DE19749623A1 - Gerät zum Steuern eines mit Flüssigkeitskreislauf fungierenden Heizkörpers - Google Patents
Gerät zum Steuern eines mit Flüssigkeitskreislauf fungierenden HeizkörpersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Steuern eines mit
Flüssigkeitskreislauf fungierenden Heizkörpers, welches Gerät Mittel zum
Messen der Temperatur der den Heizkörper umgebenden Luft und Mittel zum
Regeln der in den Heizkörper strömenden Flüssigkeitsmenge aufweist.
Bei allen Wohnungen haben die heutigen hohen Energiekosten, die
auf unserem nördlichen Breitengrad zu einem bemerkenswert großen Teil in
Heizkosten von Gebäuden bestehen, eine wohnungsbezogene Energiemes
sung aktuell gemacht. Dabei bezahlen die Einwohner jeder Wohnung oder
Räumlichkeit nur für die Energie, die sie tatsächlich verbrauchen. Das ist na
türlich schon Wirklichkeit in Einfamilienhäusern, die nicht mit Fernwärme ver
bunden sind, und in elektrisch geheizten Wohnungen, z. B. Reihenhäusern
oder dergleichen, die mit separater Messung der elektrischen Energie verse
hen sind, aber nicht in Wohnungen, wo mit Flüssigkeitskreislauf fungierende
Heizkörper verwendet werden, d. h. in nahezu allen Hochhauswohnungen.
Bei mit Flüssigkreiskreislauf fungierenden Heizkörpern kann in der
Praxis nur ein eventuell bei einem Ventil des Heizkörpers vorhandener Ther
mostat geregelt werden, den Flüssigkeitskreislauf des Heizkörpers so zu steu
ern, daß der Heizkörper die Temperatur des zu heizenden Raums konstant zu
halten versucht. Auch ferngesteuerte Hilfsgeräte zur Regelung solcher Heiz
körperventile und Thermostate sind bekannt.
Energiemessung hat man zwar versucht, auch bei Heizkörpern mit
Flüssigkeitskreislauf zu verwirklichen, aber die Meßergebnisse sind sehr un
zuverlässig gewesen. Ein für diese Messung benutztes Mittel ist ein an der
Oberfläche des Heizkörpers zu befestigendes Gerät, dessen Funktion auf
Verdampfung von Flüssigkeit im Gerät basiert. Diese Geräte weisen jedoch
eine so hohe Fehlermarginale auf, daß die Ergebnisse auch am besten nur
richtunggebend sind, weshalb keine Energieverbrauchsrechnung anhand sol
cher Messungen ausgestellt werden kann. Zum Steuern der Funktion des
Heizkörpers sind diese Geräte auch von keinem Nutzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben
beschriebenen Nachteile zu eliminieren und eine zuverlässige und vielseitige
Meß- und Steuermöglichkeit für mit Flüssigkeitskreislauf fungierende Heizkör
per zu bewirken. Diese Aufgabe wird mittels eines Geräts gelöst, das erfin
dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gerät dazu
Mittel zum Messen der Temperatur der in den Heizkörper und aus
dem Heizkörper strömenden Flüssigkeit und
einen Mikroprozessor aufweist, der fähig ist, anhand der erwähnten
Temperaturen und für den Heizkörper charakteristischer Größen den Energie
verbrauch des Heizkörpers zu berechnen und die Flüssigkeitsströmung in den
Heizkörper nach gegebenen Weisungen zu steuern.
Das erfindungsgemäße Gerät kann in Verbindung mit einem Ventil
des Heizkörpers außerhalb des Heizkörpers angebracht oder in den eigentli
chen Heizkörper integriert sein.
Vorzugsweise ist das Gerät ferngesteuert, beispielsweise mit Ver
kabelung nach zentralem oder dezentralem System, mit Funkwellen, Ultra
schallwellen oder dergleichen. Aus diesen Alternativen kann das dezentrale
System oder eine zum Beispiel für Übertragung elektrischer Energie beab
sichtigte Verkabelung eine sehr praktische Lösung sein, denn die ganze Zeit
werden Systeme entwickelt, in denen elektrische Energie und andere Daten,
die zum Beispiel zum Steuern dieser Energie benutzt werden, über ein und
dasselbe Kabel übertragen werden.
Unter dezentralem System wird ein System verstanden, das in pro
zessorbasierten, intelligenten Teilsystemen besteht, die fähig sind, ihre eigent
lichen Aufgaben zu bewältigen und über einen digitalen Serienkommunika
tionsbus oder durch Benutzung irgendeiner anderen, gemeinsam vereinbarten
Datenkommunikationslösung miteinander zu kommunizieren. Am äußersten
bedeutet das eine Dezentralisierung der Intelligenz auf Prozessorniveau. Die
gewöhnlichsten Komponenten sind in der Praxis intelligente Gerätesteuerun
gen, mit denen Prozessorgeräte über analoge Schnittstellen verbunden wer
den. Zusammen bilden die Gerätesteuerungen und die Prozessorgeräte eine
intelligente Anordnung. Im Vergleich zu zentralen Systemen werden durch
dezentrale Systeme Ersparnisse an Steuerungsverkabelungen, Montierungen
und Erweiterungen der Systeme erreicht. Besonders bemerkenswert sind Er
sparnisse an Verkabelungen. Eine Erweiterung ist auch leicht ausführbar, weil
nur das Buskabel zu neuen Montierstellen verlängert wird.
Ein dezentrales System ist das LonWorks-System, das in den Ver
einigten Staaten von Echelon Corporation entwickelt worden ist. LonWorks-
Technologie ist der gemeinsame Name für alle Geräte und Softwaren, die mit
einem LON-Feldbus arbeiten sollen. Die Grundidee ist, die Steuerung und
Anwendung vieler voneinander unabhängigen Geräte, Teilsysteme und Sy
stemgesamtheiten für einen gemeinsamen Feldbus zu vereinfachen, wobei
eine Möglichkeit zu von Geräteherstellern unabhängigen, kombinierten Funk
tionen von neuer Art erreicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gerät, das in Verbindung mit einem
Ventil eines Heizkörpers außerhalb des Heizkörpers angebracht ist, und
Fig. 2 das erfindungsgemäße Gerät, das in den Heizkörper inte
griert ist.
Fig. 1 zeigt einen Heizkörper 1, wobei ein daran angeschlossenes
Einlaufrohr für Heizflüssigkeit mit Bezugszeichen 2 und ein Rücklaufrohr für
Heizflüssigkeit mit Bezugszeichen 3 bezeichnet sind. Die Heizflüssigkeit ist
typisch Wasser. Ein Heizkörperventil 4 zum Regeln der in den Heizkörper 1
strömenden Heizflüssigkeitsmenge befindet sich zwischen dem Heizkörper 1
und dem Einlaufrohr 2 außerhalb des Heizkörpers 1. In Verbindung mit dem
Heizkörperventil 4 ist ein Meß- und Regelgerät 5 befestigt, das einen Tempe
raturfühler 6 zum Messen der Temperatur tu der den Heizkörper umgebenden
Luft, einen Temperaturfühler 7 zum Messen der Temperatur tm der in den
Heizkörper strömenden Heizflüssigkeit und einen Temperaturfühler 8 zum
Messen der Temperatur tp der aus dem Heizkörper strömenden Heizflüssigkeit
aufweist. Dazu weist das Gerät 5 einen Mikroprozessor 9 auf, der fähig ist,
anhand der erwähnten Temperaturen und für den Heizkörper 1 charakteristi
scher Größen den Energieverbrauch des Heizkörpers zu berechnen und die in
den Heizkörper strömende Flüssigkeitsströmung nach gegebenen Weisungen
zu steuern.
Die Anordnung der Fig. 2 unterscheidet sich von der Anordnung
der Fig. 1 nur darin, daß sowohl ein Heizkörperventil 40 als auch ein Meß-
und Regelgerät 50 wie oben beschrieben in einen Heizkörper 10 integriert
sind.
Zu den obengenannten, für den Heizkörper charakteristischen Grö
ßen gehören u. a. dessen Länge L und Höhe H. Für jeden Heizkörpertyp kann
ein Leistungsmodell beispielsweise nach dem Standard EN 442 berechnet
werden. Die Leistung wird dann nach der folgenden Formel berechnet:
Φ = a.Lb.Hc.Δtd,
Φ = a.Lb.Hc.Δtd,
in welcher Δt = (tm + tp)/2 - tu,
wenn tm - tp klein ist
= (tm - tp)/1n ((tm - th)/(tp - tu)),
wenn tm - tp groß ist,
a, b, c und d = heizkörperbezogene Konstanten.
wenn tm - tp klein ist
= (tm - tp)/1n ((tm - th)/(tp - tu)),
wenn tm - tp groß ist,
a, b, c und d = heizkörperbezogene Konstanten.
Der Energieverbrauch des Heizkörpers wird aus der obigen Formel
wie folgt erhalten:
E = Φ.s, in welcher s = Zeit.
Der Mikroprozessor 9 kann also programmiert sein, den Energie
verbrauch des Heizkörpers zum Beispiel nach den obenangeführten Formeln
zu berechnen. Außerdem kann er Daten sammeln, und er kann direkt oder
programmiert zum Regeln der Temperatur und der Leistung angewandt wer
den.
Das Gerät 5 oder 50 selbst, mit dem Mikroprozessor 9, kann eine
Anzeige und Regelmöglichkeiten aufweisen, oder eine der beiden oder die
beiden können darin fehlen. Das Vorteilhafteste ist jedoch, daß es zusätzlich
zu allen diesen Eigenschaften auch ferngesteuert ist und daß es Information
sendet, die hier ausgenutzt werden kann.
Die Fernsteuerung kann vorzugsweise zum Beispiel mit Hilfe der
obenbeschriebenen LonWorks-Technologie verwirklicht werden, besonders
wenn eine große Anzahl Heizkörper überwacht und gesteuert werden soll,
wobei die Datenübertragung und die Steuerbefehle durch Anwendung einer
schon existierenden, z. B. zur Übertragung elektrischer Energie verwendbaren
Verkabelung vermittelt werden können. In der Zeichnung wird diese Verkabe
lung nicht gezeigt, denn nur das Prinzip der Verkabelung ist wichtig, ihre phy
sische Verwirklichung aber nicht besonders.
Oben wird die Erfindung nur exemplifikatorisch beschrieben. Ein
Fachmann kann die Einzelheiten der Erfindung jedoch in zahlreichen alternati
ven Weisen im Rahmen der beigefügten Patentansprüche verwirklichen.
Claims (5)
1. Gerät zum Steuern eines mit Flüssigkeitskreislauf fungierenden
Heizkörpers (1; 10), welches Gerät Mittel (6) zum Messen der Temperatur (tu)
der den Heizkörper umgebenden Luft und Mittel (4; 40) zum Regeln der in den
Heizkörper strömenden Flüssigkeitsmenge aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gerät dazu
Mittel (7, 8) zum Messen der Temperatur (tm, tp) der in den Heizkör per und aus dem Heizkörper strömenden Flüssigkeit, und
einen Mikroprozessor (9) aufweist, der fähig ist, anhand der er wähnten Temperaturen und für den Heizkörper charakteristischer Größen den Energieverbrauch des Heizkörpers zu berechnen und die Flüssigkeitsströ mung in den Heizkörper nach gegebenen Weisungen zu steuern.
Mittel (7, 8) zum Messen der Temperatur (tm, tp) der in den Heizkör per und aus dem Heizkörper strömenden Flüssigkeit, und
einen Mikroprozessor (9) aufweist, der fähig ist, anhand der er wähnten Temperaturen und für den Heizkörper charakteristischer Größen den Energieverbrauch des Heizkörpers zu berechnen und die Flüssigkeitsströ mung in den Heizkörper nach gegebenen Weisungen zu steuern.
2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß es in Verbindung mit einem Heizkörperventil (4) außerhalb des
Heizkörpers (1) angebracht ist.
3. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß es in den Heizkörper (40) integriert ist.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß es ferngesteuert ist, beispielsweise mit
Verkabelung nach zentralem oder dezentralem System, mit Funkwellen, Ultra
schallwellen oder dergleichen.
5. Gerät nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die dezentrale Verkabelung durch eine Verkabelung zur Übertra
gung elektrischer Energie verwirklicht ist.
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