DE19604189A1

DE19604189A1 - System for automatic heat quantity limiting and heating power control for district heating systems

Info

Publication number: DE19604189A1
Application number: DE19604189A
Authority: DE
Inventors: Marek Dipl Ing Gross
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-07

Abstract

The system has a measurement stage (1), a measurement value adaptation stage (2), a control stage (5) and further individual equipment for heat quantity limiting and heating power control with associated connecting and control lines. The measurement stage contains feed and return line temperature and pressure sensors (1.1-2,1.4-5), a throughflow volume meter (1.3), an external temperature sensor (1.6) and a temperature sensor (1.7) in the water heater (13), each connected to a contact point in the measurement value adaptation stage. The adaptation stage has a heating power measurement device (2.0) with elements for temp. spread (2.1), thermal energy (2.2) , throughflow vol. (2.3), feed and return pressure, external temp. (2.5) and hot water temp. (2.6), connected to a measurement data bus (4). The control stage has an automatic maximum limiter (5.1) connected via a bus (7) for passing control and regulation signals and via a signal converter to a remote heating system (10) control element.

Description

State of the art

Bei der Fernwärmeerzeugung entstehen dem Fernwärmeunternehmen Kosten, einerseits für die abgegebene Menge, beispielsweise für verbrauchtes Heizöl und andererseits für die installierte Anlagentechnik, die nach dem Verbrauchsmaximum dimensioniert werden muß. Das Fernwärmeunternehmen stellt den Energieabnehmern die Energie kosten für die verbrauchte Menge in kWh und die Leistungskosten für das beanspruchte Verbrauchsmaximum in KW in Rechnung. Das Verbrauchsmaximum ist der höchste Spitzenwert, der in einer Zeiteinheit, also z. B. als Viertelstundenwert oder Halbstundenwert beansprucht wird.The district heating company creates the district heating Costs, on the one hand, for the quantity delivered, for example for used heating oil and on the other hand for the installed one System technology that is dimensioned according to the maximum consumption must become. The district heating company provides energy consumers the energy costs for the amount consumed in kWh and the Performance costs for the claimed maximum consumption in KW in Bill. The maximum consumption is the highest peak, the in a unit of time, e.g. B. as a quarter hour value or Half-hourly value is claimed.

Fast alle in der Fernwärmetechnik eingesetzten Steuer- und Regelsysteme haben die Aufgabe, die Istwerte von Temperaturen, wie z. B. die Vorlauftemperaturen, die Rücklauftemperaturen, die Raumtemperaturen oder Warmwassertemperaturen auf vorgegebene Sollwerte zu begrenzen. Die Regler ermitteln dabei die Stellgröße aus der Differenz von Sollwert und Istwert nach einem Algorithmus. Bei Überschreitung vorgegebener Temperatursollwerte unter dem Einfluß von Störgrößen, wie z. B. einer steigenden Außentemperatur, wird die Energieabnahme verringert.Almost all control and control systems used in district heating Control systems are responsible for the actual values of temperatures, such as B. the flow temperatures, the return temperatures, the Room temperatures or hot water temperatures to specified Limit setpoints. The controllers determine the Actuating variable from the difference between setpoint and actual value after one Algorithm. If the specified temperature setpoints are exceeded under the influence of disturbances, such as. B. a rising Outside temperature, the energy consumption is reduced.

Fehlende Meßeinrichtungen zur Wärmeleistungsmessung verhinderten bis vor kurzem eine effektivere Regelung. So wurde in der DE 195 15 467.3 erstmalig eine Meßgerät und Verfahren zur Wärmeleistungsmessung in Fernwärmeanlagen vorgeschlagen.Missing measuring devices for heat output measurement prevented until recently a more effective regulation. So in the DE 195 15 467.3 for the first time a measuring device and method for Heat output measurement in district heating systems proposed.

Critique of the state of the art

Für die Minimierung des Energieverbrauchs werden in Fernwärmeerzeugeranlagen und Fernwärmeabnehmeranlagen Steuerungen und Regelungen installiert. Das Problem des Energieverbrauchs und der Energie kosten wird mit den bekannten Regelsystemen gelöst, aber nicht das Problem des Leistungsbedarfs und der Leistungskosten. Auf die Leistungskosten haben die bisher in der Fernwärmetechnik bzw. Wärmetechnik bekannten Steuerungen und Regelungen keinen Einfluß, weil diese kein Zeitverhalten aufweisen.To minimize energy consumption, in District heating plants and district heating plants Controls and regulations installed. The problem of the Energy consumption and the energy cost is known with the Control systems solved, but not the problem of Power requirements and performance costs. On the Performance costs have so far in district heating technology or Controls and regulations known from thermal engineering do not Influence because they have no time behavior.

Die installierte Leistung der Fernwärmeabnehmeranlage wird z. Z. mittels manueller Sollwerteinstellung, z. B. mit einem Wärmemengenbegrenzer, auf die vermeintliche Abnehmerleistung reduziert. Weil die Leistung abnahmebedingt erheblichen Schwankungen unterliegt, kann diese rechnerisch oder meßtechnisch nur näherungsweise bei einem Fehler von 5 bis 15% ermittelt werden. Die Sollwerteinstellung des Durchflußreglers erfolgt mit einer weiteren Zugabe von beispielsweise 5%, um Betriebsstörungen mit Sicherheit auszuschließen. Die Sollwerteinstellung ist aber auch deshalb ungenau, weil diese nach jeder Änderung der Abnahmebedingungen neu eingestellt werden müßte. Die ungenaue Sollwerteinstellung eines Wärmemengenbegrenzers hat aber den Nachteil, daß zumindest zeitweilig das unter schwankenden Betriebsdruck stehende Heizmedium mit hoher Geschwindigkeit durch die Abnehmeranlage fließt. Die hohe und zusätzlich noch veränderliche Geschwindigkeit des Heizmediums verhindert zeitweilig eine vollständige Wärmeableitung in den Abnehmeranlagen, so daß im Rohrleitungsnetz, insbesondere im Rücklauf, erhebliche Verluste verursacht werden.The installed capacity of the district heating system is z. Z. by means of manual setpoint adjustment, e.g. B. with a Heat limiter on the supposed customer performance reduced. Because the performance is considerable due to the decrease Subject to fluctuations, this can be calculated or only approximately with an error of 5 to 15% be determined. The set point setting of the flow controller is carried out with a further addition of, for example, 5% Exclude malfunctions with certainty. The Setpoint adjustment is also imprecise because it is reset after each change in the acceptance conditions should be. The inaccurate setpoint adjustment of a Heat limiter has the disadvantage that at least temporarily that is under fluctuating operating pressure Heating medium at high speed through the customer system flows. The high and also variable The speed of the heating medium temporarily prevents one complete heat dissipation in the customer systems, so that in Pipeline network, especially in the return, considerable losses caused.

Die erhöhten Fernwärmekosten werden teilweise vom Energieunternehmen und teilweise vom Energieabnehmer getragen, weil der leistungsabhängige Teil der Fernwärmekosten infolge oben genannter Ungenauigkeiten nicht eindeutig zugeordnet werden können. The increased district heating costs are partly due to Energy companies and partly borne by the energy consumer, because the performance-related part of district heating costs as a result above inaccuracies are not clearly assigned can.

problem

Mit der Erfindung werden folgende technischen Aufgaben, die auf die Betriebskosten von Fernwärmeanlagen, deren Verschleiß infolge Beanspruchung und die Umweltproblematik einen erheblichen Einfluß haben, gelöst. Die ungenaue Sollwerteinstellung der Durchflußregelventile, hervorgerufen durch die abnahmebedingten Leistungsschwankungen, wird durch eine automatische Sollwerteinstellung ersetzt. Bei abnahmebedingten Änderungen des Wärmemengenbedarfs erfolgt eine automatische Korrektur des eingestellten Sollwertes der Durchflußvolumenregelung. Zusätzlich zur Wärmemengenbegrenzung, die durch die Sollwerteinstellung des Durchflußregelventils erfolgt, wird die installierte Leistung durch einen Wärmeleistungsregler kontinuierlich auf die beanspruchte Leistung reduziert, um betriebsbedingte Leistungspitzen und Leistungsschwankungen zu verringern. Beim Anschluß eines automatischen Wärmemengenbegrenzers an ein Leistungsmeßgerät können die Leistungskosten meßtechnisch erfaßt und regelungstechnisch verringert werden.With the invention, the following technical tasks are based on the operating costs of district heating systems, their wear due to stress and environmental problems have considerable influence. The inaccurate Setpoint adjustment of the flow control valves through the acceptance-related fluctuations in performance, through automatic setpoint adjustment replaced. At acceptance-related changes in the amount of heat required automatic correction of the setpoint Flow volume control. In addition to the heat quantity limitation, through the setpoint adjustment of the flow control valve the installed power is carried out by a Heat output controller continuously to the claimed Performance reduced to operational peak and Reduce performance fluctuations. When connecting one automatic heat limiter to a power meter the performance costs can be measured and be reduced in terms of control technology.

Achievable advantages

Eine Gerätekombination aus einem Wärmeleistungsmeßgerät, wie in der DE 195 15 467.3 beschrieben, und einem automatischen Wärmemengenbegrenzer mit der zusätzlichen Funktion der Wärmeleistungsregelung, die an den Fernwärmeanschluß installiert wird, liefert genaue und optimierte Daten für die Betriebskostenrechnung, die Dimensionierung und die wirtschaftliche Betriebsführung der Fernwärmeanlage.A combination of a heat output measuring device, as in described in DE 195 15 467.3, and an automatic Heat limiter with the additional function of Heat output control installed on the district heating connection provides accurate and optimized data for the Operating cost accounting, dimensioning and the economical management of the district heating system.

Durch den Wärmeleistungsregler können Leistungspitzen, Leistungsschwankungen und das Maximum der Wärmeleistung im Alltagsbetrieb verringert werden. Die Fernwärmekosten können somit gesenkt werden. Die Fernwärmeunternehmen können die Energieerzeugeranlagen, Weiterleitungsanlagen, Umformeranlagen und Verteilungsanlagen wesentlich genauer dimensionieren. Durch die Herunterregelung der Maximalleistungen und deren bessere zeitliche Verteilung können diese um ca. 10% geringer dimensioniert werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Die installierte Leistung wird automatisch auf die beanspruchte Leistung reduziert, wodurch manuelle Sollwerteinstellungen und deren Korrekturen entfallen. Die Betriebskostenabrechnung erfolgt wesentlich genauer, weil außer den Energiekosten auch die Leistungskosten auf eine meßtechnisch nachvollziehbare Betriebsgröße zurückgeführt werden können, die der Energieabnehmer beeinflussen kann. Die Wettbewerbsfähigkeit der Fernwärme wird erhöht, weil die Abnehmer die Fernwärmekosten regelungstechnisch wesentlich besser beeinflussen können. Mit einem Wärmeleistungsmeßgerät und einem Wärmeleistungsregler kann der Fernwärmeabnehmer mit Sicherheit feststellen, ob Kostenerhöhungen durch erhöhte Wärmeenergieabnahme oder durch ungenau reagierende Steuer- und Regelsysteme bzw. durch anderweitige Betriebsunregelmäßigkeiten verursacht werden.The heat output controller can Output fluctuations and the maximum of the thermal output in the Everyday operations can be reduced. The district heating costs can thus be lowered. The district heating companies can Power generation plants, forwarding plants, converter plants and dimension distribution systems much more precisely. By the reduction of the maximum power and its better temporal distribution can reduce this by about 10% be dimensioned, resulting in significant cost savings leads. The installed capacity is automatically assigned to the claimed power reduced, reducing manual Setpoint settings and their corrections are omitted. The Operating cost accounting is much more accurate because except the energy costs also the performance costs on a metrological comprehensible company size can be traced back to the the energy consumer can influence. The competitiveness District heating is increased because customers pay the district heating costs can influence control technology much better. With a thermal power meter and a thermal power controller can the district heating customer can determine with certainty whether Cost increases through increased heat energy consumption or through inaccurately reacting control and regulation systems or other operational irregularities are caused.

Embodiment

Ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus des Gerätesystems ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden zusammen mit dem neuen Verfahren beschrieben.An embodiment of the construction of the device system is in the Drawing and is shown below together with the described new procedures.

Das Gerätesystem besteht aus drei Systemteilen und weiteren Einzelgeräten mit den zugehörigen Verbindungs- bzw. Steuerleitungen. Die Systemteile sind die Meßwerterfassung 1, die Meßwertanpassung 2 und der Regler 5. Diese bestehen jeweils wieder aus mehreren Einzelgeräten. So besteht das Systemteil Meßwerterfassung 1 aus einem Temperaturfühler 1.1 im Vorlauf 11 der Fernwärmeabnehmeranlage, einem Temperaturfühler 1.2 im Rücklauf 12, einem Durchflußvolumenmeßwerk 1.3, einem Druckfühler 1.4 im Vorlauf 11, einem Druckfühler 1.5 im Rücklauf 12, einer Außentemperaturmeßeinrichtung 1.6 und einem Temperaturfühler 1.7 in der Warmwasserbereitungsanlage 13. Alle diese Fühler und Meßwerke besitzen Verbindung mit der Meßwertanpassung 2. The device system consists of three system parts and additional individual devices with the associated connection and control lines. The system parts are the measured value acquisition 1 , the measured value adaptation 2 and the controller 5 . These each consist of several individual devices. So the system part measured value acquisition 1 consists of a temperature sensor 1.1 in the flow 11 of the district heating system, a temperature sensor 1.2 in the return 12 , a flow volume measuring device 1.3 , a pressure sensor 1.4 in the flow 11 , a pressure sensor 1.5 in the return 12 , an outside temperature measuring device 1.6 and a temperature sensor 1.7 in the Water heating system 13 . All of these sensors and measuring mechanisms are connected to the measured value adjustment 2 .

Das Systemteil Meßwertanpassung 2 besteht aus einem Wärmeleistungsmeßgerät 2.0. Dieses besteht aus den Teilen Temperaturspreizung 2.1, d. h. der Erfassung der Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur, Wärmeenergie 2.2 und Durchflußvolumen 2.3, welche das Produkt aus der Temperaturspreizung mit dem Durchflußvolumen erfaßt, und den Meßwertanpassungsteilen Druck 2.4 im Vorlauf 11 und im Rücklauf 12, Außentemperatur 2.5 und Warmwassertemperatur 2.6, die alle mit einem Bus für die Meßdaten 4 verbunden sind.The system part measured value adaptation 2 consists of a heat output measuring device 2.0 . This consists of the parts temperature spread 2.1 , i.e. the detection of the difference between flow and return temperature, thermal energy 2.2 and flow volume 2.3 , which covers the product of the temperature spread with the flow volume, and the measured value adjustment parts pressure 2.4 in flow 11 and in return 12 , outside temperature 2.5 and hot water temperature 2.6 , all of which are connected to a bus for the measurement data 4 .

Das Systemteil Rechner 5 besteht mindestens als einem automatischen Maximumbegrenzer 5.1, der über einen Bus für die Übertragung der Steuer- und Regelsignale 7 und über eine Signalwandlung für die Fernwärmeabnehmeranlage 8.1 mit einem Stellglied für die Fernwärmeabnehmeranlage 10 und über eine Signalwandlung für die Warmwasserbereitungsanlage 8.2 mit einem Stellglied für die Warmwasserbereitungsanlage 9 verbunden ist. Der automatische Maximumbegrenzer 5.1 berechnet das Verbrauchsmaximum, daß bei der Außentemperatur von beispielsweise -15°C auftritt und stellt das entsprechende Stellglied auf das gemessene Verbrauchsmaximum ein. Das Verbrauchsmaximum wird durch Integration der Wärmeleistung über die Integrationszeit berechnet. Der automatische Maximumbegrenzer 5.1 stellt einen Extremwert ein. Die Höchstleistung der Fernwärmeanlage wird während der Heizperiode nur relativ selten und kurzzeitig beansprucht, bei z. B. Außentemperaturen von ca. -15°C.The system part computer 5 consists at least as an automatic maximum limiter 5.1 , which has a bus for the transmission of the control and regulating signals 7 and a signal conversion for the district heating system 8.1 with an actuator for the district heating system 10 and a signal conversion for the water heating system 8.2 with a Actuator for the water heating system 9 is connected. The automatic maximum limiter 5.1 calculates the maximum consumption that occurs at the outside temperature of, for example, -15 ° C. and sets the corresponding actuator to the measured maximum consumption. The maximum consumption is calculated by integrating the heat output over the integration time. The automatic maximum limiter 5.1 sets an extreme value. The maximum output of the district heating system is only used relatively rarely and briefly during the heating period, e.g. B. Outside temperatures of approx. -15 ° C.

Eine wesentliche Verbesserung der Regelmöglichkeit wird erreicht, wenn der automatische Maximumbegrenzer 5.1 durch einen außentemperaturabhängigen Maximumbegrenzer 5.2, einen zeitgeführten Maximumbegrenzer 5.3 mit einem Zeitgeber 5.4, alle gekoppelt mit einem Mikrorechner 5.6 für die Speicherplatzzuweisung und die Reproduzierbarkeit der Steuer- und Regelsignale, der weiter über einen Langzeitspeicher 5.7 mit einem Bus 7 verbunden ist, beliebig erweitert ist. Eine zusätzlich Erweiterung ist durch einen Leistungsregler 5.8 mit einem einstellbaren Zeitgeber 5.5, einem Optimierungsrechner 5.9, einem Druckregler 5.10 und einem automatischen Maximumbegrenzer für die Warmwasserbereitungsanlage 5.11 beliebig möglich. Alle diese Einzelgeräte sind ebenfalls mit dem Bus 4 und Bus 7 verbunden.A significant improvement in the control option is achieved if the automatic maximum limiter 5.1 has an external temperature-dependent maximum limiter 5.2 , a time-controlled maximum limiter 5.3 with a timer 5.4 , all coupled with a microcomputer 5.6 for the allocation of memory space and the reproducibility of the control and regulating signals, which is also via a Long-term memory 5.7 is connected to a bus 7 , is expanded as desired. An additional extension is possible with a power controller 5.8 with an adjustable timer 5.5 , an optimization computer 5.9 , a pressure controller 5.10 and an automatic maximum limiter for the hot water system 5.11 . All these individual devices are also connected to bus 4 and bus 7 .

Der außentemperaturabhängige Maximumbegrenzer 5.2 reagiert als außemtemperaturabhängiger Wärmemengenbegrenzer bei einem Außentemperaturbereich von -15°C bis 20°C. der außentemperaturabhängige Maximumbegrenzer 5.2 dient insbesondere bei Alltagsbetrieb der Fernwärmeabnehmeranlage zur Maximumbegrenzung nach der Nachtabsenkung.The external temperature-dependent maximum limiter 5.2 reacts as an external temperature-dependent heat limiter with an outside temperature range of -15 ° C to 20 ° C. The maximum limiter 5.2 , which is dependent on the outside temperature, is used in particular for everyday operation of the district heating system to limit the maximum after the night reduction.

Der zeitgeführte Maximumbegrenzer 5.3 begrenzt die zeitliche Dauer des Verbrauchsmaximums. Außerhalb der Zeiten, in denen Verbrauchsmaxima beansprucht werden, erfolgt die Einstellung des zur jeweiligen Tageszeit beanspruchten Verbrauchsmaximums.The time-controlled maximum limiter 5.3 limits the duration of the maximum consumption. Outside the times in which consumption maxima are used, the consumption maximum used at the respective time of day is set.

Der Mikrorechner 5.6 für die Speicherplatzzuweisung und Reproduzierbarkeit der Steuer- und Regelsignale gewährleistet, daß bei gleichen Abnahmebedingungen die gleichen Steuer- und Regelvorgänge reproduziert werden.The microcomputer 5.6 for the storage space allocation and reproducibility of the control and regulation signals ensures that the same control and regulation processes are reproduced under the same acceptance conditions.

Der Leistungsregler 5.8 regelt den Momentanwert der Wärmeleistung. Leistungsspitzen werden durch das Zeitverhalten des Leistungsreglers unterdrückt und Leistungsschwankungen werden verringert.The power controller 5.8 regulates the instantaneous value of the heat output. Power peaks are suppressed by the time behavior of the power controller and power fluctuations are reduced.

Der Optimierungsrechner 5.9 führt die Betriebsgröße Durchflußvolumen so, daß optimale Temperaturverläufe im Vorlauf 11 und im Rücklauf 12 unter allen Betriebsbedingungen und Abnahmeverhältnissen gewährleistet werden. The optimization computer 5.9 manages the flow volume in such a way that optimal temperature profiles in the flow 11 and in the return 12 are guaranteed under all operating conditions and decrease conditions.

Der Druckregler 5.10 ist ein schnell reagierender Regler zu Verringerung von Druckschwankungen und deren Auswirkungen im Fernwärmenetz, die als Rückwirkungen von Steuer- und Regelvorgängen verursacht werden.The pressure regulator 5.10 is a fast-reacting regulator to reduce pressure fluctuations and their effects in the district heating network, which are caused as reactions of control and regulation processes.

Der automatische Maximumbegrenzer 5.11 für die Warmwasserbereitung begrenzt das Maximum der Wärmeleistung in Abhängigkeit von der Zeitdauer zwischen Spitzenbedarfszeiten und vom zeitlichen Verlauf des Spitzenverbrauchs.The automatic maximum limiter 5.11 for hot water preparation limits the maximum heat output depending on the time between peak demand times and the time curve of peak consumption.

Am Bus für die Meßdaten 4 befindet sich eine Schnittstelle 3 für die kontinuierliche Meßdatenausgabe und am Bus für die Übertragung der Steuer- und Regelsignale 7 eine Schnittstelle 6 für die Steuerung und Regelung durch einen Zentralrechner.On the bus for the measurement data 4 there is an interface 3 for the continuous measurement data output and on the bus for the transmission of the control and regulation signals 7 there is an interface 6 for the control and regulation by a central computer.

Das Verfahren zur automatischen Wärmemengenbegrenzung und zur Wärmeleistungsregelung von Fernwärmeanlagen besitzt folgende Verfahrensschritte. Es erfolgt eine Erfassung der Meßwerte der Vorlauftemperatur, der Rücklauftemperatur und des Durchflußvolumens im Vorlauf 11 und im Rücklauf 12 der Fernwärmeabnehmeranlage, eine Berechnung der Wärmemengen oder der Wärmeleistungen für die Steuerung und Regelung der Fernwärmeabnehmeranlage, eine Speicherung der Meßdaten von Wärmemenge oder Wärmeleistung für die Ermittlung eines Maximalwertes oder mehrerer Maximalwerte, eine Speicherung von Meßdaten für die Anzeige oder die Ausgabe eines Maximalwertes oder mehrerer Maximalwerte als Sollwert einer Führungsgröße oder zu beliebigen Informationszwecken und eine manuelle Einstellung oder automatische Einstellung eines Stellgliedes der Fernwärmeabnehmeranlage 10 für die Wärmemengenbegrenzung oder Wärmeleistungsbegrenzung.The process for automatic heat quantity limitation and for heat output control in district heating systems has the following process steps. There is a recording of the measured values of the flow temperature, the return temperature and the flow volume in the flow 11 and in the return 12 of the district heating customer system, a calculation of the heat quantities or the heat outputs for the control and regulation of the district heating customer system, and a storage of the measurement data of the heat quantity or heat output for the determination a maximum value or a plurality of maximum values, a storage of measurement data for the display or the output of a maximum value or a plurality of maximum values as a setpoint of a reference variable or for any informational purposes and a manual setting or automatic setting of an actuator of the district heating customer system 10 for the heat quantity limitation or heat output limitation.

Die Regelung der Fernwärmeabnehmeranlage kann durch weitere Einzelgeräte noch weiter automatisiert bzw. in ihrer Wirkung verbessert werden. So kann z. B. durch die Messung der Außentemperatur für die Steuerung eines außentemperaturabhängigen Maximumbegrenzers 5.2 und über die Speicherung von Maximalwerten des Bedarfs von Wärmemengen oder Wärmeleistungen für Außentemperaturen von -15°C bis 20°C für eine sogenannte außentemperaturgeführte Wärmemengenbegrenzung oder durch eine zusätzliche Langzeitspeicherung von 24-Stunden-Wärmeverbrauchsdiagrammen, dem Abruf von Daten des Wärmebedarfs, z. B. von 1/4-Stundenwerten und eine Umwandlung in Steuersignale für eine sogenannte zeitgeführte Wärmemengenbegrenzung erfolgen.The regulation of the district heating system can be automated even further with additional individual devices or its effectiveness can be improved. So z. B. by measuring the outside temperature for the control of an outside temperature-dependent maximum limiter 5.2 and by storing maximum values of the demand for heat quantities or heat outputs for outside temperatures from -15 ° C to 20 ° C for a so-called outside temperature-controlled heat quantity limitation or by an additional long-term storage of 24- Hourly heat consumption diagrams, the retrieval of data on heat demand, e.g. B. of 1/4-hour values and a conversion into control signals for a so-called time-based heat quantity limitation.

Durch eine automatische Sollwertvorgabe der Wärmemenge oder Wärmeleistung aus dem Datenspeicher der Maximumbegrenzer 5.1, 5.2 und 5.3 und eine Berechnung einer Wärmemenge oder Wärmeleistung als Stellgröße kann ebenfalls eine zusätzliche Regelung erfolgen.Additional regulation can also be carried out by automatically specifying the heat quantity or heat output from the data memory of the maximum limiters 5.1 , 5.2 and 5.3 and calculating a heat quantity or heat output as a manipulated variable.

Die zusätzliche Meßwerterfassung des Druckes im Vorlauf 11 und im Rücklauf 12 über die Druckfühler 1.4 und 1.5 und über eine rechentechnische Ermittlung des Betriebsdruckes und eine Langzeitspeicherung als Sollwert kann eine Druckregler 5.10 auf Schwankungen der Druckdifferenz zwischen Vorlauf 11 und Rücklauf 12 reagieren und ein Stellglied der Fernwärmeabnehmeranlage betätigen.The additional measured value recording of the pressure in the flow 11 and the return 12 via the pressure sensors 1.4 and 1.5 and via a computational determination of the operating pressure and long-term storage as a setpoint, a pressure controller 5.10 can react to fluctuations in the pressure difference between flow 11 and return 12 and an actuator of the district heating system actuate.

Weiterhin kann zusätzlich eine Regelung des Durchflußvolumens auf der Basis der Meßwerterfassung der Vor- und Rücklauftemperatur und des momentanen Durchflußvolumens erfolgen.Furthermore, the flow volume can also be regulated on the basis of the measured value acquisition of the preliminary and Return temperature and the current flow volume respectively.

Falls eine Warmwasserbereitungsanlage Bestandteil der Fernwärmeabnehmeranlage ist, kann eine Meßwerterfassung der Wassertemperatur in der Warmwasserbereitungsanlage 13, eine rechentechnische Aufzeichnung und Auswertung des Wassertemperaturverlaufs, eine Erfassung des Maximums des Wärmemengenbedarfs oder des Wärmeleistungsbedarfs in Abhängigkeit vom Warmwasserverbrauch und eine Berechnung, Ermittlung und Ausgabe von Stellsignalen aus dem zeitlichen Verlauf der Verbrauchsmaxima und aus dem Wärmemengenbedarf oder Wärmeleistungsbedarf erfolgen.If a water heating system is part of the district heating customer system, a measurement of the water temperature in the water heating system 13 , a computational recording and evaluation of the water temperature profile, a recording of the maximum heat quantity requirement or the heat output requirement depending on the hot water consumption and a calculation, determination and output of control signals from the temporal course of the consumption maxima and from the heat quantity requirement or heat output requirement.

BezugszeichenlisteReference list

1 Systemteil Meßwerterfassung
1.1 Temperaturfühler im Vorlauf
1.2 Temperaturfühler im Rücklauf
1.3 Durchflußvolumenmeßwerk
1.4 Druckfühler im Vorlauf
1.5 Druckfühler im Rücklauf
1.6 Außentemperaturmeßeinrichtung
1.7 Temperaturfühler in der Warmwasserbereitungsanlage
2 Systemteil Meßwertanpassung
2.0 Wärmeleistungsmeßgerät
2.1 Temperaturspreizung
2.2 Wärmeenergie
2.3 Durchflußvolumen
2.4 Druck im Vorlauf und Rücklauf
2.5 Außentemperatur
2.6 Warmwassertemperatur
3 Schnittstelle für die kontinuierliche Meßdatenausgabe
4 Bus für die Meßdaten
5 Systemteil Regler
5.1 automatischer Maximumbegrenzer
5.2 außentemperaturabhängiger Maximumbegrenzer
5.3 zeitgeführter Maximumbegrenzer
5.4 Zeitgeber
5.5 einstellbarer Zeitgeber
5.6 Mikrorechner
5.7 Langzeitspeicher
5.8 Leistungsregler
5.9 Optimierungsrechner
5.10 Druckregler
5.11 automatischer Maximumbegrenzer für die Warmwasserbereitung
6 Schnittstelle für die Steuerung und Reglung durch einen Zentralrechner
7 Bus für die Übertragung der Steuer- und Regelsignale
8.1 Signalwandlung für die Fernwärmeabnehmeranlage
8.2 Signalwandlung für die Warmwasserbereitungsanlage
9 Stellglied für die Warmwasserbereitungsanlage
10 Stellglied für die Fernwärmeabnehmeranlage
11 Vorlauf
12 Rücklauf
13 Warmwasserbereitungsanlage 1 system part data acquisition
1.1 Temperature sensor in the flow
1.2 Temperature sensor in the return
1.3 Flow volume measuring device
1.4 Pressure sensor in the flow
1.5 Pressure sensor in the return
1.6 Outside temperature measuring device
1.7 Temperature sensors in the water heating system
2 System part, measured value adjustment
2.0 thermal power meter
2.1 Temperature spread
2.2 thermal energy
2.3 Flow volume
2.4 Forward and reverse pressure
2.5 outside temperature
2.6 DHW temperature
3 Interface for the continuous measurement data output
4 bus for the measurement data
5 System part controller
5.1 automatic maximum limiter
5.2 Maximum limiter dependent on the outside temperature
5.3 Time-controlled maximum limiter
5.4 Timers
5.5 adjustable timer
5.6 Microcomputer
5.7 Long-term storage
5.8 Power regulator
5.9 Optimization calculator
5.10 Pressure regulator
5.11 automatic maximum limiter for water heating
6 Interface for the control and regulation by a central computer
7 Bus for the transmission of the control and regulation signals
8.1 Signal conversion for the district heating system
8.2 Signal conversion for the water heating system
9 Actuator for the water heating system
10 actuator for the district heating system
11 lead
12 return
13 water heating system

Claims

1. Device system for the automatic heat quantity limitation and for the heat output control of district heating systems by a combination of known individual devices, characterized by the following features:

- The device system consists of a system part measured value acquisition ( 1 ), a system part measured value adjustment ( 2 ), a system part controller ( 5 ) and further individual devices for heat quantity limitation and heat output control with the associated connection and control lines,
- The system part measured value acquisition ( 1 ) consists of a temperature sensor ( 1.1 ) in the flow ( 11 ), a temperature sensor ( 1.2 ) in the return ( 12 ), a flow volume measuring device ( 1.3 ), a pressure sensor ( 1.4 ) in the flow ( 11 ), a pressure sensor ( 1.5 ) in the return ( 12 ), an outside temperature measuring device ( 1.6 ) and a temperature sensor ( 1.7 ) in the hot water preparation system ( 13 ), each of which has a connection to a responsible contact point in the measured value adjustment ( 2 ),
- The system part measured value adaptation ( 2 ) consists of a heat output measuring device ( 2.0 ), consisting of the parts temperature spread ( 2.1 ), thermal energy ( 2.2 ) and flow volume ( 2.3 ) and the measured value adaptation parts pressure ( 2.4 ) in the flow ( 11 ) and in the return ( 12 ), Outside temperature ( 2.5 ) and hot water temperature ( 2.6 ), all of which are connected to a bus for the measurement data ( 4 ),
- The system part controller ( 5 ) consists of at least one automatic maximum limiter ( 5.1 ), which is connected via a bus for the transmission of the control signals ( 7 ) and via a signal conversion for the district heating system ( 8.1 ) with an actuator for the district heating system ( 10 ) connected is.

2. Device system according to claim 1, characterized in that the system part controller ( 5 ) with the automatic maximum limiter ( 5.1 ) by an external temperature-dependent maximum limiter ( 5.2 ), a time-controlled maximum limiter ( 5.3 ) with a timer ( 5.4 ), all coupled to a microcomputer ( 5.6 ) for the allocation of memory space and the reproducibility of the control and regulation signals, which is further connected to the bus ( 7 ) via a long-term memory ( 5.7 ), a power controller ( 5.8 ) with an adjustable timer ( 5.5 ), an optimization computer ( 5.9 ) , a pressure regulator ( 5.10 ) and an automatic maximum limiter for hot water generation ( 5.11 ) is expanded as required .

3. Device system according to claim 1 and 2, characterized in that on the bus for the measurement data ( 4 ) there is an interface ( 3 ) for the continuous measurement data output and on the bus for the transmission of the control signals ( 7 ) an interface ( 6 ) for control and regulation by a central computer.

4. Device system according to claim 1 to 3, characterized in that the device system is expanded by a signal conversion ( 8.2 ) with an actuator ( 9 ) for the hot water system ( 13 ).

5.Procedures for automatic heat quantity limitation and for heat output control in district heating systems, characterized by the following process steps:

- The measured values of the flow temperature, the return temperature and the flow volume in the flow ( 11 ) and in the return ( 12 ) of the district heating system are recorded,
- Calculation of the heat quantities or the heat outputs for the control or regulation of district heating systems,
Storage of the measurement data of heat quantities or heat outputs for the determination of one maximum value or several maximum values,
Storage of measurement data for the display or output of a maximum value or a plurality of maximum values as a setpoint of a reference variable or for any information purposes,
- Manual or automatic setting of an actuator of the district heating customer system after the display or output of a setpoint for the heat quantity limitation or heat output limitation.

6. The method according to claim 5, characterized in that in addition the measurement of the outside temperature for the control of an outside temperature-dependent maximum limiter ( 5.2 ) and the storage of maximum values of the need for heat quantities or heat outputs for outside temperatures of -15 ° C to 20 ° C for a so-called outside temperature-controlled heat quantity limitation.

7. The method according to claim 5 and 6, characterized, that in addition long-term storage of 24-hour heat consumption diagrams, the retrieval of data from the Heat requirements, e.g. B. of 1/4 hour values and a conversion to Control signals for a so-called time-controlled The heat quantity is limited.

8. The method according to claim 5 to 7, characterized in that in addition an automatic setpoint of the heat quantity or heat output from the data memory of the maximum limiter ( 5.1 , 5.2 and 5.3 ) and a calculation of a heat quantity or heat output takes place as a manipulated variable.

9. The method according to claim 5 to 8, characterized in that in addition a measurement of the pressure in the flow ( 11 ) and in the return ( 12 ) via the pressure sensors ( 1.4 and 1.5 ), a computing determination of the operating pressure and long-term storage as a setpoint and a pressure regulator ( 5.10 ) reacts to fluctuations in the pressure difference between flow ( 11 ) and return ( 12 ) and actuates an actuator of the district heating system ( 10 ).

10. The method according to claim 5 to 9, characterized, that in addition a regulation of the flow volume on the basis the measured value acquisition of the flow and return temperature and the instantaneous flow volume.

11. The method according to claim 5 to 10, characterized in that a measured value detection of the water temperature in the hot water preparation system ( 13 ), a computational recording and evaluation of the hot water temperature profile, a detection of the maximum of the heat quantity requirement or the heat output requirement depending on the hot water consumption and a calculation, determination and output of control signals from the temporal course of the consumption maxima and from the heat quantity requirement or heat output requirement.