z.B»zweckmäßig sein die Innentenroe= ratur nicht nur in einem .Raum, sondern in verschiedenen Säumen zu messen und einen integrierten "Wert in der Reglanlage wirksam werden zu lassen.Dies wiederum ist durch Reihenschaltung von Thermostaten, aber auch durch Zusammenfassung von meheren Meßfühlern möglich.

Die Heizung sr eg elanlage der I-.rfindung kann auch mit Tag-Nacht oder

Hunger it'sM neyüitw
Wochenendschaltwerken^vum das zu beheizende Gebäude während der Nachtstunden oder während des Wochenendes auf nur eine abgesenkte Temperatur zu beheizen.Derartige Heizprogramme au steuern ist bekannt. Erfahrungsgemäß ist es allerdings notwendig,wenn z.Bewährend des Wochenendes mit abgesengter Temperatur beheizt wurde,nach Umschaltung auf NQrmaltemperatur,also am inde der Absenktemperaturperiode,manuell eine Schnellaufheizung vorzunehmen,um das Gebäude schnell wieder auf Normaltemperatur zu bringen.Dies ist insbesondere bei Aus s ent euro er at ujt« Steuerungen erforderlich, denn der Außenfühler "weife ja nicht "we lohe InnentemOeratur im Gebäude herrscht und das es dort noch zu kalt ist. Erfindungsgem&ß wird diese Schnellaufheizung automatisch vorgenommen, indem diese Schnellaufheizung so lange wirksam ist,bis die Normal= innentemüeratur wieder erreicht ist,dann schaltet sie sich auto= matisch ab.Diese SohneHa^-Kfheizung wird erfindungsgemäß so bewirbt daß für den Zeitablauf der Schnell auf heizung die Heizungsivrund=

80 990 2/0329 -7-

BAD OWSINAL-

ι *t ν η *τ υ υ

einetelluiie: durch, ent apre eilende Schaltung im Meßkreis verändert wird und damit verstärkt wird.Die Grundeinstellung wird automatisch wider auf "Normal" gestellt,sobald die Hormalinnenteiirneratur wieder erreicht ist«

809902/0329

Claims

Patejn.taneprjj.clie

NlHeizungsregelanläge dadurch gekennzeichnet,daß die Heizungsanlage in Abhängigkeit von Meßgeräten die Außentemperatur und Innentem= peratur gemeinsam messen,gemeinsam gesteuert wird»Diee mit der , Möglichkeit dabei die Beheizung in Tag/^achtiWochenend oder anderen Prograjnmen zusammenwirkenzulassen-Bei letzgenannten Programmen durch automatische Schnellaufheizung die normale Temperatur wieder= herzustellen.

2„Heizungsregelanlage nach Anspruch 1 dadurchgekennzeichnet,daß die Außentemperatur durch einen schnellen und- tragen Meßfühler ge= meinsam gemessen wird.

¹^.Heizungsregelanlage nach Anspruch 1 und 2 dadurchgekennze^chnet, daß dieser träge Meßfühler die Durchschnittstemperatur mißt.

4»Heizune:ree:elaiilage nach 1 bis *> dadurchgekennzeichn6t,daß die Meßgrößen der Meßfühler in einem Steuergerät zu einem integrierten Meßwert zusammengefaßt werden und das der integrierte Meßwert die Heizungsanlage beeinflußt.

5.Heizungsregelanlage nach 1 bis 4 dadurchgekennzeichnet,daß auch der -Lnnentemperaturmeßwert im Steuergerät mit integriert wird.

6.Heizungsregelanlage nach Ansnruch ? dadurchi^pei<:ennzeichnet,daß der träge Außenfühler so gebaut ist»das ein maseereicher Körper langsam die umgebende 'femOeratur annimmt und dadurch in seinem Innern zeitweilige Durchschnittstemperatur annimmt,die der im Innern des Körpers angebrachte Fühler mißt,

7<»Heizunesregelanlage nach Anspruch 6 dadurchgekennzeichnJBt,d»ß dieser Körper von einer wärmeisolierenden Schicht umgeben ist, um die Wärmeaufnahme träger zu gestalten und dadurch die Körner= masse klein zu halten.

e.Heizun^sregelanlaffe nach -unsnruch 1 bis ί dadurchfiekehnzeiatmet·, die außer der Außentemperatur·· auch tiiind,Sonne und Durchschnitts temperatur aufnehmen und gemeinsam im Steuergerät i

8 0 9 9 0 2/0329
- 8AD OriitifNAL

mit den anderen Meßwerten integriert.

9.Heizungsregelanlage nach Anspruch 1 dadurchgekennzeichnet,daß die InnentenrDeratur von meheren Innenfühlern gemessen an.ö3im Steuergerät integriert werden,oder durch in Reihe geschaltete ι Shermoitate gesteuert wird,
lo.Heizungsregelanlage nach Anspruch 9 dadurchgekennzeiohnet,daß die Innehfühler in verschiedenen Räumen angebracht sind» 11.Heizungeregelanlage nach Anspruch 1 und folgende,dadurchgekenn= zeichnet,daß durch zwischengeschaltete Regeler (Potentiometer) wahlweise die üinflußgrößen der Temperaturfühler eingeregelt werden können und damit auf das gewünschte Gesamtergebnis ab= gestimmt werden können*

13.Heizungsregelanlage nach vorstehenden Ansprüchen dadurchgekenn= zeichnet,daß die verschiedenen Meßwerte der Außentemperatur in einer Meßschaltung zusammengefaßt und mit dem Istwertgeber am Steuerglied(z.B.Moto»ventil) verglichen werden,wodurch die Heiz= leistung eingestellt wird und die Innentemperaturmessung eine Absperrung (z.B.Magnetventil)oder angepaßte Drosselung der Wärmezufuhr bewirkt.

14-,Heizungsregelanlage nach Anspruch 13 dadurchgekennzeiohnet,daß nur ein Stellglied verwandt wird(z,B»Motorventil)indem das Motor= ventil bei Wärmebedarf durch die Innentempe-ratur-Messmng öffnet und wzar auf einen Öffnungsbetrag,der sich aus dem Meßergebnis der Außentemperatur—Messung ergibt und das dieses Ventil, wieder schließt,wenn die gewünschte Innentemperatur wieder erreicht ist. 15.Heizungsregelanlage nach Anspruch 1 ±^:n welcher bekannte Tag/Kocht !Thermostaten oder und Wochenpro grammschal twe rke verwandt werden, dadureheekennzeichnet.daß bei Umschaltung auf abgesenkte Innen= temperatur automatisch Vorsorge getroffen ist,daß bei Zurück= schalten auf Hormal-Innentemperatur eine erhöhte Heizleistung auotmatisch eingestellt wird,bis die Innennormaltemperatur er= reicht wird und daß die Regelanlage automatisch wieder auf malheizleistung umschaltet.'«- 3 ⁸ ° ^{9 9} ° ² ^f 0 329 ?j .^

ORIGINAL IMSf 5CTED

16.Heizungsregelanlage nach. Ansprüchen 1 bis 15 dadurchgekenn= zeichnet»daß Heizungsregelanlage und Stellglied zu einer Battöieinheit zusammengefaßt

809902/0329 _BAD 0«esNAL