DE202014010256U1 - System zum Temperieren von Bauteilen - Google Patents

Abstract

Temperiersystem (1) zum Durchführen eines Temperierverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (1) umfasst: a) eine zum Heizen oder Kühlen eines Temperierfluids (2) ausgebildete Temperiervorrichtung (3); b) mindestens zwei, d.h. (n ≥ 2) Temperieranordnungen (5, 5’), die zum Durchleiten des Temperierfluids (2) durch ein zu temperierendes Bauteil (4) ausgebildet sind und die über (n ≥ 2) individuelle Vorlaufleitungsteile (6’, 6’’) und über (n ≥ 2) individuelle Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) mit der Temperiervorrichtung (3) verbunden sind, wobei jeder der (n ≥ 2) individuellen Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) einen eigenen Rücklauftemperaturfühler (8, 8’) zum Messen der individuellen Rücklauftemperatur des Temperierfluids (2) aus der entsprechenden Temperieranordnung (5, 5’) umfasst; c) keinen Vorlauftemperaturfühler; und d) eine Steuerung (9), welche in den (n ≥ 2) individuellen Vorlaufleitungsteilen (6’, 6’’) oder (n ≥ 2) Rücklaufleitungsteilen (7’, 7’’) angeordnete Ventile (10, 10’) mit Stellgliedern (11, 11’) umfasst, die zum Einstellen eines Öffnungsgrades des jeweils zugeordneten Ventils (10, 10’) ausgebildet sind, wobei die Steuerung (9) zum Ansteuern der Stellglieder (11, 11’) und zum Ablesen der Rücklauftemperaturfühler (8, 8’) ausgebildet ist und einen Raumtemperaturfühler (12) zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur (13) in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils (4) umfasst; und dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass: i) eine SOLL-Temperatur (14) für die unmittelbare Umgebung des Bauteils (4) vorbestimmbar ist; ii) ein die vorbestimmte SOLL-Temperatur (14) nicht umfassendes erstes Temperaturfenster (15) als erste positive Temperaturdifferenz (∆T1) für ein Kühlen des Bauteils (4) oder als erste negative Temperaturdifferenz (∆T2) für ein Heizen des Bauteils (4) zu der vorbestimmten SOLL-Temperatur (14) definierbar und in der Steuerung (9) implementierbar ist; und iii) durch die Steuerung (9), bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldeten IST-Temperatur (13) in das erste Temperaturfenster (15), den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, der Befehl zum Schliessen des Ventils (10) für eine erste Schliesszeit (t1) erteilbar ist, wobei durch die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n- 1)] Temperieranordnungen (5’) der Befehl erteilbar ist, während der ersten Schliesszeit (t1) die Ventile (10’) offen zu halten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein System zum Temperieren, also zum Heizen oder Kühlen eines Bauteils. Derartige Bauteile sind z.B. ein Boden, eine Wand oder eine Decke eines Wohn- oder Arbeits-Raums; es können aber auch alleinstehende Heiz- oder Kühlwände sein. Ein geeignetes Temperiersystem umfasst typischerweise eine zum Heizen oder Kühlen eines Temperierfluids ausgebildete Temperiervorrichtung und mindestens zwei zum Durchleiten des Temperierfluids durch ein zu temperierendes Bauteil ausgebildete Temperieranordnungen, die über individuelle Vorlaufleitungsteile und über individuelle Rücklaufleitungsteile mit der Temperiervorrichtung verbunden sind. Dabei umfasst jeder der individuellen Rücklaufleitungsteile einen eigenen Rücklauftemperaturfühler zum Messen der individuellen Rücklauftemperatur des Temperierfluids aus der entsprechenden Temperieranordnung. Eine Steuerung umfasst in den individuellen Vorlaufleitungsteilen oder Rücklaufleitungsteilen angeordnete Ventile mit Stellgliedern, welche zum Einstellen eines Öffnungsgrades des jeweils zugeordneten Ventils ausgebildet sind. Diese Steuerung ist zum Ansteuern der Stellglieder und zum Ablesen der Rücklauftemperaturfühler ausgebildet und umfasst einen Raumtemperaturfühler zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils.
• Bei aus dem Stand der Technik bekannten Temperiersystemen erfolgt die Einstellung des Durchflusses des Temperierfluids üblicherweise statisch mittels mechanischen Durchflussstellgliedern. Die thermischen Stellglieder sind dabei als Zweipunktregelung ausgelegt und die abzugebende Energie eines beispielsweise als Heizsystem ausgelegten Temperiersystems wird im Wesentlichen durch einen aufwendigen hydraulischen Abgleich der TOP-Meter eingestellt. Diese TOP-Meter sind Stellglieder, die den Durchfluss des Temperierfluids in einem Heizkreis bestehend aus Vorlauf, Bodenheizung (= Temperieranordnung) und Rücklauf statisch einstellen. Allerdings benötigt der Installateur Kenngrössen zur Einstellung des zu erzielenden Durchflusses. Die Kenngrössen werden aber durch den angenommenen Rohrdurchmesser (teilweise Verschlammung reduziert den wirksamen Rohrdurchmesser) und den Fliessdruck (z.B. durch Öffnen und Schliessen mehrerer Parallelstränge) des Temperierfluids beeinflusst. Die daraus resultierende Vor- und Rücklauftemperatur wird weiter durch die Vorlauftemperatur und die Temperatur der Temperieranordnung beeinflusst. Trotz Erfahrung und Anwendung grösster Sorgfalt ist deshalb jedoch nur ein ungenaues Einstellen der einzelnen Stränge oder Heizkreise möglich. Daraus resultiert eine ungleichmässige Wärmeverteilung einerseits, beziehungsweise eine ungenügende Energieeffizienz andererseits. Weiter sind bei Umbauten die theoretisch ermittelten Stellgrössen nicht verfügbar und nur mit grossem Aufwand ermittelbar. Ein weiteres Problem stellen ungenaue Raumthermostaten dar, die oft eine einfache Ein/Aus-Funktion auf eine derartige Bodenheizung ausüben.
• Obwohl es Ansätze zur genaueren Ermittlung des Energieverbrauchs von Heizsystemen gibt (vgl. z.B. DE 44 17 941 A1 ), so fehlen bis heute jedoch weitgehend Konzepte, die wesentlichen Nachteilen des eben beschriebenen Standes der Technik erfolgreich begegnen können.
• Aus dem Dokument DE 100 57 359 C2 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Fussbodenheizung bekannt, bei dem ein Heizkreis eines Raumes innerhalb einer Periode für einen Versorgungszeitraum mit einem Wärmeträgerfluid versorgt wird und der Versorgungszeitraum in Abhängigkeit von der Raumtemperatur gewählt wird. Dabei wird neben der Raumtemperatur mindestens ein weiterer Parameter (vorzugsweise eine thermische Zeitkonstante des Raums) erfasst und in Abhängigkeit der Raumtemperatur und dieses Parameters wird die Periodenlänge und die Länge des Versorgungszeitraums gewählt. Diese Zeitkonstante ist ein Mass dafür, wie schnell sich der Raum bei der Zufuhr einer bestimmten Wärmemenge aufheizt. Zur Bestimmung dieser thermischen Zeitkonstante des Raums wird die Differenz zwischen der Rücklauftemperatur und der Vorlauftemperatur sowie die Durchflussmenge des Wärmeträgerfluids erfasst. Das Erfassen und Auswerten aller dieser Parameter ist jedoch aufwändig und benötigt entsprechende Sensorik und Algorithmen.
• Aus dem Dokument DE 199 11 866 A1 ist eine Vorrichtung zum Abgleichen von Heizkreisen in Grossflächen-Heizungsanlagen bekannt. Die Heizkreise werden durch ein Konstanthalten der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf automatisch aufeinander abgeglichen. In jedem Fall muss somit die Vorlauf- und Rücklauftemperatur gemessen werden. Mit Ziel bei allen Kreisläufen die Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur auszugleichen werden einzelne Stränge (die mit der niedrigsten Rücklauftemperatur) gedrosselt.
• Aus dem Dokument WO 2004/083733 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen mehrerer parallel geschalteter, mit einer Kühlflüssigkeit versehener Wärmetauscher bekannt. Für jeden Wärmetauscher wird in recht zeitraubenden Messungen und komplizierten Berechnungen eine seinem Wärmebedarf entsprechende spezifische Grösse ermittelt und mit der spezifischen Grösse der anderen Wärmetauscher verglichen. Der Wärmetauscher mit dem grössten Verbrauch an Wärmeträgermedium wird gebremst, indem seine Durchflussmenge verringert wird. Als eine spezifische Grösse wird das Öffnungsverhältnis der einzelnen Wärmetauscher ermittelt und miteinander verglichen; Wärmetauscher mit den kleinsten Öffnungsverhältnissen werden gebremst, indem deren Durchfluss vermindert bzw. geschlossen wird. Ziel ist das Angleichen des Öffnungsverhältnisses aller Wärmetrauscher bzw. ihrer Steuerventile, und damit das Erreichen eines möglichst gleichen Wärmeverbrauchs aller Wärmetauscher.
• Aus dem Dokument DE 10 2006 061 801 A1 ist ein Temperaturregelsystem sowie dessen Verwendung zum Kühl- oder Heizbetrieb bekannt. Zum Kühlen oder Heizen eines Gebäuderaums werden zunächst die Ist-Innentemperatur und die Ist-Feuchte des Raums erfasst. Aus diesen Werten wird eine Minimaltemperatur berechnet, die nicht unterschritten werden soll. Anhand einer berechneten Vorlaufminimaltemperatur wird eine Soll-Vorlauftemperatur vorgegeben und eine Mischeinrichtung wird zur Regelung der Vorlauftemperatur angesteuert; die Verwendung eines Vorlauftemperaturfühlers stellt dabei den Regelfall dar. Dosierventile werden derart angesteuert, dass die Ist-Temperatur des Temperierfluids der Soll-Vorlauftemperatur schlussendlich der Ist-Raumtemperatur einer vorgegebenen Soll-Raumtemperatur entspricht.
• Aus dem Dokument WO 2009/072744 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der eine Raumtemperatur in mehreren Räumen an eine Heizumgebung angepasst geregelt wird. Eine von einem Anwender eingegebene Heiztemperatur wird von einer individuellen Raumsteuerung in eine Rücklaufsteuertemperatur umgewandelt und an die Ventilsteuerung übermittelt. Daraufhin steuert die Ventilsteuerung auf Veranlassung der individuellen Raumsteuerung die Heizmenge des Boilers indem sie die Rücklaufsteuertemperatur jedes Raums integriert. Dabei wird die Heizmenge des Boilers auf die Heizmenge geregelt, bei der die höchste Temperatur der Rücklaufsteuertemperatur jedes Raumes, die durch die individuelle Raumsteuerung bestimmt wird, beigehalten wird. Wenn nun der Boiler in Betrieb ist und wenn die aktuelle Rücklaufsteuertemperatur des Boilers höher ist als die benötigte Rücklaufsteuertemperatur jedes Raums, so wird das Steuerventil entsprechend geschlossen, damit das Heizsystem nicht überschiesst. Der Boiler wird so gesteuert, dass er gerade die benötigte Heizenergie bereitstellt, die benötigt wird um die vom Anwender für jeden Raum eingestellte Rücklaufsteuertemperatur aufrecht zu erhalten.
• Aus dem Dokument WO 2009/069892 A2 bekannt ist eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur des Heizwassers jedes einzelnen Raumtemperatursteuersystems, welche es ermöglicht ähnliche Temperaturen eines Bodens mit einer Vielzahl von Rohren aufrecht zu erhalten. Rücklauftemperatursensoren detektieren die Rücklauftemperatur an den rückseitigen Anschlusspunkten der Heizleitungen vor dem Boiler für jeden Heizkreis eines Raums und übermitteln die erfasste Rücklauftemperatur an eine individuelle Raumsteuerung. Diese individuelle Raumsteuerung bestimmt, nachdem ein Anwender die gewünschte Raumtemperatur eingegeben hat, die Rücklauftemperatur des Heizwassers. Zudem errechnet die individuelle Raumsteuerung den Bedarf der Wärmemenge indem sie die durch den Anwender gewählte Rücklauftemperatur des Heizwassers mit der über die Rücklauftemperatursensoren erfassten Rücklauftemperatur vergleicht und für jeden Kreis individuell das Öffnen und Schliessen der Heizkontrollventile bestimmt und die bestimmte Werte an die Ventilsteuerung übermittelt
• Aus dem Dokument DE 197 16 863 A1 bekannt ist eine Fussbodenheizung mit einer Temperaturregeleinrichtung, der eine empirisch arbeitende Verbrauchserfassung zugeordnet ist, welche die Verbrauchsdaten anhand der Vorlauf- und Rücklauftemperaturen sowie der herrschenden Raumtemperatur herleitet.
• Aus dem Dokument DE 10 2006 052 124 A1 bekannt ist ein Abgleichsystem für eine Fussbodentemperierungs-Anordnung mit mindestens zwei Temperierkreisen, von denen jeder eine in einem Fussboden oder in einer Deckenwand verlegte Wärmeträgerleitung mit einem Vorlauf und einem Rücklauf aufweist. Zum Vereinfachen des Verteilens der Wärmleistung auf einzelne Heizkreise ist vorgesehen, dass an jedem Rücklauf ein Rücklauftemperaturregler mit einem die Temperatur im jeweiligen Rücklauf erfassenden Temperatursensor angeordnet ist, und dass alle Rücklauftemperaturregler ein gleiches Temperatursteuerverhalten aufweisen. Der Rücklauftemperaturregler sorgt dafür, dass das rückströmende Wärmträgermedium auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
• Aus dem Dokument WO 2009/063407 A1 ist das Steuern einer Heizung/Kühlung unterhalb einer Oberfläche durch das Bereitstellen von zwei Kreisen eines Heiz/Kühl-Systems bekannt, wobei während des Arbeitszyklus des Systems der Fluss hoch und ausserhalb des Arbeitszyklus des Systems der Fluss gestoppt ist. Die Raumtemperatur wird anhand der Steuerung der prozentualen Anteile der Arbeitszyklen geregelt, wobei diese prozentualen Anteile auf der Basis des Wärmebedürfnisses der Räume bestimmt werden. Unterschiedliche Kreise werden gesteuert, indem die Arbeitszyklen zu unterschiedlichen Zeiten gestartet werden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Temperiersystem zum Heizen oder Kühlen eines Bauteils vorzuschlagen, welches die wesentlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eliminiert oder zumindest minimiert. Es wird insbesondere bevorzugt, dass dieses Temperiersystem einfach ist und trotzdem eine deutlich gleichmässigere Energieabgabe an Bauteile oder eine deutlich gleichmässigere Energieaufnahme von Bauteilen ermöglicht und damit den Komfort und die Energieeffizienz steigert.
• Zum Zweck einer besseren Übersichtlichkeit wird im Folgenden im Zusammenhang mit Temperierverfahren bzw. Temperiersystemen vorwiegend von Heizverfahren bzw. Heizsystemen gesprochen; sinngemäss gelten diese Ausführungen aber auch für Kühlverfahren bzw. Kühlsysteme.
• Diese Aufgabe wird mit einem Temperiersystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere bevorzugte und erfinderische Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand von schematischen Zeichnungen und Diagrammen näher erläutert, ohne dass diese Zeichnungen und Diagramme den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzen sollen. Dabei zeigen:
• 1 ein Funktionsschema einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
• 2 Messkurven und Schaltdiagramme, die bei der Verwendung einer gemäss 1 erstellten Vorrichtung erhalten wurden.
• Vorteile der Verwendung des erfindungsgemässen Temperiersystems umfassen:
• • eine optimale Wärmeverteilung der temperierten Flächen;
• • eine Verbesserung der Behaglichkeit in den beheizten Räumen;
• • einen vollständig automatischen Abgleich und damit eine automatische Optimierung des Heiz- oder Kühlsystems;
• • auf Vorlauftemperaturfühler kann verzichtet werden, was das Temperierverfahren vereinfacht;
• • eine höhere Energieeffizienz der eingesetzten Heiz- oder Kühlsysteme durch das erfolgreiche Verhindern des Überschwingens dieser Systeme in Bezug auf eine gewählte SOLL-Temperatur;
• • mit einem Flusswert des Temperierfluids von bis zu ca. 18 l/min können bei vollständig geöffneten Ventilen Schnellaufheizungen bzw. Schnellabkühlungen vollzogen werden, weil keine TOP-Meter den Fluss des Temperierfluids reduzieren.
• Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Vorrichtung mit Bezug auf die 1 im Detail vorgestellt. Zum Durchführen eines Verfahrens zum Temperieren eines Bauteils wird ein Temperiersystem 1 bereitgestellt, das umfasst:
• a) eine zum Heizen oder Kühlen eines Temperierfluids 2 ausgebildete Temperiervorrichtung 3;
• b) mindestens zwei zum Durchleiten des Temperierfluids 2 durch ein zu temperierendes Bauteil 4 ausgebildete Temperieranordnungen 5, 5’, die über individuelle Vorlaufleitungsteile 6’, 6’’ und über individuelle Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ mit der Temperiervorrichtung 3 verbunden sind, wobei jeder der individuellen Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ einen eigenen Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ zum Messen der individuellen Rücklauftemperatur des Temperierfluids 2 aus der entsprechenden Temperieranordnung 5, 5’ umfasst;
• c) keinen Vorlauftemperaturfühler; und
• d) eine Steuerung 9, welche in den individuellen Vorlaufleitungsteilen 6’, 6’’ oder Rücklaufleitungsteilen 7’, 7’’ angeordnete Ventile 10, 10’ mit Stellgliedern 11, 11’ umfasst, die zum Einstellen eines Öffnungsgrades des jeweils zugeordneten Ventils 10, 10’ ausgebildet sind, wobei die Steuerung 9 zum Ansteuern der Stellglieder 11, 11’ und zum Ablesen der Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ ausgebildet ist und einen Raumtemperaturfühler 12 zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur 13 in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils 4 umfasst.
• Ein Verfahren zum Temperieren eines Bauteils 4, bei welchem ein derartiges Temperiersystem 1 verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass:
• i) auf das Verwenden von Vorlauftemperaturfühlern verzichtet wird;
• ii) eine SOLL-Temperatur 14 für die unmittelbare Umgebung des Bauteils 4 vorbestimmt wird;
• iii) ein die vorbestimmte SOLL-Temperatur 14 nicht umfassendes erstes Temperaturfenster 15 als erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁) für ein Kühlen des Bauteils 4 oder als erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂) für ein Heizen des Bauteils 4 zu der vorbestimmten SOLL-Temperatur 14 definiert und in der Steuerung 9 implementiert wird; und
• iv) die Steuerung 9, bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldeten IST-Temperatur 13 in das erste Temperaturfenster 15, dem Stellglied 11 derjenigen Temperieranordnung 5, deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen der anderen Temperieranordnungen 5’ in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10 für eine erste Schliesszeit (t₁) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’ der anderen Temperieranordnungen 5’ den Befehl erteilt während der ersten Schliesszeit (t₁) die Ventile 10’ offen zu halten.
• Beschrieben wird im Folgenden die Verwendungen eines Temperatursystems 1 mit (n = 2) Temperiervorrichtungen 3.
• Unter dem Ausdruck „Bauteil“ ist beispielsweise eine Bodenplatte, eine Wand, eine Deckenplatte oder auch eine freistehende Platte bzw. eine Kombination solcher Bauelemente in einem Wohnraum, Arbeitsraum, Lagerraum, Kühlraum und dergleichen zu verstehen. Ein „Temperierfluid“ ist eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Flüssigkeits/Gas-Gemisch, die bzw. das geeignet ist Wärmeenergie einem Bauteil zuzuführen oder von einem Bauteil abzuführen. Eine „Temperiervorrichtung“ kann eine Heizung, eine Kühlung oder auch eine Klimaanlage sein, mit der die Temperatur eines geeigneten Temperierfluids beeinflusst wird. „Temperieranordnungen“ sind Vorrichtungen (wie. z.B. Kühlrohr- oder Heizrohr-Schlangen, die beispielsweise in einem Bauteil eingebaut sind und von einem Temperierfluid durchspült sind) zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem Temperierfluid und einem Bauteil.
• Die „SOLL-Temperatur für die unmittelbare Umgebung eines Bauteils“ kann die gewünschte Raumtemperatur in einem Wohnraum, Arbeitsraum, Lagerraum, Kühlraum und dergleichen sein. Das „Temperaturfenster“ ist so definiert, dass es sowohl für Heizsysteme als auch für Kühlsysteme verwendet werden kann; dabei umfasst das Temperaturfenster die vorbestimmte SOLL-Temperatur 14 nicht und es ist unterteilt in eine erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁), die oberhalb der SOLL-Temperatur liegt und in eine erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂) die unterhalb der SOLL-Temperatur liegt. Die „IST-Temperatur“ ist die vom Raumtemperaturfühler gemessene, aktuelle Raumtemperatur.
• In den Fällen, in denen die IST-Temperatur durch eine Temperaturänderung bedingt in das erste Temperaturfenster 15 eintritt, ermittelt die Steuerung abhängig davon ob es sich bei dem vorliegenden Temperiersystem um ein Heiz- oder Kühlsystem handelt, welcher Heiz- oder Kühlkreislauf im Vergleich mit den anderen Heiz- oder Kühlkreisläufen eine wärmere bzw. kältere Rücklauftemperatur aufweist. In der Praxis ergeben sich typischerweise die folgenden Szenarien:
• A) Die IST-Temperatur ist deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) unter der SOLL-Temperatur. Ein Heizsystem beginnt das Temperierfluid aufzuheizen und über die Temperieranordnungen im Bauteil zu verteilen, das sich folglich erwärmt. Die aktuelle Temperaturänderung ist somit eine steigende Temperatur und die Temperieranordnung, deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen der anderen Temperieranordnungen in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, ist somit der Heizkreis mit der höchsten Rücklauftemperatur. Das Heizsystem wird in diesem Fall gemäss der vorliegenden Erfindung angesteuert (vgl. Ansprüche 1, 6 und 7).
• B) Die IST-Temperatur ist nahe oder entspricht der SOLL-Temperatur. Ein Heizsystem wird in diesem Fall gemäss der vorliegenden Erfindung angesteuert (vgl. Anspruch 8).
• C) Die IST-Temperatur ist deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) über der SOLL-Temperatur. Ein Heizsystem wird in diesem Fall in der Leistung reduziert (vgl. Anspruch 9) oder ganz abgeschaltet.
• D) Die IST-Temperatur ist deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) über der SOLL-Temperatur. Ein Kühlsystem beginnt das Temperierfluid abzukühlen und über die Temperieranordnungen im Bauteil zu verteilen. Die aktuelle Temperaturänderung ist somit eine fallende Temperatur und die Temperieranordnung, deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen der anderen Temperieranordnungen in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, ist somit der Kühlkreis mit der niedrigsten Rücklauftemperatur. Das Kühlsystem wird in diesem Fall gemäss der vorliegenden Erfindung angesteuert.
• E) Die IST-Temperatur ist nahe oder entspricht der SOLL-Temperatur. Ein Kühlsystem wird in diesem Fall gemäss der vorliegenden Erfindung angesteuert.
• F) Die IST-Temperatur ist deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) unter der SOLL-Temperatur. Ein Kühlsystem wird in diesem Fall in der Leistung reduziert oder ganz abgeschaltet.
• Erfindungsgemäss ist die Steuerung 9 so programmiert, dass beim Eintritt der IST-Temperatur in ein vorbestimmtes Temperaturfenster ermittelt wird, welche der Temperieranordnungen der anderen vorauseilt. Dieses Vorauseilen gründet darin, dass diese Temperieranordnung mit dem Bauteil nur relativ wenig Wärmeenergie austauschen muss und deshalb einen geringeren Temperaturunterschied zu der allen Temperieranordnungen eines Systems gemeinsamen Vorlauftemperatur erleidet. Diese vorauseilende Temperieranordnung wird erfindungsgemäss in ihrer Wirkung gebremst, indem die Steuerung dem entsprechenden Stellglied den Befehl erteilt, das Ventil für die vorauseilende Temperieranordnung zu schliessen. Es ist weiterhin bezeichnend für die vorliegende Erfindung, dass die andere Temperieranordnung, die offensichtlich eine grössere Wärmemenge auszutauschen hat ungebremst verbleibt, d.h. deren Ventil bleibt geöffnet. Ein weiteres Kennzeichen der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Ventil für die vorauseilende Temperieranordnung nur für eine bestimmte Zeit, nämlich eine Schliesszeit t₁ geschlossen wird.
• In der Folge wird im Sinne einer besseren Übersichtlichkeit der Beschreibung immer angenommen, dass die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, dass es sich mit anderen Worten um ein Heizsystem (z.B. für eine Bodenheizung) handelt. Hinweise auf sinngemässe Anwendungen des Temperierverfahrens für Kühlsysteme werden an passender Stelle eingefügt und ergeben sich für den Fachmann überdies aus der nun folgenden Beschreibung.
• Die 1 zeigt ein erfindungsgemässes Temperiersystem 1, das zum Durchführen der Temperierverfahren speziell geeignet ist, umfasst:
• a) eine zum Heizen oder Kühlen eines Temperierfluids 2 ausgebildete Temperiervorrichtung 3;
• b) mindestens zwei zum Durchleiten des Temperierfluids 2 durch ein zu temperierendes Bauteil 4 ausgebildete Temperieranordnungen 5, 5’, die über individuelle Vorlaufleitungsteile 6’, 6’’ und über individuelle Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ mit der Temperiervorrichtung 3 verbunden sind, wobei jeder der individuellen Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ einen eigenen Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ zum Messen der individuellen Rücklauftemperatur des Temperierfluids 2 aus der entsprechenden Temperieranordnung 5, 5’ umfasst; und
• c) eine Steuerung 9, welche in den individuellen Vorlaufleitungsteilen 6’, 6’’ oder Rücklaufleitungsteilen 7’, 7’’ angeordnete Ventile 10, 10’ mit Stellgliedern 11, 11’ umfasst, die zum Einstellen eines Öffnungsgrades des jeweils zugeordneten Ventils 10, 10’ ausgebildet sind, wobei die Steuerung 9 zum Ansteuern der Stellglieder 11, 11’ und zum Ablesen der Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ ausgebildet ist und einen Raumtemperaturfühler 12 zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur 13 in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils 4 umfasst.
• Ein derartiges Temperiersystem 1 ist in der 1 schematisch als Funktionsschema dargestellt. Ein Temperierfluid 2 durchströmt eine als Heizung ausgebildete Temperiervorrichtung 3 und gelangt über eine gemeinsame Vorlaufteilleitung 6 zu einem Vorlaufverteilerbalken 18. Dort wird das Temperierfluid 2 in zwei individuelle Vorlaufleitungsteile 6’, 6’’ eingeleitet und gelangt so in die beiden Temperieranordnungen 5, 5’, die als Heizschlangen in einem als Bodenplatte ausgebildeten Bauteil 4 angeordnet sind. Über je einen individuellen Rücklaufleitungsteil 7’, 7’’ gelangt das Temperierfluid 2 nach intensivem Wärmeaustausch mit dem Bauteil 4 in den Rücklaufverteilerbalken 19. Zwischen dem Austritt der individuellen Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ und dem Rücklaufverteilerbalken 19, vorzugsweise jedoch möglichst nahe am Bauteil 4, ist in jedem der Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ ein Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ zum Messen der Rücklauftemperatur des aus der entsprechenden Temperieranordnung 5, 5’ ankommenden Temperierfluids 2 angeordnet. Besonders bevorzugt wird die Anordnung der Rücklauftemperaturfühler 8, 8’ und der Ventile 10, 10’ mit ihren Stellgliedern 11, 11’ an bzw. in den individuellen Rücklaufleitungsteilen 7’, 7’’ in einer unmittelbaren Nähe zum Rücklaufverteilerbalken 19, weil dort vorzugsweise auch die Steuereinheit 9 angeordnet ist. Einerseits erleichtert diese Anordnung die Zugänglichkeit und den Service für alle diese Einrichtungen, andererseits erlaubt diese Anordnung das Verlegen von besonders kurzen elektrischen Verbindungen zwischen diesen Einrichtungen. Ein Vorlauftemperaturfühler ist nicht vorhanden.
• Der Rücklaufverteilerbalken 19 ist mit der Temperiervorrichtung 3 über eine gemeinsame Rücklaufteilleitung 7 verbunden. Überwacht und gesteuert, bzw. geregelt wird das Temperiersystem 1 mit der Steuerung 9, die hier als elektronische Steuerung ausgebildet ist und einen Rechner 17 sowie einen Datenspeicher 16 umfasst. In diesem Beispiel ist in je einem der beiden Rücklaufleitungsteile 7’, 7’’ ein Ventil 10, 10’ eingebaut und mit einem dazu gehörenden Stellglied 11, 11’ ausgestattet. In der gemeinsamen Vorlaufteilleitung 6 ist ein Schliessventil 21 mit einem dazu gehörenden Stellglied 22 sowie eine Umwälzpumpe 20 angeordnet. Ein Raumtemperaturfühler 12 misst die IST-Temperatur 13 im Raum über der Bodenheizung. Alle Messelemente 8, 8’; 12, Schaltelemente 11, 11’; 20, 22 und Peripheriegeräte 16, 17 sind mit der Steuerung 9 operativ verbunden (vgl. gestrichelte Linien). Die Steuerung 9 ist hier in die Heizung (Temperiervorrichtung 3) eingebaut, könnte aber auch ausserhalb der Heizung angeordnet sein. Ebenso könnte vorgesehen sein, den Rechner 17 und den Datenspeicher 16 in die Steuerung zu integrieren.
• Bevorzugt wird, dass die Steuerung 9 einen Datenspeicher 16 für das Abspeichern von Parametern umfasst, wobei die Parameter ausgewählt sind aus einer Gruppe, die zumindest eine SOLL-Temperatur 14, ein erstes Temperaturfenster 15, ein zweites Temperaturfenster 23, eine erste, zweite, dritte bis n-te Schliesszeit (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) und eine erste, zweite, dritte bis m-te Offenzeit (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) umfasst. Bevorzugt wird weiterhin, dass die Steuerung 9 einen Rechner 17 zum Abrufen und Verarbeiten der Parameter aus dem Datenspeicher 16 und zum Kontrollieren des Temperiersystems 1 umfasst.
• Die 2 zeigt Messkurven und Schaltdiagramme, die beim Durchführen eines Temperierverfahrens mit einer gemäss 1 erstellten Vorrichtung erhalten wurden. Tatsächlich dargestellt ist das Resultat eines an einem Wohnraumboden mit zwei Heizkreisen durchgeführten Temperierverfahrens:
• • Der obere Graph zeigt die aktuelle IST-Temperatur 13 und die gewählte SOLL-Temperatur 14 des Wohnraums. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit in Stunden (ca. 16.30 bis ca. 04.30 Uhr des nächsten Tages) und auf der Ordinate die Raumtemperatur in Zehntelgraden Celsius dargestellt.
• • Der untere Graph zeigt die Rücklauftemperaturen RL₁, RL₂ der beiden Heizkreise 5, 5’, so wie diese von den beiden Rücklauftemperaturfühlern 8, 8’ gemeldet wurden. Zudem sind die Schaltsignale dargestellt, welche die Steuerung 9 an die beiden Stellglieder 11, 11’ zum Öffnen oder Schliessen der Ventile 10, 10’ übermittelte (lange Pfeile bezeichnen Öffnen oder Schliessen beider Ventile 10, 10’; kurze Pfeile bezeichnen Öffnen oder Schliessen eines der Ventile 10, 10’). Dabei ist auf der Abszisse die Zeit in Stunden (ca. 16.30 bis ca. 04.30 Uhr des nächsten Tages) und auf der Ordinate die Temperatur in Schritten von 3 °C dargestellt. Der untere Graph zeigt die Stellgliedsignale SG₁, SG₂ für die Stellglieder 11, 11’ der beiden Ventile 10, 10’; wobei die unterschiedlichen Zeitpunkte des Veränderns dieser Signale (1/0 bzw. 0/1) belegen, dass jeder der beiden Heizkreise bzw. jede der beiden Temperieranordnungen 5, 5’ autonom, d.h. unabhängig vom anderen Heizkreis gesteuert wurde. – Um 17.00 Uhr war die Regelung bei Temperaturschwankungen von maximal 0.1 °C im Gleichgewicht, beide Ventile 10, 10’ waren geschlossen (Situation A). – Um ca. 17.15 Uhr wurde die SOLL-Temperatur 14 von 20 °C auf 22 °C erhöht; mit einer kurzen Verzögerung öffneten beide Ventile 10, 10’ und blieben bis ca. 21.30 Uhr offen (Situation B). Um ca. 21.30 Uhr trat die IST-Temperatur 13 in das erste Temperaturfenster 15, insbesondere in die erste negative Temperaturdifferenz ∆T₂ (hier SOLL-Temperatur –0.5 °C) dieses Temperaturfenster 15 ein, sofort befahl die Steuerung 9 dem Stellglied 11 das Ventil 10 zu schliessen. Weil aber die IST-Temperatur 12 gleich anschliessend um 0.1 °C fiel, wurde das Ventil 10 wieder geöffnet. – Um ca. 21.45 Uhr befahl die Steuerung 9 dem Stellglied 11 wieder, das Ventil 10 zu schliessen und während einer ersten Schliesszeit t₁ geschlossen zu halten, gleichzeitig wies die Steuerung 9 das Stellglied 11’ an das Ventil 10’ offen zu halten. Die Schliesszeit t₁ betrug hier ca. 15 Minuten. Anschliessend befahl die Steuerung 9 dem Stellglied 11, das Ventil 10 zu öffnen und während einer ersten Offenzeit t₄ offen zu halten, gleichzeitig wies die Steuerung 9 das Stellglied 11’ an das Ventil 10’ offen zu halten. Die Offenzeit t₄ betrug hier ca. 10 Minuten. Diese Regelung (d.h. Bremsung der Heizwirkung der Heizschlange 5 mit der vorauseilenden Rücklauftemperatur RL₁) wurde so lange aufrechterhalten bzw. die Regelzyklen (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) bzw. (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) wurden so oft wiederholt (Situation C) bis die SOLL-Temperatur 14 von der IST-Temperatur 13 um ca. 02.15 Uhr erstmals erreicht wurde. Vor dem Erreichen der SOLL-Temperatur 14 trat die IST-Temperatur in eine zweite negative Temperaturdifferenz ∆T₄ (hier SOLL-Temperatur –0.3 °C) eines zweiten Temperaturfensters 23 ein. Hier ist zu bemerken, dass die Steuerung 9 sehr schnelle Temperaturmessungen bereitstellt (beispielsweise 1 Messung pro 100 Millisekunden), dass die Temperaturaufzeichnung zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit der Darstellung nur 1 mal pro Minute erfolgte, so dass der den Vorgang um ca. 02.15 Uhr auslösende Messpunkt offensichtlich von der Temperaturaufzeichnung gerade nicht erfasst wurde. – Um ca. 02.15 Uhr wurde somit die erste negative Temperaturdifferenz ∆T₂ und auch die zweite negative Temperaturdifferenz ∆T₄ überschritten, was die Steuerung 9 veranlasste beiden Stellgliedern 11, 11’ zu befehlen, das jeweilige Ventil 10, 10’ zu schliessen (Situation D). – Um ca. 04.00 Uhr erreicht die IST-Temperatur das untere Limit der zweiten negativen Temperaturdifferenz ∆T₄ von 21.7 °C, worauf die Steuerung die Regelung (d.h. Bremsung der Heizwirkung der Heizschlange 5 mit der vorauseilenden Rücklauftemperatur RL₁) wieder aufnahm (Situation E).
• Die gemessene Aussentemperatur betrug um Mitternacht (00.00 Uhr) –6 °C.
• Es darf festgestellt werden, dass der automatische Abgleich der beiden Heizkreise erfolgte, ohne dass ein Überschwingen der IST-Temperatur über die SOLL-Temperatur festgestellt werden musste. Durch ein Verringern des ersten Temperaturfensters 15 und oder durch ein Einführen eines zweiten Temperaturfensters 23 kann das Halten einer stabilen, der SOLL-Temperatur 14 angenäherten IST-Temperatur 13 noch verbessert und wegen der noch geringeren Temperaturschwankungen die Energieeffizienz des eingesetzten Heiz- oder Kühlsystems weiter verbessert werden. Die beiden Rücklauftemperaturen (RL₁, RL₂) bewegten sich in einem Bereich von 22.5 °C bis 34.5 °C.
• Es wird somit bevorzugt, dass, falls die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, und falls (z.B. beim Einschalten des Temperiersystems 1) die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) unterhalb der ersten negativen Temperaturdifferenz (∆T₂) liegt, die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 aller Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl die Ventile 10’, 10 zu öffnen erteilt (vgl. auch 2: Wechsel Situation A/B beim Wählen und Implementieren einer höheren SOLL-Temperatur und Situation B). Für Kühlsysteme gilt sinngemäss, dass die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 aller Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt die Ventile 10’, 10 zu öffnen, wenn die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 deutlich (z.B. um mehr als 2 °C) oberhalb der ersten positiven Temperaturdifferenz (∆T₁) liegt.
• Falls die Temperiervorrichtung 3 also zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, und falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 noch innerhalb der ersten negativen Temperaturdifferenz (∆T₂) liegt, wird ein Temperierverfahren bevorzugt, bei dem die Steuerung 9 nach Ablauf der ersten Schliesszeit (t₁) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am höchsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10’, 10 für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt. Praktisch gleichzeitig erteilt dabei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile 10’, 10 offen zu halten. Bevorzugt wird anschliessend, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am höchsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10’, 10 für eine dritte Schliesszeit (t₃) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der dritten Schliesszeit (t₃) die Ventile 10’, 10 offen zu halten. Für Kühlsysteme gilt sinngemäss, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der ersten Schliesszeit (t₁), falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur noch innerhalb der ersten positiven Temperaturdifferenz (∆T₁) liegt, dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am tiefsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt, wobei die die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile 10’, 10 offen zu halten. Bevorzugt wird anschliessend, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am tiefsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine dritte Schliesszeit (t₃) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der dritten Schliesszeit (t₃) die Ventile 10’, 10 offen zu halten.
• Falls die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) höher ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen. Entsprechend sollen bei einem Kühlsystem, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) tiefer ist als die erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁), alle Ventile 10, 10’ geschlossen werden.
• Die bisher beschriebene, bevorzugte einfachere Variante des Temperierverfahrens hat also hauptsächlich zum Ziel, immer nur gerade diejenige Temperieranordnung, die mit dem Bauteil momentan nur relativ wenig Wärmeenergie austauschen muss in ihrer Wirkung zu bremsen und die andere Temperieranordnung ungebremst weiter laufen zu lassen. Nach Ablauf einer Schliesszeit (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) werden die Rücklauftemperaturen der Temperieranordnungen neu bewertet und der Algorithmus wird entsprechend neu gestartet.
• Beschrieben und diskutiert wurde bisher ein beispielhaftes Temperiersystem 1 mit zwei Heizkreisen, mit also (n = 2) Temperieranordnungen 5, 5’. In diesem einfachen Temperiersystem 1 mit (n = 2) Heizkreisen wird immer diejenige Temperieranordnung 5, deren Rücklauftemperatur der Rücklauftemperatur des anderen Temperieranordnung 5’ in Richtung der erwünschten Temperaturänderung vorangeht, durch sporadisches Schliessen ihres Steuerventils 10’ gebremst. Das Steuerventil 10’ der Temperieranordnung 5’, deren Rücklauftemperatur der Rücklauftemperatur des anderen Temperieranordnung 5 in Richtung der erwünschten Temperaturänderung nachläuft, wird in dieser Zeit offen gehalten.
• Die vorliegende Erfindung kann auch ein Temperiersystem 1 mit mehr als zwei Heizkreisen, also mit (n > 2) Temperieranordnungen 5, 5’ umfassen. Dabei kann vorgesehen werden, dass nicht nur diejenige Temperieranordnung 5 deren Rücklauftemperatur der Rücklauftemperatur aller anderen Temperieranordnungen 5’ in Richtung der erwünschten Temperaturänderung vorangeht, gebremst wird. Vielmehr kann vorgesehen sein, dass mehr als eine Temperieranordnung 5 bis maximal alle bis auf eine Temperieranordnung 5’, also [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen 5 durch sporadisches Schliessen ihrer Steuerventile 10 gebremst werden. In dieser Zeit werden sinngemäss die Steuerventile 10’ von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen 5’ offen gehalten. Bevorzugt ist die Anzahl von n Temperieranordnungen 5, 5’ ausgewählt aus einer Gruppe die n = 2, n = 3, n = 4, und n = 5 umfasst.
• Als praktisches Beispiel für eine Bodenheizung sei hier ein Temperiersystem 1 mit n = 3 (also mit n > 2) Temperieranordnungen 5, 5’ kurz beschrieben, wobei dieses Temperiersystem 1 als Temperieranordnungen 5, 5’ die Heizkreise N, O und P umfasst. Ein erster Heizkreis N wird als Temperieranordnung 5 und die beiden weiteren Heizkreise O und P werden als Temperieranordnungen 5’ bezeichnet. Erfindungsgemäss wird nun grundsätzlich zwischen drei Fällen unterschieden, in denen als Regel gelten soll:
• 1) Falls die Rücklauftemperatur des Heizkreises N den beiden Heizkreisen O und P um jeweils mindestens 0.1 °C vorangeht, wird während einer ersten Schliesszeit (t₁) nur der Heizkreis N gebremst und die beiden anderen Heizkreise O und P bleiben während der ersten Schliesszeit (t₁) offen. Dazu werden von der Steuerung 9 die Rücklauftemperaturen der drei Heizkreise der Reihe nach abgefragt, wobei zuerst die Rücklauftemperatur von N als „höchste“ angenommen und gefragt wird, ob die Rücklauftemperatur von O höher ist als die Rücklauftemperatur von N, und ob die Rücklauftemperatur von P höher ist als die Rücklauftemperatur von O. Falls eine der beiden Fragen mit „ja“ beantwortet wird, wird der jeweilige Heizkreis O oder P gebremst. Falls diese beiden Fragen mit „nein“ beantwortet werden, wird der Heizkreis N gebremst.
• 2) Falls die Rücklauftemperaturen der beiden Heizkreise N und O dem Heizkreis P um jeweils mindestens 0.1 °C vorangehen, werden während einer ersten Schliesszeit (t₁) die beiden Heizkreise N und O gebremst und der andere Heizkreis P bleibt während der ersten Schliesszeit (t₁) offen. Dazu werden von der Steuerung 9 die Rücklauftemperaturen der drei Heizkreise der Reihe nach abgefragt, wobei zuerst die Rücklauftemperatur von N als „tiefste“ angenommen und gefragt wird, ob die Rücklauftemperatur von O tiefer ist als die Rücklauftemperatur von N, und ob die Rücklauftemperatur von P tiefer ist als die Rücklauftemperatur von O. Falls eine der beiden Fragen mit „ja“ beantwortet wird, werden die beiden jeweils anderen Heizkreise N und P oder N und O gebremst. Falls diese beiden Fragen mit „nein“ beantwortet werden, wird der Heizkreis N gebremst. Das Abfragen der Rücklauftemperaturen der Heizkreise N, O und P erfolgt zyklisch und wird praktisch beliebig wiederholt. Die entscheidenden Mindestunterschiede der Rücklauftemperaturen von 0.1 °C haben sich in der Praxis bewährt; geringfügig grössere oder auch kleinere Mindestunterschiede könnten ebenfalls verwendet werden.
• 3) Falls die IST-Temperatur 13 um mehr als 0.3 °C von der Soll-Temperatur 14 abweicht, wird gemäss Regel 1) verfahren, und falls die IST-Temperatur 13 um 0.3 °C oder weniger von der Soll-Temperatur 14 abweicht wird gemäss Regel 2) verfahren. Der entscheidende Mindestunterschied zwischen IST-Temperatur 13 und Soll-Temperatur 14 von 0.3 °C hat sich in der Praxis bewährt; geringfügig grössere oder kleinere Mindestunterschiede könnten ebenfalls verwendet werden. Dieses gemischte Vorgehen mit dem Umschalten zwischen den beiden zuvor erwähnten, einseitigen Vorgehensweisen ermöglicht ein schnelleres Erreichen einer gewählten Raumtemperatur.
• Aus diesen Regeln ergibt sich ein bevorzugtes Temperierverfahren für eine Anzahl von Temperieranordnungen 5, 5’, bei dem n definiert ist als (n > 2). Zur Durchführung dieses Temperierverfahrens ist die Steuerung 9 so programmiert, dass sie bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldeten IST-Temperatur 13 in das erste Temperaturfenster 15:
• a) dem Stellglied 11 einer einzelnen Temperieranordnung 5, deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen aller anderen (n – 1) Temperieranordnungen 5’ in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10 für die erste Schliesszeit (t₁) erteilt und allen anderen (n – 1) Temperieranordnungen 5’ den Befehl erteilt während der ersten Schliesszeit (t₁) die Ventile 10’ offen zu halten;
oder:
• b) den Stellgliedern 11 der (n – 1) Temperieranordnungen 5, deren Rücklauftemperaturen der Rücklauftemperatur einer einzelnen Temperieranordnung 5’ in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangehen, den Befehl zum Schliessen der (n – 1) Ventile 10 für die erste Schliesszeit (t₁) erteilt und der einzelnen Temperieranordnung 5’ den Befehl erteilt während der ersten Schliesszeit (t₁) das Ventil 10’ offen zu halten;
oder:
• c) bis zum Erreichen einer Abweichung der IST-Temperatur 13 von 0.3 °C von der Soll-Temperatur 14 gemäss dem Verfahren a) vorzugehen und ab dem Erreichen einer Abweichung der IST-Temperatur 13 von 0.2 °C von der Soll-Temperatur 14 gemäss dem Verfahren b) vorzugehen.
• Eine besonders bevorzugte Variante des Temperierverfahrens ermöglicht es allen Temperieranordnungen des Systems, das Temperierfluid 2 in den Temperieranordnungen 5, 5’ vor dem erneuten Erfassen und Beurteilen der Rücklauftemperaturen RL₁, RL₂ auszutauschen. Damit wird sichergestellt, dass die wirkliche (dynamische) Rücklauftemperatur des Temperierfluids und nicht etwa eine passive Veränderung der (statischen) Rücklauftemperatur des Temperierfluids durch den Einfluss des Bauteils oder seiner Umgebung erfasst wird.
• Somit wird bevorzugt das Temperierverfahren durchgeführt, dessen Resultate in der 2 dargestellt sind. Dieses Temperierverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der ersten Schliesszeit (t₁) den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ für eine erste Offenzeit (t₄) zu öffnen.
• Falls die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist wird des Weiteren bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur noch innerhalb der ersten negativen Temperaturdifferenz (∆T₂) liegt, nach Ablauf der ersten Offenzeit (t₄) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am höchsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt, wobei die die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile 10’, 10 offen zu halten, und wobei die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ für eine zweite Offenzeit (t₅) zu öffnen. Bevorzugt wird anschliessend, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Offenzeit (t₅) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am höchsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine dritte bis n-te Schliesszeit (t₃, ..., t_n) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der dritten bis n-ten Schliesszeit (t₃, ..., t_n) die Ventile 10’, 10 offen zu halten, und wobei die Steuerung 9 nach Ablauf der dritten bis n-ten Schliesszeit (t₃, ..., t_n) den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ für eine dritte bis n-te Offenzeitzeit (t₆, ..., t_m) zu öffnen. (vgl. 2: Situation C).
• Besonders bevorzugt wird, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Offenzeit (t₄, t₅, t₆) höher ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen (vgl. 2: Wechsel der Situation C/D).
• Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Offenzeit (t₄, t₅, t₆) tiefer ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu öffnen (vgl. 2: Wechsel der Situation D/E). Anschliessend wird wie bereits beschrieben immer dasjenige Ventil 10, 10’ für eine bestimmte Zeit (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) geschlossen (vgl. 2: Situation E).
• Es wird bei beiden Ausführungsformen bzw. Varianten des Temperierverfahrens bevorzugt, dass die Verfahrensschritte so lange wiederholt werden, bis die Temperiervorrichtung 3 ausgeschaltet oder eine neue SOLL-Temperatur 14 für die unmittelbare Umgebung des Bauteils 4 vorbestimmt und in der Steuerung 9 implementiert wird.
• Für Kühlsysteme gilt sinngemäss, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der ersten Offenzeit (t₄), falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 noch innerhalb der ersten positiven Temperaturdifferenz (∆T₁) liegt, dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am tiefsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt, wobei die die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile 10’, 10 offen zu halten, und wobei die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ für eine zweite Offenzeit (t₅) zu öffnen. Bevorzugt wird anschliessend, dass die Steuerung 9 nach Ablauf der zweiten Offenzeit (t₅) dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am tiefsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine dritte Schliesszeit (t₃) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der dritten Schliesszeit (t₃) die Ventile 10’, 10 offen zu halten, und wobei die Steuerung 9 nach Ablauf der dritten Schliesszeit (t₃) den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ für eine dritte Offenzeit (t₆) zu öffnen.
• Des Weiteren wird im Falle von Kühlsystemen bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Offenzeit (t₄, t₅, t₆) tiefer ist als die erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen. Zudem wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Offenzeit (t₄, t₅, t₆) höher ist als die erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu öffnen.
• Die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 könnte die vorbestimmte SOLL-Temperatur 14 überschwingen, d.h. im Falle von Heizsystemen überschreiten oder im Falle von Kühlsystemen unterschreiten.
• Als erste Massnahme für solche Fälle wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, und falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) höher ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen. Für Kühlsysteme gilt sinngemäss, dass falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) tiefer ist als die erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen.
• Als zweite Massnahme und um zu verhindern, dass die IST-Temperatur 13 die vorbestimmte SOLL-Temperatur 14 deutlich überschwingt wird bevorzugt, dass die Steuerung 9 einem Stellglied 22 den Befehl erteilt ein zugeordnetes, in einer gemeinsamen Vorlaufleitung bzw. Vorlaufteilleitung 6 eingebautes Schliessventil 21 zu schliessen und damit den Vorlauf, an dem üblicherweise auch eine Umwälzpumpe 20 angeschlossen ist, zu blockieren. Zudem wird vorzugsweise auch die Umwälzpumpe 20 ausgeschaltet. Sollte die Umwälzung des Temperierfluids 2 von, zu und in den Temperaturanordnungen 5, 5’ durch Konvektion erfolgen, genügt ein Schliessen des Schliessventils 21 zum Blockieren der gemeinsamen Vorlaufleitung bzw. Vorlaufteilleitung 6. Bei Kühlsystemen wird sinngemäss ebenfalls ein zentrales Schliessventil 21 geschlossen.
• Sinngemäss werden entsprechend dem eben vorgestellten Algorithmus bei n Heiz- oder Kühlsträngen 5 maximal n – 1 Ventile 10 während den Schliesszeiten (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) geschlossen. Also werden beispielsweise bei 3 Temperaturanordnungen 5, 5’ ein oder zwei Ventile 10, 10’ und bei 4 Temperaturanordnungen 5, 5’ ein, zwei oder drei Ventile 10, 10’ während den Schliesszeiten (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) geschlossen. Um eine noch feinere, automatische Abstimmung des Temperiersystems 1 (also eines Heiz- oder Kühlsystems) zu erreichen wird vorgeschlagen, dass ein die vorbestimmte SOLL-Temperatur 14 nicht umfassendes und nur Teilbereiche des ersten Temperaturfensters 15 umfassendes, zweites Temperaturfenster 23 definiert und in der Steuerung 9 implementiert wird. Dabei wird das zweite Temperaturfenster 23 als eine zweite positive Temperaturdifferenz (∆T₃) oder als eine zweite negative Temperaturdifferenz (∆T₄) zu der vorbestimmten SOLL-Temperatur 14 definiert.
• Folglich wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die Temperiervorrichtung 3 zum Heizen des Temperierfluids 2 ausgebildet ist, und falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) tiefer ist als die zweite negative Temperaturdifferenz (∆T₄), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu öffnen (vgl. E). Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) innerhalb der zweiten negativen Temperaturdifferenz (∆T₄) liegt, dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am höchsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine n-te Schliesszeit (t_n) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der n-ten Schliesszeit (t_n) die Ventile 10’, 10 offen zu halten.
• Ausserdem wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten, dritten oder nten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) höher ist als die zweite negative Temperaturdifferenz (∆T₄), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen.
• Für Kühlsystem gilt sinngemäss, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) höher ist als die zweite positive Temperaturdifferenz (∆T₃), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu öffnen. Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) innerhalb der zweiten positiven Temperaturdifferenz (∆T₃) liegt, dem Stellglied 11, 11’ derjenigen Temperieranordnung 5, 5’, deren Rücklauftemperatur am tiefsten ist, den Befehl zum Schliessen des Ventils 10, 10’ für eine n-te Schliesszeit (t_n) erteilt, wobei die Steuerung 9 den Stellgliedern 11’, 11 der anderen Temperieranordnungen 5’, 5 den Befehl erteilt während der n-ten Schliesszeit (t_n) die Ventile 10’, 10 offen zu halten. Ausserdem wird bevorzugt, dass die Steuerung 9, falls die vom Raumtemperaturfühler 12 gemeldete IST-Temperatur 13 nach Ablauf der ersten, zweiten oder dritten Schliesszeit (t₁, t₂, t₃) tiefer ist als die zweite positive Temperaturdifferenz (∆T₃), den Stellgliedern 11, 11’ aller Temperaturanordnungen 5, 5’ den Befehl erteilt die Ventile 10, 10’ zu schliessen.
• Sinngemäss werden entsprechend dem eben vorgestellten, verbesserten Algorithmus bei o Heiz- oder Kühlsträngen 5 maximal o-1 Ventile 10 während den Schliesszeiten (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) geschlossen bzw. o Ventile während den Offenzeiten (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) offen gehalten.
• Bevorzugte Schliesszeiten (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) betragen 2 bis 30 Minuten und bevorzugte Offenzeiten (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) betragen 1 bis 20 Minuten, wobei Schliesszeiten von 5 bis 20 Minuten und Offenzeiten von 2 bis 15 Minuten besonders bevorzugt und Schliesszeiten von 10 bis 15 Minuten und Offenzeiten von 5 bis 10 Minuten besonders bevorzugt sind.
• Eine bevorzugte erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁) beträgt 0.1 bis 2 °C, besonders bevorzugt 0.1 bis 1 °C und speziell bevorzugt 0.1 bis 0.3 °C. Eine bevorzugte erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂) beträgt 0.1 bis 4 °C, besonders bevorzugt 0.1 bis 2 °C und speziell bevorzugt 0.1 bis 0.5 °C. Eine bevorzugte zweite positive Temperaturdifferenz (∆T₃) beträgt 0.1 bis 1 °C, besonders bevorzugt 0.1 bis 0.5 °C und speziell bevorzugt 0.1 bis 0.2 °C. Eine bevorzugte zweite negative Temperaturdifferenz (∆T₄) beträgt 0.1 bis 2 °C, besonders bevorzugt 0.1 bis 1 °C und speziell bevorzugt 0.1 bis 0.2 °C.
• Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf entsprechende Vorrichtungsmerkmale.
• Bezugszeichenliste

1

Temperiersystem

2

Temperierfluid

3

Temperiervorrichtung

4

Bauteil

5, 5’

Temperieranordnung

6

gemeinsame Vorlaufleitung gemeinsame Vorlaufteilleitung

6’, 6’’

individuelle Vorlaufleitungsteile

7

gemeinsame Rücklaufleitung gemeinsame Rücklaufteilleitung

7’, 7’’

individuelle Rücklaufleitungsteile

8, 8’

Rücklauftemperaturfühler

9

Steuerung

10, 10’

Ventil

11, 11’

Stellglied

12

Raumtemperaturfühler

13

IST-Temperatur

14

SOLL-Temperatur

15

erstes Temperaturfenster

16

Datenspeicher

17

Rechner

18

Vorlaufverteilerbalken

19

Rücklaufverteilerbalken

20

Umwälzpumpe

21

Schliessventil

22

Stellglied zu 21

23

zweites Temperaturfenster

t₁

erste Schliesszeit

t₂

zweite Schliesszeit

t₃

dritte Schliesszeit

t_n

n-te Schliesszeit

t₄

erste Offenzeit

t₅

zweite Offenzeit

t₆

dritte Offenzeit

t_m

m-te Offenzeit

∆T₁

1. positive Temperaturdifferenz

∆T₂

1. negative Temperaturdifferenz

∆T₃

2. positive Temperaturdifferenz

∆T₄

2. negative Temperaturdifferenz

RL₁

Rücklauftemperatur von 5, 8

RL₂

Rücklauftemperatur von 5’, 8’

SG₁

Schaltsignal für 11

SG₂

Schaltsignal für 11’

• Zusammenfassung
• System zum Temperieren eines Bauteils, wobei das Temperiersystem (1) eine Temperiervorrichtung (3); (n ≥ 2) Temperieranordnungen (5, 5’), die zum Durchleiten eines Temperierfluids (2) durch ein zu temperierendes Bauteil (4) ausgebildet sind; (n ≥ 2) individuelle Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) und (n ≥ 2) Rücklauftemperaturfühler (8, 8’); ein Steuerung (9) mit (n ≥ 2) Ventilen (10, 10’) und Stellgliedern (11, 11’), die zum Einstellen des jeweils zugeordneten Ventils (10, 10’) ausgebildet sind; und einen Raumtemperaturfühler (12) zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur (13) in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils (4) umfasst. Das Temperiersystem (1) verzichtet auf Vorlauftemperaturfühler und eine SOLL-Temperatur (14) für die unmittelbare Umgebung des Bauteils (4) ist vorbestimmbar. Ein die vorbestimmte SOLL-Temperatur (14) nicht umfassendes erstes Temperaturfenster (15) zu der vorbestimmten SOLL-Temperatur (14) ist definierbar und in der Steuerung (9) implementierbar; und durch die Steuerung (9) ist bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der IST-Temperatur (13) in das erste Temperaturfenster (15), den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5) mit einer vorauslaufenden Rücklauftemperatur, der Befehl zum Schliessen des Ventils (10) für eine erste Schliesszeit (t₁) erteilbar ist, wobei durch die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) der Befehl erteilbar ist, während der ersten Schliesszeit (t₁) die Ventile (10’) offen zu halten.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 4417941 A1 [0003]
• DE 10057359 C2 [0004]
• DE 19911866 A1 [0005]
• WO 2004/083733 A1 [0006]
• DE 102006061801 A1 [0007]
• WO 2009/072744 A2 [0008]
• WO 2009/069892 A2 [0009]
• DE 19716863 A1 [0010]
• DE 102006052124 A1 [0011]
• WO 2009/063407 A1 [0012]

Claims (16)

1. Temperiersystem (1) zum Durchführen eines Temperierverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (1) umfasst: a) eine zum Heizen oder Kühlen eines Temperierfluids (2) ausgebildete Temperiervorrichtung (3); b) mindestens zwei, d.h. (n ≥ 2) Temperieranordnungen (5, 5’), die zum Durchleiten des Temperierfluids (2) durch ein zu temperierendes Bauteil (4) ausgebildet sind und die über (n ≥ 2) individuelle Vorlaufleitungsteile (6’, 6’’) und über (n ≥ 2) individuelle Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) mit der Temperiervorrichtung (3) verbunden sind, wobei jeder der (n ≥ 2) individuellen Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) einen eigenen Rücklauftemperaturfühler (8, 8’) zum Messen der individuellen Rücklauftemperatur des Temperierfluids (2) aus der entsprechenden Temperieranordnung (5, 5’) umfasst; c) keinen Vorlauftemperaturfühler; und d) eine Steuerung (9), welche in den (n ≥ 2) individuellen Vorlaufleitungsteilen (6’, 6’’) oder (n ≥ 2) Rücklaufleitungsteilen (7’, 7’’) angeordnete Ventile (10, 10’) mit Stellgliedern (11, 11’) umfasst, die zum Einstellen eines Öffnungsgrades des jeweils zugeordneten Ventils (10, 10’) ausgebildet sind, wobei die Steuerung (9) zum Ansteuern der Stellglieder (11, 11’) und zum Ablesen der Rücklauftemperaturfühler (8, 8’) ausgebildet ist und einen Raumtemperaturfühler (12) zum Feststellen und Melden einer IST-Temperatur (13) in einer unmittelbaren Umgebung des Bauteils (4) umfasst; und dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass: i) eine SOLL-Temperatur (14) für die unmittelbare Umgebung des Bauteils (4) vorbestimmbar ist; ii) ein die vorbestimmte SOLL-Temperatur (14) nicht umfassendes erstes Temperaturfenster (15) als erste positive Temperaturdifferenz (∆T₁) für ein Kühlen des Bauteils (4) oder als erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂) für ein Heizen des Bauteils (4) zu der vorbestimmten SOLL-Temperatur (14) definierbar und in der Steuerung (9) implementierbar ist; und iii) durch die Steuerung (9), bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldeten IST-Temperatur (13) in das erste Temperaturfenster (15), den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, der Befehl zum Schliessen des Ventils (10) für eine erste Schliesszeit (t₁) erteilbar ist, wobei durch die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n- 1)] Temperieranordnungen (5’) der Befehl erteilbar ist, während der ersten Schliesszeit (t₁) die Ventile (10’) offen zu halten.
2. Temperiersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) einen Datenspeicher (16) für das Abspeichern von Parametern umfasst, wobei die Parameter ausgewählt sind aus einer Gruppe, die zumindest eine SOLL-Temperatur (14), ein erstes Temperaturfenster (15), ein zweites Temperaturfenster (23), eine erste, zweite, dritte bis n-te Schliesszeit (t₁, t₂, t₃, ..., t_n) und eine erste, zweite, dritte bis m-te Offenzeit (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) umfasst, und dass die Steuerung (9) einen Rechner (17) zum Abrufen und Verarbeiten der Parameter aus dem Datenspeicher (16) und zum Kontrollieren des Temperiersystems (1) umfasst.
3. Temperiersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Vorlaufleitungsteile (6’, 6’’) in einen Vorlaufverteilerbalken (18) münden, wobei der Vorlaufverteilerbalken (18) über eine gemeinsame Vorlaufteilleitung (6) mit der Temperiervorrichtung (3) verbunden ist.
4. Temperiersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Rücklaufleitungsteile (7’, 7’’) in einen Rücklaufverteilerbalken (19) münden, wobei der Rücklaufverteilerbalken (19) über eine gemeinsame Rücklaufteilleitung (7) mit der Temperiervorrichtung (3) verbunden ist.
5. Temperiersystem (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Umwälzpumpe (20) umfasst, die in die gemeinsame Vorlaufteilleitung (6) oder in die gemeinsame Rücklaufteilleitung (7) eingebaut ist.
6. Temperiersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von (n) Temperieranordnungen (5, 5’) ausgewählt ist aus einer Gruppe die (n = 2), (n = 3), (n = 4), und (n = 5) Tempe rieranordnungen (5, 5’) umfasst.
7. Temperiersystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (n) der Temperieranordnungen (5, 5’) definiert ist als (n > 2), wobei die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie bei einem durch eine Temperaturänderung bedingten Eintritt der vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldeten IST-Temperatur (13) in das erste Temperaturfenster (15): a) dem Stellglied (11) einer einzelnen Temperieranordnung (5), deren Rücklauftemperatur den Rücklauftemperaturen aller anderen (n – 1) Temperieranordnungen (5’) in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangeht, den Befehl zum Schliessen des Ventils (10) für die erste Schliesszeit (t₁) erteilt und allen anderen (n – 1) Temperieranordnungen (5’) den Befehl erteilt während der ersten Schliesszeit (t₁) die Ventile (10’) offen zu halten; oder: b) den Stellgliedern (11) der (n – 1) Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperaturen der Rücklauftemperatur einer einzelnen Temperieranordnung (5’) in der Richtung der aktuellen Temperaturänderung vorangehen, den Befehl zum Schliessen der (n – 1) Ventile (10) für die erste Schliesszeit (t₁) erteilt und der einzelnen Temperieranordnung (5’) den Befehl erteilt während der ersten Schliesszeit (t₁) das Ventil (10’) offen zu halten; oder: c) bis zum Erreichen einer Abweichung der IST-Temperatur (13) von 0.3 °C von der Soll-Temperatur (14) gemäss dem Verfahren a) vorzugehen und ab dem Erreichen einer Abweichung der IST-Temperatur (13) von 0.2 °C von der Soll-Temperatur (14) gemäss dem Verfahren b) vorzugehen.
8. Temperiersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie nach Ablauf der ersten Schliesszeit (t₁), falls die Temperiervorrichtung (3) zum Heizen des Temperierfluids (2) ausgebildet ist, und falls die vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldete IST-Temperatur (13) noch innerhalb der ersten negativen Temperaturdifferenz (∆T₂) liegt, den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperaturen am höchsten sind, den Befehl zum Schliessen der Ventile (10) für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt, wobei die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) den Befehl erteilt während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile (10’) offen zu halten.
9. Temperiersystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperaturen am höchsten sind, den Befehl zum Schliessen der Ventile (10) für eine dritte Schliesszeit (t₃) erteilt, wobei die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) den Befehl erteilt während der dritten Schliesszeit (t₃) die Ventile (10’) offen zu halten.
10. Temperiersystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass diese Verfahrensschritte so lange wiederholt werden, bis die Temperiervorrichtung (3) ausgeschaltet oder eine neue SOLL-Temperatur (14) für die unmittelbare Umgebung des Bauteils (4) vorbestimmt und in der Steuerung (9) implementiert wird.
11. Temperiersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie nach Ablauf der ersten Schliesszeit (t₁) den Stellgliedern (11, 11’) aller, d.h. von (n) Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile (10, 10’) für eine erste Offenzeit (t₄) zu öffnen.
12. Temperiersystem (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie nach Ablauf der ersten Offenzeit (t₄), falls die Temperiervorrichtung (3) zum Heizen des Temperierfluids (2) ausgebildet ist, und falls die vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldete IST-Temperatur noch innerhalb der ersten negativen Temperaturdifferenz (∆T₂) liegt, den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperaturen am höchsten sind, den Befehl zum Schliessen der Ventile (10) für eine zweite Schliesszeit (t₂) erteilt, wobei die die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) den Befehl erteilt während der zweiten Schliesszeit (t₂) die Ventile (10’) offen zu halten, und wobei die Steuerung (9) nach Ablauf der zweiten Schliesszeit (t₂) den Stellgliedern (11, 11’) aller (n) Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile (10, 10’) für eine zweite Offenzeit (t₅) zu öffnen.
13. Temperiersystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie nach Ablauf der zweiten Offenzeit (t₅) den Stellgliedern (11) von [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5), deren Rücklauftemperaturen am höchsten sind, den Befehl zum Schliessen der Ventile (10) für eine dritte Schliesszeit (t₃) erteilt, wobei die Steuerung (9) den Stellgliedern (11’) der anderen [1 bis (n – 1)] Temperieranordnungen (5’) den Befehl erteilt während der dritten Schliesszeit (t₃) die Ventile (10’) offen zu halten, und wobei die Steuerung (9) nach Ablauf der dritten Schliesszeit (t₂) den Stellgliedern (11, 11’) aller (n) Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile (10, 10’) für eine dritte Offenzeit (t₆) zu öffnen.
14. Temperiersystem (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie, falls die vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldete IST-Temperatur (13) nach Ablauf der ersten, zweiten, dritten oder m-ten Offenzeit (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) höher ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern (11, 11’) aller (n) Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile (10, 10’) zu schliessen.
15. Temperiersystem (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass sie, falls die vom Raumtemperaturfühler (12) gemeldete IST-Temperatur nach Ablauf der ersten, zweiten, dritten oder m-ten Offenzeit (t₄, t₅, t₆, ..., t_m) tiefer ist als die erste negative Temperaturdifferenz (∆T₂), den Stellgliedern (11, 11’) aller (n) Temperaturanordnungen (5, 5’) den Befehl erteilt die Ventile (10, 10’) zu öffnen.
16. Temperiersystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (9) so programmiert ist, dass diese Verfahrensschritte so lange wiederholt werden, bis die Temperiervorrichtung (3) ausgeschaltet oder eine neue SOLL-Temperatur (14) für die unmittelbare Umgebung des Bauteils (4) vorbestimmt und in der Steuerung (9) implementiert wird.

Images