DE19519266C2 - Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage - Google Patents

Abstract

Es wird eine Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage beschrieben, die einen Außentemperaturfühler und einen - im Gebrauch - im Mauerwerk angeordneten Temperatursensor umfaßt. DOLLAR A Damit bei stärkeren Temperaturschwankungen Energie eingespart wird und bestehende Regelungen leicht nachgerüstet werden können, ist der Temperatursensor zur Wiedergabe der momentanen im Mauerwerk gespeicherten Energie in Form eines Temperaturmeßwertes angeordnet. Ein Regelschaltkreis ist vorgesehen, der mit dem Temperatursensor und dem Außentemperaturfühler verbunden ist. Der Regelschaltkreis ist derartig ausgebildet, daß bei Überschreiten eines voreingestellten Mauertemperaturwertes durch den Meßwert des Temperatursensors zu dem Außentemperaturfühler ein Simulations-Widerstand in Reihe oder parallel geschaltet wird. So wird erreicht, daß die Regelung auf Temperaturmeßwerte des Außentemperaturfühlers nicht anspricht. Bei Unterschreiten des vorbestimmten Mauertemperaturwertes wird der Simulationswiderstand vom Außentemperaturfühler getrennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage, die einen Außentemperaturfühler umfaßt.

Bisherige Heizungsregelungssysteme weisen meist nur einen Außentemperaturfühler auf. Dieser reagiert auf äußere Temperaturänderungen, indem der aus einem temperaturab­ hängigen Widerstand 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 Unterschreiten einschaltet.

Sollte während einer längeren Zeit eine höhere Außentemperatur herrschen, bleibt die Heizung abgeschaltet. Liegt die Außentemperatur, beispielsweise morgens oder bei einem Temperatursturz 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 Konvek­ torheizkörpern ausgerüstet sind und so eine sehr hohe Vorlauftemperatur benötigen. Obwohl ein Dreiwegeventil den Zulauf zu dem Heizkörper sperrt, entsteht aufgrund der hohen Vorlauftemperatur eine überhöhte Wärmeübertragung 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 Mehrfamilienhaus ein Raum als Referenzraum verwendet werden müsste. Die Raumtemperatur wird jedoch von den Bewohnern individuell gestaltet.

In der DE 27 16 899 B2 ist eine Kombisonde beschrieben, in der eine erste und zweite Temperatursonde enthalten sind. Die Kombisonde wird in eine Bohrung an der Außen­ wand eines Gebäudes eingesetzt, so daß eine Temperatursonde die Außentemperatur und die andere Temperatursonde die Temperatur in einem Abstand von etwa 4 cm von der Außenseite der Außenwand entfernt mißt. Die NTC-Temperatursonden sind parallel geschaltet. Es ist ausgeführt, daß die Verwendung der Kombisonde in Verbindung mit einer Heizungsregelung zu einem Regelverhalten führt, bei dem die durch einen plötzlichen Temperatursturz bedingte Abkühlung erst nach einiger Zeit zur inneren Temperatursonde vordringt, so daß eine zeitliche Verzögerung der Regelwirkung eintritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelung vorzuschlagen, mit der bestehende Regelungen leicht so nachgerüstet werden können, daß bei stärkeren Temperaturschwankungen Energie eingespart wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Regelung nach Anspruch 1. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung wird zusätzlich zur Außentemperatur die Temperatur des Mauerwerks mittels eines Temperatursensors gemessen.

Die Regelung wirkt direkt auf den Außenfühler ein, indem ein höherer Wert der Außen­ temperatur simuliert wird, um die Schaltbereiche für das Unterbrechen bzw. Wiederein­ schalten in den Heizungsbetrieb zu verschieben.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß die Regelung mit dem Temperatursensor neben dem ohnehin vorhandenen Außentemperaturfühler leicht nachrüstbar bzw. bei einem Neu­ einbau leicht ohne weiteres Verlegen von Verbindungskabeln mit dem Außentemperatur­ fühler zu kombinieren ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß durch die zusätzliche Temperaturmessung im Mauerwerk Energie gespart werden 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 Mauer­ werkfühlers.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen darge­ stellt 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 Anwendung, 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 Stromversorgung 8, einer numerischen Anzeige 17, gekoppelt mit einer Tastatur 11, 12, 13, 14, 15 und einem Regelschaltkreis 9 und einem Anschluß für den Außentemperaturfühler 3 und einem weiteren 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 wärmespeichernde 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 bodennahe Luft bleibt kalt. Es entsteht dadurch keine Luftzirkulation.

Ist jedoch der Raum solange geheizt worden oder die Außentemperatur 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 aufgewärmt.

Aus diesem Grunde ist die Mauertemperatur eines Gebäudes für die Behaglichkeit des Wohnens ganz entscheidend.

Die Regelung 1 erfaßt daher indirekt die gespeicherte Wärme im Mauerwerk. Gege­ benenfalls wird dadurch eine Beheizung (wenn eine außentemperaturabhängige Wärme­ anforderung besteht) abgeschaltet.

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

Für ein zeitabhängiges Abschalten der Heizungsanlage ist zusätzlich zu der eben beschrie­ benen Anordnung eine Schaltuhr vorgesehen, die den Simulationsvorgang des Simulations- Widerstandes zeitlich regelt.

Das Wiedereinschalten der Heizungsanlage erfolgt bei Unterschreiten eines bestimmten Mauertemperaturwertes durch Trennen des Simulations-Widerstandes vom Außentempe­ raturfühler 3, vorzugsweise in zeitlicher Abhängigkeit, so daß nur der Außentemperatur­ fühler 3 aktiv ist.

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

Eine Flip-Flop-Schaltung 4 (Fig. 2) ermöglicht ein Unterbrechen und Wiedereinschalten in den Heizungsbetrieb, die in Anhängigkeit von 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 Unterschreiten der maximalen Schalt­ temperatur.

Eine Akkupufferung 26 mit einem Akkumulator 25 dient bei Netzausfall zur Datensiche­ rung der im Anzeigemodul gespeicherten Werte (max./min. Schalttemperatur, Freigabe der Schaltungsausgänge 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 Außentemperaturfühler 3 kann auch eine höhere Außentemperatur als die tatsächliche simuliert werden, so daß die Heizung abgeschaltet 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 einmali­ gem Tippen einer Taste 11. Wiederholtes Betätigen der Taste 11 reaktiviert den Schaltaus­ gang wieder. Analog dazu wird LO-Schaltausgang aktiviert/reaktiviert, nur daß dazu anstelle der Taste 13 die Taste 14 verwendet 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 Wandtemperatur durch Drücken und Halten der Taste 14 sowie einmaligem Drücken der Taste 15 zurückgesetzt. Analog dazu wird zum Zurücksetzen der Maximalwerte die Taste 13 gedrückt.

Eine Leuchtdiode 20 zeigt die Betriebsbereitschaft der Regelung an. Eine weitere Leucht­ diode 21 zeigt an, daß der Heizbetrieb 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 einer der eingestellten Schaltpunkte überschritten wurde.

Da der Außentemperaturfühler 3 meist mit einem dreiadrigen Kabel versehen ist, wobei jedoch nur zwei Adern benötigt werden, kann hierzu der Temperatursensor 2 besonders bei Nachrüstung einfach parallel geschaltet werden, indem die dritte Ader und ein Masse­ potential des Außentemperaturfühlers 3 verwendet wird.

Die dargestellte und beschriebene Regelungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist als reines Ausführungsbeispiel zu verstehen, auf das die Erfindung keineswegs begrenzt ist.

Claims (3)

1. Regelung für eine witterungsgeführte Heizungsanlage, die einen Außentempera­ turfühler und einen - im Gebrauch - im Mauerwerk angeordneten Temperatursen­ sor umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (2) zur Wiedergabe der momentan im Mauerwerk (16) ge­ speicherten Energie in Form eines Temperaturmeßwertes angeordnet ist und ein Regelschaltkreis (9) vorgesehen ist, der mit dem Temperatursensor (2) und dem Außentemperaturfühler (3) verbunden und derart ausgebildet ist, daß bei Über­ schreiten eines voreingestellten Mauertemperaturwertes durch den Meßwert des Temperatursensors (2) zu dem Außentemperaturfühler (3) ein Simulations- Widerstand in Reihe oder parallel geschaltet wird, so daß die Regelung auf Tem­ peraturmeßwerte des Außentemperaturfühlers (3) nicht anspricht, und bei Unter­ schreiten des vorbestimmten Mauertemperaturwertes der Simulations-Widerstand vom Außentemperaturfühler (3) getrennt wird.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der oberen und unteren Schalttemperatur des Temperatursensors (2) Tastaturen (11, 12, 13, 14, 15) vorgesehen sind, die mit einer numerischen Anzeige (17) und dem Regelkreis (9) gekoppelt sind.

3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tempe­ ratursensor (2) ein NTC-Widerstand ist.