DE19520143C2

DE19520143C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Raumtemperaturregelung mittels Heizkörperventilen

Info

Publication number: DE19520143C2
Application number: DE19520143A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Bohn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2015-06-02
Also published as: DE19520143A1

Description

Die Offenlegungsschrift 1 935 187 beschreibt eine Regelvorrichtung für Heizungsanlagen oder dergleichen, bei der die Raumtemperatur durch einen Raumtemperatur fühler erfaßt und ein der Raumtemperatur entsprechendes elektrisches Signal als Istwert auf den Regler rückge koppelt wird. Im Regler wird der Istwert mit einem einstellbaren Sollwert verglichen. Das der Regelab weichnug entsprechende Ausgangssignal des Reglers steuert mittelbar den Durchfluss des Wärmeträgers durch ein thermohydraulisches Ventil.

Der Durchfluß des Wärmeträgers durch das thermohydrau lische Ventil entspricht dabei dem Durchfluß des Wärme trägers durch die im zu temperierenden Raum angebrach ten Heizkörper (Wärmetauscher).

Eine solche Vorrichtung weist erhebliche Nachteile auf, welche auf der Ist-Werterfassung beruhen. Einerseits besitzen die erforderlichen Temperaturfühler eine im Verhältnis zum beheizten Raum sehr geringe Baugröße und nehmen die Temperatur eines nahezu punktförmigen Bereichs auf. Somit besteht das Risiko, daß Fremdwärme quellen oder -senken in der Nähe der Fühler falsche Raumtemperaturwerte vortäuschen und Fehlreaktionen der Regelung auslösen. Andererseits ist es erforderlich, den Temperaturfühler in genügend großem Abstand vom Heizkörper anzuordnen, damit der erfaßte Ist-Wert mit dem Mittelwert der Raumtemperatur übereinstimmt. Diese Betriebsbedingung verursacht jedoch eine erhebliche Trägheit der Regelung und des gesamten Heizsystems, da die Ist-Temperatur das Ergebnis einer zeitlichen Integration des Wärmestroms aus dem Heizkörper in den umgebenden Raum darstellt. Das Heizsystem kann auf die häufig raschen und starken Wechsel der Parameter, die auf den beheizten Raum einwirken, nur mit deutlicher Phasenverschiebung reagieren, die mit Abweichungen der Regelgröße Temperatur vom Sollwert einhergeht.

Als weiterer Mangel ist die geringe Eignung dieser Vorrichtung zur Integration in übergeordnete Systeme zu sehen, wie sie von der Gebäudetechnik im Zuge der Automatisierung gefordert werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raumtemperaturregelung mit tels Heizungsanlagen anzugeben, das sich einerseits auf das Heizkörperventil stützt und andererseits die Nachteile bekanntgewordener Verfahren und Vorrichtun gen umgeht, indem es ein Rückkopplungssignal aus der Vorlauftemperatur t_V und der Rücklauftemperatur t_R ableitet, so daß auf den Einsatz eines Raumtemperatur fühlers verzichtet werden kann, der als eigentliche Schwachstelle der Einzelraumregelung gemäß dem Stand der Technik anzusehen ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwählbarer Sollwert t_isoll der Raumtemperatur t_i mittels eines Regelverstärkers, dessen Ausgangssignal d den hydraulischen Widerstand eines Heizkörperventils steuert, gemäß dem Term t_R(d + 0,5) - t_V(d - 0,5) mit einem Rückkopplungssignal verglichen wird, das der Differenz aus dem Produkt der Rücklauftemperatur t_R und der Summe aus der Variablen d und einer Konstanten sowie dem Produkt aus der Vorlauf temperatur t_Vund der Differenz aus der Variablen d und einer Konstanten entspricht.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführ ung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich durch geringen Aufwand an Bauelementen auszeichnet, und in der die Temperaturfühler für den Vor- und Rücklauf als Widerstandsfühler ausgeführt sind, ist dadurch gekenn zeichnet, daß das Produkt aus der Rücklauftemperatur t_R und der Summe aus der Variablen d und einer Kon stanten durch die Beaufschlagung des als Widerstands fühler ausgebildeten Rücklauffühlers mit der Summe aus einem der Variablen d entsprechenden eingeprägten Strom und einem Konstantstrom dargestellt, und daß das Pro dukt aus der Vorlauftemperatur t_V und der Differenz aus der Variablen d mit einer Konstanten durch die Be aufschlagung des ebenfalls als Widerstandsfühler aus gebildeten Vorlauffühlers (6) mit der Differenz aus einem der Variablen d entsprechenden eingeprägten Strom und einem Konstantstrom dargestellt wird.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfah rens wird im folgenden anhand der Abbildung erläutert:

Aus einem Heizwasseraggregat 1 wird über eine Vorlauf leitung 2 und ein Heizkörperventil 3 Heizwasser zu einem Heizkörper 4 und über eine Rücklaufleitung 5 zu rück zum Heizwasseraggregat 1 geführt. Zwei als Widerstandsfühler, z. B. in Form von Pt 100- oder Ni 100-Fühlern ausgebildete Temperaturfühler 6 und 7, die die Vorlauftemperatur t_V und die Rücklauf temperatur t_Rerfassen, werden mit unterschiedlichen Meßströmen beaufschlagt, wobei sich der Meßstrom durch den Vorlauffühler 6 als Differenz und der Meßstrom durch den Rücklauffühler 7 als Summe zweier Basis ströme darstellt. Beide Fühler werden von einem nach Betrag und Vorzeichen gleichen ersten Basisstrom durch flossen, der der Variablen d des Bestimmungsterms ent spricht. Dem ersten Basisstrom ist jeweils ein zweiter Basisstrom in Form eines Konstantstroms überlagert, der den Rücklauffühler 7 mit gleichem Vorzeichen wie der erste Basisstrom, den Vorlauffühler 6 jedoch mit ent gegengesetztem Vorzeichen wie der erste Basisstrom durchfließt.

Außer von den beiden Basisströmen werden die beiden Temperaturfühler im allgemeinen noch von einer dritten Stromkomponente durchflossen, die aus den Meßspannun gen der Fühler abgeleitet werden und/als Rückkopplungs signale der Linearisierung der Meßfunktion dienen. Sie erhöhen lediglich die Genauigkeit der Regelung, besit zen jedoch keinerlei Bedeutung hinsichtlich der grund sätzlichen Wirkungsabläufe der erfindungsgemäßen Vor richtung.

Die Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf die Wirkung der beiden Basisströme beschränkt wer den, indem der Betrachtung ein Fühler mit linearer Widerstands-/Temperatur-Kennlinie zugrundegelegt wird.

Am Ausgang 9 des dem Vorlauffühler 6 zugeordneten Meß umformers 8 steht eine Spannung U₁ t_V(d - 0,5) und am Ausgang 11 des dem Rücklauffühler 7 zugeordneten Meßumformers 10 die Spannung U₂ t_R(d + 0,5) an. Die Ausgangsspannung U₁ des Meßumformers 8 wird an den ne gativen Eingang 13 einer Differenzschaltung 12, die Ausgangsspannung U₂ des Meßumformers 10 an den positi ven Eingang 14 der Differenzschaltung gelegt. Die Aus gangsspannung 15 der Differenzschaltung 12 wird an dem positiven Eingang 18 mit einer dem Sollwert t_isollproportionalen Spannung aus einem Sollwertgeber 19 be aufschlagt. Der Ausgang 20 des Reglers 17, dessen Verstärkung vorzugsweise gegen Unendlich geht, steuert sowohl das Ventil 3 wie auch die Stromquellen, die die variablen Komponenten der Fühlermeßströme entsprechend dem Faktor d aussteuern. Eine Referenzspannungsquelle 21 steuert die konstanten Komponenten der Fühlerströme. Die Stromquellen für beide Basisströme sind Bestandteil der Meßumformer 8 und 9.

Claims

1. Verfahren zur Raumtemperaturregelung mittels Heizkörperventilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwählbarer Sollwert t_isoll der Raum temperatur t_i mittels eines Regelverstärkers (17), dessen Ausgangssignal d als Steuersignal für den hydraulischen Widerstand eines Heiz körperventils (3) dient, gemäß dem Term t_R(d + 0,5) - t_V(d - 0,5) mit einem Rück kopplungssignal verglichen wird, das der Dif ferenz aus dem Produkt der Rücklauftemperatur t_R und der Summe aus der Variablen d und einer Konstanten sowie dem Produkt aus der Vorlauf temperatur t_Vund der Differenz aus der Vari ablen d und einer Konstanten entspricht.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Raumtemperaturregelung mittels Heizkörper ventilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Produkt aus der Rücklauftempera tur t_R und der Summe aus der Variablen d und einer Konstanten durch die Beaufschlagung des als Widerstandsfühler ausgeführten Rücklauf fühlers (7) mit der Summe aus einem der Vari ablen d entsprechenden eingeprägten Strom und einem Konstantstrom dargestellt, und daß das Produkt aus der Vorlauftemperatur t_V und der Differenz aus der Variablen d mit einer Kon stanten durch die Beaufschlagung des ebenfalls als Widerstandsfühler ausgeführten Vorlauf fühlers (6) mit der Differenz aus einem der Variablen d entsprechenden eingeprägten Strom und einem Konstantstrom dargestellt wird.