DE19519266A1 - Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelung für eine witterungs­ geführte Heizungsanlage, die einen Außentemperaturfühler um­ faßt.

Bisherige Heizungsregelungssysteme weisen meist nur einen Außentemperaturfühler auf. Dieser reagiert auf äußere Tempera­ turänderungen, indem der aus einem temperaturabhängigen Wider­ stand bestehende Außenfühler über eine Regelungselektronik indirekt einen Mischer bzw. direkt den Wärmeerzeuger steuert und bei Erreichen einer eingestellten Heizungsgrenze (z. B. Außentemperatur < 22°C) die Beheizung abstellt, bei Unter­ schreiten einschaltet.

Sollte während einer längeren Zeit eine höhere Außentemperatur herrschen, bleibt die Heizung abgeschaltet. Liegt die Außen­ temperatur, beispielsweise morgens oder bei einem Temperatur­ sturz unter dem Abschaltwert der Heizgrenze, so wird geheizt, obwohl je nach Isolation des Hauses die Wohnräume immer noch ausreichend warm sind. Der Bewohner muß deswegen von Hand die Temperatur der Heizkörper nachregeln.

Dieser Effekt verstärkt sich noch bei Einrohr-Heizungsanlagen, die bevorzugt mit Konvektorheizkörpern ausgerüstet sind und so eine sehr hohe Vorlauftemperatur benötigen. Obwohl ein Dreiwe­ geventil den Zulauf zu dem Heizkörper sperrt, entsteht auf­ grund der hohen Vorlauftemperatur eine überhöhte Wärmeüber­ tragung auf die Heizkörper. Diese Wärme wird vom Heizkörper abgestrahlt und von einem Wärmemengenzähler erfaßt. Dies bedeutet, daß Heizkosten bezahlt werden müssen, obwohl nicht geheizt werden möchte.

Eine allein von einem Raumtemperaturfühler abhängige Regelung ist problematisch, weil beispielsweise für ein Mehrfamilien­ haus ein Raum als Referenzraum verwendet werden müßte. Die Raumtemperatur wird jedoch von den Bewohnern individuell ge­ staltet.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Regelung und eine Anordnung zu schaffen, die entweder auf den Außenfühler oder direkt auf den Wärmeerzeuger so einwirkt, daß nur geheizt wird, wenn es tatsächlich notwendig ist.

Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1, in Anspruch 8 oder Anspruch 9 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung wird zusätzlich zur Außen­ temperatur indirekt die Temperatur in den Wohnräumen, vorzugs­ weise die Temperatur des Mauerwerks mittels eines Temperatur­ sensors gemessen.

Die Regelung kann bei einer ersten Ausführungsform direkt auf den Außenfühler einwirken, indem ein höherer Wert der Außentemperatur simuliert wird, um die Schaltbereiche für das Unterbrechen bzw. Wiedereinschalten in den Heizungsbetrieb zu verschieben.

Bei einer zweiten Ausführungsform wirkt die Regelung unmittel­ bar auf den Wärmeerzeuger und/oder auf die Umwälzpumpen ein, indem die Schaltbereiche für das Unterbrechen bzw. Wiedereinschalten in den Heizungsbetrieb verschoben werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der im Mauerwerk vor­ gesehene Temperatursensor unmittelbar mit dem Außentemperatur­ fühler zu verbinden. Eine zusätzliche Regelung ist nicht not­ wendig.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß die Regelung mit dem Temperatursensor neben dem ohnehin vorhandenen Außentempera­ turfühler leicht nachrüstbar bzw. bei einem Neueinbau leicht ohne weiteres Verlegen von Verbindungskabeln mit dem Außen­ temperaturfühler zu kombinieren ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß durch die zu­ sätzliche Temperaturmessung im Mauerwerk Energie gespart wer­ den kann, indem die im Mauerwerk gespeicherte Energie nun direkt gemessen wird und nur bei Unterschreiten eines definierten Temperaturwertes im Mauerwerk geheizt wird. Ein anderer Vorteil ergibt sich aus der Anordnung des Mauerwerk­ fühlers. Eine Möglichkeit der Anordnung besteht darin, daß der mit dem Außentemperaturfühler verbundene Temperatursensor unmittelbar auf den Wärmeerzeuger bzw. dessen vorhandene Rege­ lung einwirkt. Hierdurch wird der für die Heizung maßgebliche Temperaturwert aus der Kombination von Außentemperatur und Mauertemperatur ermittelt.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung an.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Regelung und deren Anordnung,

Fig. 2 einen Stromlaufplan des Regelkreises, jedoch ohne dargestellte Stromversorgung.

Das in Fig. 1 und 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist für eine bestimmte Anwen­ dung, nämlich zur Steuerung der Freigabe oder Unterbrechung des Heizbetriebes oder zur Simulation eines höheren Außentem­ peraturwertes vorgesehen.

Die Regelung 1 besteht im wesentlichen aus einer Stromversor­ gung 8, einer numerischen Anzeige 17, gekoppelt mit einer Ta­ statur 11, 12, 13, 14, 15 und einem Regelschaltkreis 9 und einem Anschluß für den Außentemperaturfühler 3 und einem wei­ teren Anschluß für den zusätzlichen Temperatursensor 2.

Der Temperatursensor 2 ist so gestaltet, daß dieser in einer Außenwand, vorzugsweise im Mauerwerk 16 plaziert werden kann.

Dieser Temperatursensor 2 mißt einen Wert, der zwischen der Innentemperatur des Raumes und der Außentemperatur liegt. Durch die wärmspeichernde Eigenschaft des Mauerwerks 16 mißt der Temperatursensor nicht die tatsächliche Raumtemperatur und nicht die tatsächliche Außentemperatur, sondern die momentan gespeicherte Energie im Mauerwerk 16 in Form von Temperatur. Von einem Bewohner eines Raumes wird die Raumtemperatur nur dann als angenehm empfunden, wenn die warme Luft gleichmäßig, d. h. sowohl oben im Raum als auch unten im Raum verteilt ist. Bei kaltem Mauerwerk steigt warme Luft nach oben, die bodenna­ he Luft bleibt kalt. Es entsteht dadurch keine Luftzirkula­ tion.

Ist jedoch der Raum solange geheizt worden oder die Außentem­ peratur so hoch, daß das Mauerwerk 16 die Wärme aufgenommen und gespeichert hat, steigt die warme Luft nach oben, und die bodennahe Luft wird durch die Wärme des Mauerwerkes 16 aufge­ wärmt. Aus diesem Grunde ist die Mauertemperatur eines Gebäu­ des für die Behaglichkeit des Wohnens ganz entscheidend.

Die Regelung 1 erfaßt daher indirekt die gespeicherte Wärme im Mauerwerk. Gegebenenfalls wird dadurch eine Beheizung (wenn eine außentemperaturabhängige Wärmeanforderung besteht) abge­ schaltet.

Das Abschalten der Heizungsanlage erfolgt bei Überschreiten eines voreingestellten Mauertemperaturwertes durch Simulieren einer höheren Außentemperatur an dem mit der vorhandenen Rege­ lung der witterungsgeführten Heizungsanlage verbundenen Außen­ temperaturfühler, indem ein Simulations-Widerstand zu dem temperaturabhängigen Widerstand des Außentemperaturfühlers 3 in Reihe oder parallel geschaltet wird. Diese Anordnung ist für den Fall vorgesehen, wenn die Außentemperatur niedrig ist, aber dennoch die Räume des zu beheizenden Gebäudes aufgrund entsprechender Mauertemperatur noch ausreichend warm sind.

Für ein zeitabhängiges Abschalten der Heizungsanlage ist zu­ sätzlich zu der eben beschriebenen Anordnung eine Schaltuhr vorgesehen, die den Simulationsvorgang des Simulations-Wider­ standes zeitlich regelt.

Das Wiedereinschalten der Heizungsanlage erfolgt bei Unter­ schreiten eines bestimmten Mauertemperaturwertes durch Trennen des Simulationswiderstandes vom Außentemperaturfühler 3, vor­ zugsweise in zeitlicher Abhängigkeit, so daß nur der Außen­ temperaturfühler 3 aktiv ist.

Sollte keine Regelung für die Heizungsanlage vorhanden sein, können z. B. auch/oder zusätzlich die Umwälzpumpe, ein Mischventil, ein Öl- oder Gasbrenner, etc. aus- bzw. einge­ schaltet werden.

Sollte ein Fehler in dieser Steuerung vermutet werden, wird durch Abschalten der Betriebsspannung durch einen Wippschalter 7 der Normalzustand hergestellt, d. h. die Regelung verhält sich so, als ob sie nicht vorhanden wäre.

Eine Speicher-Flip-Flop-Schaltung 4 (Fig. 2) ermöglicht ein Unterbrechen und Wiedereinschalten in den Heizungsbetrieb, die in Anhängigkeit der frei wählbaren Schalthysterese wirksam wird. Ein Überschreiten der maximalen Schalttemperatur setzt das Flip-Flop 4 und bewirkt die Heizungsabschaltung (über Relais R1 oder Relais R2 oder Relais R1 und Relais R2). Das Rücksetzen des Flip-Flop 4 erfolgt erst bei Unterschreiten der minimalen Schalttemperatur und nicht etwa schon beim Unter­ schreiten der maximalen Schalttemperatur.

Eine Akkupufferung 26 mit einem Akkumulator 25 dient bei Netz­ ausfall zur Datensicherung der im Anzeigemodul gespeicherten Werte (max./min. Schalttemperatur, Freigabe der Schaltungsaus­ gänge etc.).

Funktionsweise

Die Abfrage der eingestellten "HI"-Schalttemperatur erfolgt durch Drücken einer Taste 13. Die Abfrage der eingestellten "LO"-Schalttemperatur erfolgt durch Drücken einer Taste 14. Der Schaltbereich HI-LO ist als Bereich definiert, in dem der Außentemperaturfühler 3 nicht aktiviert bzw. wirksam ist. Durch Parallelschalten eines weiteren Widerstands zu dem Außen­ temperaturfühler 3 kann auch eine höhere Außentemperatur als die tatsächliche simuliert, so daß die Heizung abgeschal­ tet bleibt.

Die Schaltpunkte Heizungsunterbrechungen (= HI) bzw. zurück zum normalen Heizbetrieb (= LO) sind in Schritten von 1°C frei wählbar.

Die Heizungsausschalttemperatur (= HI) wird eingestellt durch Drücken und Halten der Taste 13, mit der Taste 12 tippt man dann die gewünschte Temperatur ein. Dauerdruck auf die Taste 12 bewirkt einen schnellen Temperaturvorlauf.

Die Heizungseinschalttemperatur (= LO) wird eingestellt durch Drücken und Halten einer Taste 14, mit der Taste 12 tippt man nun die gewünschte Temperatur ein. Dauerdruck auf die Taste 12 bewirkt einen schnellen Temperaturvorlauf.

Aktiviert wird der HI-Schaltausgang durch Drücken und Halten der Taste 13 sowie einmaligem Tippen einer Taste 11. Wieder­ holtes Betätigen der Taste 11 reaktiviert den Schaltausgang nieder. Analog dazu wird LO-Schaltausgang aktiviert/reakti­ viert, nur daß dazu anstelle der Taste 13 die Taste 14 ver­ sendet wird.

In der numerischen Anzeige wird die gemessene Wandtemperatur angezeigt. Sind "HI"- und "LO"-Schaltpunkte eingegeben und die Schaltausgänge aktiviert worden, wird das durch HI und LO im Display angezeigt. Einmaliges Drücken einer Taste 15 schaltet in den Minimum- und Maximumtemperaturspeicher um. Hier werden nach Auswahl von HI/LO also Drücken der Taste 13 oder der Taste 14 die gespeicherten Temperaturen angezeigt. Nochmaliger Druck der Taste 15 schaltet in Normalbetrieb zurück.

Die gespeicherten Minimalwerte werden auf die momentane Wand­ temperatur durch Drücken und Halten der Taste 14 sowie ein­ maligem Drücken der Taste 15 zurückgesetzt. Analog dazu wird zum Zurücksetzen der Maximalwerte die Taste 13 gedrückt.

Eine Leuchtdiode 20 zeigt die Betriebsbereitschaft der Rege­ lung an. Eine weitere Leuchtdiode 21 zeigt an, daß der Heiz­ betrieb unterbrochen ist (die Wandtemperatur ist so hoch, daß keine Beheizung notwendig ist). Eine andere Leuchtdiode 22 zeigt an, daß normaler Heizbetrieb aktiv ist. Eine weitere Leuchtdiode 23 zeigt an, daß mindestens eine der eingestellten Schaltpunkte überschritten wurde.

Da der Außentemperaturfühler 3 meist mit einem dreiadrigen Kabel versehen ist, wobei jedoch nur zwei Adern benötigt wer­ den, kann hierzu der Temperatursensor 2 besonders bei Nachrü­ stung einfach parallel geschaltet werden, indem die dritte Ader und ein Massepotential des Außentemperaturfühlers 3 ver­ wendet wird.

Die dargestellte und beschriebende Regelungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist als reines Ausführungsbeispiel zu ver­ stehen, auf das die Erfindung keineswegs begrenzt ist. Viel­ mehr wird ein auf die notwendigsten Merkmale sowie ein auf Abwandlungen und Ersatzlösungen von diesem Beispiel gerichte­ ter Schutz beansprucht, wofür entsprechende Ansprüche nach­ gereicht werden.

Claims (9)

1. Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage, die einen Außentemperaturfühler umfaßt, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Regelschaltkreis (9) unter anderem mit einem Anschluß für einen - im Gebrauch - im Mauerwerk (16) angeordneten Temperatursensor (2) vorgesehen ist.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschaltkreis (9) mit dem Temperatursensor (2) so mit der Regelung der witterungsgeführten Heizungsanlage ver­ bunden ist, daß der Regelschaltkreis (9) auf die Regelung einwirkt.

3. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschaltkreis (9) mit dem Temperatursensor (2) so mit dem Außentemperaturfühler (3) verbunden ist, daß der Regelschaltkreis (9) auf den Außentemperaturfühler (3) einwirkt.

4. Regelung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung entweder durch den Temperatursensor (2) oder durch den Außentemperaturfühler (3) erfolgt.

5. Regelung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand, der über die Regelung regelbar ist, in Reihe zu dem Außentemperaturfühler (3) geschaltet ist, um einen höheren Wert des Außentempera­ turfühlers (3) zu simulieren.

6. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Einstellung der oberen und unteren Schalttemperatur des Temperatursensors (2) Tastaturen (11, 12, 13, 14, 15) vorgesehen sind, die mit einer nume­ rischen Anzeige (17) und dem Regelkreis (9) gekoppelt sind.

7. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Temperatursensor (2) ein NTC-Wider­ stand ist.

8. Anordnung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage, die einen Außentemperaturfühler umfaßt, dadurch gekennzeich­ net, daß ein unmittelbar an die Regelung (1) angeschlos­ sener Temperatursensor (2) - im Gebrauch - im Mauerwerk (16) angeordnet ist.

9. Anordnung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage, die einen Außentemperaturfühler umfaßt, dadurch gekennzeich­ net, daß ein unmittelbar an die Regelung der witterungs­ geführten Heizungsanlage angeschlossener Temperatursensor (2) - im Gebrauch - im Mauerwerk (16) angeordnet ist.