DE2606535A1 - Temperatursystem - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR..NG. E. HOFFMANN . DIPWNG. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL-ING. W. LEH N D.8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

Anwaltsakte 27 714

Canada Square Management Limited, Toronto / Kanada Temperatursystem

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Temperatursteuerung in einem Gebäude, in dem für die Wärmeenergieübertragung eine zirkulierende Temperatursteuerflüssigkeit verwendet wird. Insbesondere schafft die Erfindung ein Temperatursteuersystem, das einen allmählichen und gesteuerten Wärmeenergieaustausch zwischen einem Wärme-

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energiespeicher, einer außenliegenden Energieübertragungseinheit und einem Gebäudewärmeübertragungsverbraucher ermöglicht, der im folgenden als Wärmeverbraucher bezeichnet ist.

Große Gebäude, beispielsweise vielstöckige Bürohäuser,weisen üblicherweise einen Heiz- und einen Kühlkreis auf, in denen heiße oder kalte Temperatursteuerflüssxgkexten zum Heizen bzw. zum Kühlen des Gebäudes zirkulieren, üblicherweise ist eine Heiz- und Kühlanlage in dem untersten Geschoß, auf dem Dach oder in einem Versorgungsgeschoß zwischen dem untersten Geschoß und dem Dach untergebracht.Diese Anlage heizt die heiße Temperatursteuerflüssigkeit auf und kühlt die kalte Temperatursteuerflüssigkeit ab. Zum übertragen der Wärmeenergie zwischen den Temperatursteuerflüssxgkexten und lokalen Räumlichkeiten sind über das Gebäude verteilt eine Mehrzahl von mittels Gebläse angeblasener Rohrschlangeneinheiten angeordnet, welche in den Heiz- und Kühlkreis eingeschaltet sind. In Abhängigkeit davon, ob die jeweilige Räumlichkeit durch die Rohrschlangeneinheiten beheizt oder gekühlt werden soll, wird Wärmeenergie aus der heißen Steuerflüssigkeit entzogen bzw. auf die kalte Steuerflüssigkeit übertragen. Üblicherweise erfordern einige Räumlichkeiten des Gebäudes ein Heizen während andere Räumlichkeiten ein Kühlen erfordern, so daß beide Heiz- und Kühlkreise simultan arbeiten.

Es wird darauf hingewiesen, daß der gesamte von der Heiz- und Kühlanlage angeforderte Energiebedarf von der Summe der indi-

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viduellen Wärmeübertragungsmengen aller Rohrschlangeneinheiten abhängt. Die Einheiten, welche sämtlich zum Heizen dienen, bilden in ihrer Gesamheit einen Wärmeverbraucher des Gebäudes und die Einheiten, welche sämtlich zum Kühlen dienen, bilden in ihrer Gesamtheit einen Kälteverbraucher des Gebäudes. Die Größe des Heiz- und Kälteverbauchers hängt natürlich_rvon der-Außentemperatur des Gebäudes und der Jahreszeit ab. üblicherweise sind aber Wärme- und Kälteverbraücher nicht gleich groß.

Eine Schwierigkeit bei einem Temperatursteuersystem des oben beschriebenen Typs besteht darin, daß eine Heiz- und Kühlanlage Energieübertragüiigsleistungen aufweisen muß, die dön Aügenblicksbelästungen des Heiz- und Kühlverbrauchers proportional sind. Da die Gebäudebelastungen schwanken, wirkt sich dies oft in Leerlaufarbeit aus, weil dann der Kühlkreis dazu verwendet wird, dem Gebäude die Energie zu entziehen, welche ihm vorher durch den Heizkreis zugeführt wurde, und umgekehrt. Hinzu kommt, daß der Energieverbrauch der Heiz- und Kühlanlage häufig während Zeiten der Spitzenentnahme von Energie, wenn der Preis für die dem Gebäude zugeführte Energie am höchsten ist, extrem groß ist.

Einige dieser Schwierigkeiten können durch Schaffen eines Gebäudeheiz- und -kühlsystems überwunden werden, das einen Energiespeicherbehälter zum Speichern von Wärmeenergie aufweist, die sonst auf andere Weise verschwendet würde. Ein derartiges System ist in der Patentanmeldung P beschrieben und beansprucht, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung angemeldet wurde.

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Die Erfindung schafft ein Temperatursteuersystem für ein Gebäude, welches einen Energiespeicherbehälter mit Ladekapazität aufweist, um Energie einem Gebäudeverbraucher zuzuführen oder Energie aus dem Gebäudeverbraucher zu entziehen. Diese Energiespeicherkapazität wird gesteuert, damit der Verbrauch von von außen zugeführter Energie möglichst klein gehalten wird und der Verbrauch von gespeicherter Energie möglichst groß ist, Dadurch wird der gesamte Energieverbrauch der Gebäudeheiz- und -kühlanlage reduziert.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur in einem Gebäude zu schaffen, welches einen Wärmeverbraucher aufweist. Das Verfahren umfaßt den Umlauf einer Temperatursteuerflüssigkeit durch das Gebäude, damit Wärmeenergie zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher übertragen werden kann. Die erforderliche, zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher über einen vorbestimmten Zeitraum hin zu übertragende Wärmeenergiemenge wird vorbestimmt. Die Wärmeenergiemenge in der Flüssigkeit wird gemessen und die vorhandene verfügbare, zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher zu übertragende Energie wird bestimmt. Die Wärmeenergie in der Flüssigkeit wird während dem vorgegebenen Zeitraum an einer Stelle abseits von dem Gebäudeverbraucher liegend geändert, wenn die vorhandene verfügbare, zu übertragende Energie geringer ist als die erforderliche zu übertragende Energie, wobei die Änderung um einen solchen Betrag durchgeführt wird, daß die gesamte verfügbare zu übertragende Energie, so wie sie sich über den vorgegebenen Zeitraum geändert hat, mindestens genau

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so groß ist wie die erforderliche zu übertragende Energie. Die Strömung der Flüssigkeit wird gesteuert, so daß die vorhandene verfügbare:übertragende Energie um einen Betrag verbraucht wird, der proportional der Differenz aus dem Betrag der Energieübertragung zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher und dem Betrag der Änderung ist.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Gebäudes geschaffen wird, welches einen Wärmeverbraucher, einen eine Temperatursteuerflüssigkeit enthaltenden Temperatursteuerkreis und eine mit dem Steuerkreis in Verbindung stehende Wärmespeichereinrichtung aufweist. Das Verfahren umfaßt den Umlauf der Temperatursteuerflüssigkeit durch den Temperatursteuerkreis, um Wärmeenergie zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher zu übertragen. Der Betrag der erforderlichen zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher über einen vorgegebenen Zeitraum hin zu übertragenden Wärmeenergie wird vorbestimmt. Der Betrag der Wärmeenergie in der Speichereinrichtung wird gemessen und die vorhandene verfügbare zwischen der Speichereinrichtung und der Flüssigkeit in dem Steuerkreis zu übertragende Energie wird bestimmt. Die Wärmeenergie in der Flüssigkeit wird während dem vorgegebenen Zeitraum an einer Stelle zwischen der Speichereinrichtung und dem Gebäudeverbraucher geändert, sofern die vorhandene verfügbare zu übertragende Energie geringer ist als die erforderliche zu übertragende Energie, wobei die Änderung um einen solchen Betrag durchgeführt wird, daß die gesamte verfügbare zwischen dem Gebäudeverbraucher und der Flüssigkeit über den vorgegebenen Zeitraum hin zu übertragende Wärmeenergie mindestens genauso groß ist wie die erforder-

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liehe während dem vorgegebenen Zeitraum zu übertragende Energie. Die Strömung der Flüssigkeit in der Speichereinrichtung wird gesteuert, so daß die vorhandene verfügbare zu übertragende Energie um einen Betrag verbraucht wird, der proportional der Differenz aus dem Betrag der Energieübertragung zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher und dem Betrag der Änderung ist.

Ein noch anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Vorrichtung zum Steueren der Temperatur in einem Gebäude geschaffen wird, welches einen Temperatursteuerkreis mit einem eingeschalteten Wärmeverbraucher, eine Wärmeenergiespeichereinrichtung und zum übertragen der Wärmeenergie zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher eine zirkulierende TemperatürSteuerflüssigkeit aufweist. Die Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Messen des Betrages der Wärmeenergie in der Flüssigkeit und zum Bestimmen der vorhandenen verfügbaren zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher zu übertragenden Energie und eine Einrichtung zum Vorbestimmen des Betrages der zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher über einen vorgegebenen Zeitraum hin zu übertragenden Wärmeenergie. Zwischen der Speichereinrichtung und dem Gebäudeverbraucher ist eine Energieübertragungseinheit in dem Steuerkreis angeordnet, durch welche die Wärmeenergie in der Flüssigkeit geändert werden kann. Mit der Übertragungseinheit steht eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung der Übertragungseinheit in Verbindung, so daß, wenn die vorhandene verfügbare zu übertragende Energie geringer ist als die erforderliche zu übertragende Energie, die Übertragungseinheit die Wärmeenergie der Flüssigkeit in dem

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Steuerkreis um einen solchen Änderungsbetrag ändert, daß die gesamte verfügbare zu übertragende Energie mindestens genauso groß ist wie die erforderliche über den vorgegebenen Zeitraum zu übertragende Energie. In dem Steuerkreis ist zum Steuern der Zirkulation der Flüssigkeit eine Steuereinrichtung angeordnet, so daß die vorhandene verfügbare zu übertragende Energie um einen Betrag verbraucht wird, der proportional der Differenz aus dem Betrag der Energieübertragung zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher und dem Änderungsbetrag durch die Übertragungseinheit ist.

Die Erfindung schafft somit insgesamt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur in einem Gebäude, welches einen Wärmeverbraucher, einen eine Temperatursteuerflüssigkeit zum Übertragen von Wärmeenergie auf oder zum Entziehen von Wärmeenergie aus einem Gebäudeverbraucher enthaltenden Temperatursteuerkreis und einen Wärmeenergiespeicherbehälter zum Speichern von Wärmeenergie aufweist. Zwischen dem. Speicherbehälter und der Flüssigkeit in dem Steuerkreis wird in günstigsten Augenblicken Energie übertragen, um die von außen zuzuführende Energie zu reduzieren, welche zur Steuerung der Gebäudetemperatur erforderlich ist. Der Betrag der erforderlichen auf den Gebäudeverbraucher während einem vorgegebenen Zeitraum zu übertragende!oder von diesem zu entziehende! Energie wird auf Grund von Belastungsdurchschnitten vorbestimat Der Betrag der Energie in dem Wärmespeicherbehälter wird gemessen, um den Betrag der vorhandenen verfügbaren zwischen dem Gebäudeverbraucher und dem Wärmespeicherbehälter zu übertragenden Energie zu bestimmen. Mit dem Steuerkreis steht eine Übertragungseinheit in Verbindung, um die Wärmeenergie in der Flüssigkeit über den vorgegebenen Zeitraum zu ändern, so daß die gesamte verfügbare zu übertragende Energie mindestens genauso groß ist wie die erforderliche zu übertragende Energie.

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Schließlich wird die vorhandene verfügbare auf den Wärmespeicherbehälter zu übertragende oder auas diesem zn entziehende Energie durch Steuern der Flüssigkeitsströmung in dem Wärmespeicherbehälter so verbraTichtydaB die Engergie— Speicherkapazität mit einem Betrag in Anspruch genommen wird, der proportional der Differenz zwischen dem Verbrauch des Wärmeverbrauchers un dem Änderungsbetrag durch die übertragungseinheit ist. Die nicht unmittelbar erforderliche "Wärmeenergie oder Kältekapazität wird in dem Speicherbehälter für eine spätere Verwendung während des vorgegebenen Zeitraum gespeichert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand eines Beipieles mit Bezug auf die zugehörige Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines einfachen Temperatursteuersystems zum Heizen oder Kühlen eines Gebäudes,

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer typischen täglichen Heiz- oder Kälteverbrauchskurve für ein Gebäude,

Fig. 3 eine Vergrößerung eines Teiles der in Fig. 2 gezeigten graphischen Darstellung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines TemperaturSteuersystemes, welches getrennte Heiz- und Kühlkreise zum Heizen und Kühlen eines Gebäudes aufweist und

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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Teiles des in Fig. 4 dargestellten Systemes, wobei einige alternative oder abgeänderte Rohranschlüsse dargestellt sind.

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Temperatursteuersystem für ein Gebäude, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Das TemperaturSteuersystern 10 umfaßt einen Wärmeverbraucher 12 und einen Temperatursteuerkreis 14, in welchem eine Temperatursteuerflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in Richtung des Pfeiles A durch die Förderleistung einer Pumpe 16 zirkuliert. Der Wärmeverbraucher 12 verkörpert alle Wärmeverlustquellen in einem Gebäude, wenn das Gebäude geheizt wird, und er verkörpert alle Wärmegwimquellen in dem Gebäude, wenn das Gebäude gekühlt wird. Die Wärmeenergie wird zwischen dem Wärmeverbraucher 12 und der TemperaturSteuerflüssigkeit in dem Steuerkreis 14 übertragen, wenn das Gebäude entweder gekühlt oder beheizt wird.

Das TemperatürSteuersystern 10 umfaßt auch eine Energieübertragungseinheit 18 zum Übertragen von Wärmeenergie auf die Temperatursteuerflüssigkeit oder zum Entziehen von Wärmeenergie aus der Temperatursteuerflüssigkeit, was davon abhängt, ob die gesamte Energie des Temperatursteuersystems vergrößert oder verringert werden muß. Das Temperatursteuersystem 10 umfaßt ferner einen mit dem Steuerkreis 14 über einen Wärmetauscher 22 in Verbindung stehenden Energiewärmespeicher 20. Die Temperatursteuerflüssigkeit wird in dem Wärmespeicherbehälter 20 gespeichert und durch die Leistung einer Pumpe 26 in einem Steuerkreis 24 (und durch den Wärmetauscher 22) in Richtung der Pfeile B zirkuliert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Wärme durch den Wärmetauscher 22 zwischen der Flüssigkeit im Steuerkreis 14 und der Flüssigkeit im Kontrollkreis

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aufgrund des nebeneinander Herströmens der Flüssigkeiten übertragen wird, sofern ein Temperaturunterschied zwischen den Flüssigkeiten in diesen beiden Kreisen existiert. Der Betrag dieser Wärmeübertragung wird teilweise durch ein Zweiwegesteuerventil 28 reguliert, welches an eine Umgehungsleitung 29 angeschlossen ist, um den Betrag der durch den Steuerkreis 24 und durch den Wärmetauscher 22 hindurchfließenden Wärmespeicherflüssigkeit zu steuern. Durch Steuern des Betrages dieses Wärmeüberganges in dem Wärmetauscher 22 wird, wie ausführlicher weiter unten noch beschrieben werden wird, die Verbrauchsmenge des gesamten Systems an Wärmeenergie zum Heizen oder Kühlen des Gebäudes gesteuert.

Damit sind die maßgebenden Teile des Temperatursteuersystemes 10 beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtung für den Betrieb dieses Systemes zum Steuern der Temperatur eines Gebäudes wird nun im folgenden in einer detaillierteren Beschreibung erklärt. Das Temperatursteuersystem 10 kann entweder zum Heizen oder alternativ zum Kühlen des Gebäudes betrieben werden. In jedem der beiden Fälle ist aber der Betrieb des Systems ähnlich. Der Einfachheithalber wird zunächst der Heizbetrieb beschrieben.

Das Temperatursteuersystem 10 arbeitet grundsätzlich auf Tagesbasis, wobei die Temperatursteuerflüssigkeit kontinuierlich durch das Gebäude durch den Kreis 14 zirkuliert. Durch Messen des Mengendurchsatzes und der Temperatur der in den Wärmeverbraucher 12 eintretenden und diesen verlassenden Flüssigkeit in häufigen Intervallen während des Tages kann der Betrag der dem Gebäude während des Tages zugeführten Wärmemenge berechnet werden, was den entsprechenden Fachleuten bekannt ist und

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das weiter Tinten beschrieben werden wird. Diese Information wird als Äusgaegswert gespeichert und dazu verwendet, annäherungsweise die erforderliche Wärmemenge des Gebäudes für einen folgenden vorgegebenen Zeitraum vorherzubestimmen, beispielsweise für den folgenden Tag. Das bevorzugte Verfahren zur Erzielung dieser Vorhersage wird weiter unten beschrieben .

Zusätzlich zu der Vorhersage über die für den folgenden Tag erforderliche Wärmemenge besteht eine andere Maßnahme bei dem Betrieb des Temperatursystems 1O darin, den Betrag der verfügbaren zwischen der Steuertemperaturflüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher am folgenden Tag zu übertragenden Wärmeenergie zu messen. Diese verfügbare Energie wird annähernd durch Messen der im Wärmespeicherbehälter 20 gespeicherten Energie bezogen auf die Flüssigkeitstemperatur im Steuerkreis 14 bestimmt. Die Messung dieser gespeicherten Energie erfolgt durch eine Vorausberechnung der Durchschnittstemperatur der Temperatursteuerflüssigkeit im Wärmespeicherbehälter 20 (diese Temperatur wird im folgenden mit T bezeichnet).

ix.

Eine Mehrzahl von Temperaturfühlern, die durch einen Temperaturfühler 30 repräsentiert sind,· sind gleichmäßig über den üärmespeicherbehälter verteilt, damit die Temperatur einer Mehrzahl von im wesentlichen gleiche Volumen aufweisenden Flüssigkeitszellen gemessen wird. Von den Temperaturen dieser Zellen wird dann der Durchschnitt gebildet, welcher die Durchschnittstemperatur T-. des Wärmespeicherbehälters 2O liefert» Die Temperatur der Steuer-flüssigkeit in dem Steuerkreis 14 wird durch einen Temperaturfühler 32 gemessen, der nahe de» Eingang des Wärmetauschers 22 angeordnet ist- Dies ist üblicher weise die Stelle der geringsten Temperatur in dem Steuerkrexs

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wenn das Temperatursteuersystem 10 als Heizsystem arbeitet. Diese Temperatur wird mit T_ bezeichnet. Sie ist die Temperatur der aus dem Wärmeverbraucher 12 austretenden Steuerflüssigkeit. Durch Bestimmen des Temperaturunterschiedes zwischen den Fühlern 30 und 32 (T -T_), kann die augenblicklich verfügbare auf die Steuerflüssigkeit im Steuerkreis 14 und somit auf den Wärmeverbraucher 12 zu übertragende Wärmeenergie vorausberechnet werden. Grundsätzlich ist diese verfügbare Energie ein Produkt des Temperaturunterschiedes T_-T_, der Flüssigkeitsmenge in dem Wärmespeicherbehälter 2O und des mittleren spezifischen Wärmeinhaltes der Flüssigkeit im Energiespeicherbehälter 20, was für entsprechende Fachleute verständlich ist und das unten auch ausführlicher beschrieben wird.

Ist einmal die vorhergesagte erforderliche und die gemessene verfügbare Energie bestimmt, so gibt die Differenz zwischen diesen beiden Größen den Betrag der von außen zuzuführenden oder zusätzlichen Energie an, die dem Temperatursteuersystem 10 zum Heizen des Gebäudes für den nachfolgenden vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise dem folgenden Tag zugeführt werden muß. Diese von außen eingebrachte Energie wird dann dem Flüssigkeitssteuerkreis 14 über die Energieübertragungseinheit 18 zugeführt, welche die Wärmemenge in dem Steuerkreis an einer Stelle abseits vom Wärmeverbraucher 12 ändert. Die Energieübertragungseinheit 18 führt dem Kreis 14 um einen gesteuerten Betrag während des folgenden Tages (oder eines anderen vorgegebenen Zeitraumes) Energie zu oder trägt Energie bei, so daß am Ende des folgenden Tages die Energieleistung oder der -Zuschuß der Energieübertragungseinheit 18 gleich der erforderlichen Zusatzenergie ist. Ferner erfolgt die zusätzliche Energiezufuhr durch die Energieübertragungseinheit 18 um eine Art Durchschnitts- oder Unterschiedsbetrag (oder

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mehrere Unterschiedsbeträgen) während dem vorgegebenen Zeitraum, so daß große Energieschwankungen oder Zeitabschnitte mit einem hohen Energieverbrauch durch die Übertragungseinheit 18 in Zeiten einer Spitzenentnahme an Energie durch das Gebäude vermieden werden.

Der Energiebeitrag durch die Energieübertragungseinheit 18 auf den Steuerkreis 14 wird durch Regulieren des Temperaturunterschiedes der in die Energieübertragungseinheit 18 einfließenden und diese verlassenden Flüssigkeit im Steuerkreis 14 gesteuert. Die Temperatur der in die Übertragungseinheit 18 einfließenden Steuerflüssigkeit wird während dem vorgegebenen Zeitraum im wesentlichen konstant gehalten und dadurch kann durch Einstellen und Steuern der Temperatur der Steuerflüssigkeit am Ausgang der Energieübertragungseinheit 18 (diese Temperatur ist im folgenden mit T„ - steht für Wassertemperatur - bezeichnet) der erforderliche Temperaturunterschied über die Energieübertragungseinheit 18 hin ermittelt werden, um so das Niveau der für den Steuerkreis 14 gewünschten zusätzlichen Energiezufuhr zu erhalten.

Die Temperatur T wird bestimmt oder auf einen vorgewählten Wert gesetzt, der auf den Betrag der von außen zu liefernden oder zusätzlichen Energie basiert, die dem Steuerkreis 14 hinzugefügt werden muß. In die Vorausberechnung von T_w geht die Temperatur der in die Energieübertragungseinheit 18 eintretenden Steuerflüssigkeit und der Mengendurchsatz durch die Energieübertragungseinheit 18 ein, was weiter unten beschrieben werden wird. Ist de Temperatur T„ einmal gesetzt, kontrolliert ein Temperaturregler 34 am Ausgang der Energieübertragungseinheit 18 die Temperatur der Steuerflüssigkeit im Steuerkreis

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14. Der Temperaturregler 34 reguliert die von außen gelieferte, über die Energxeübertragungseinhext 18 auf den Steuerkreis 14 zu übertragende Wärmeenergie, um die erforderliche Temperatur T„ und somit den erforderlich von außen zugeführten oder zusätzlichen Energiebeitrag oder die Ausgangsleistung der Energieübertragungseinheit 18 zu erhalten.

Mit der Energieübertragungseinheit 18, die"zum Beitragen der erforderlichen zusätzlichen Energie während des folgenden Tages im Betrieb ist, wird der Wärmetauscher 22 dann so gesteuert, daß der Wärmetauscher 22 die vorhandene verfügbare oder gespeicherte Wärmeenergie aus dem Energiespeicherbehälter 22 auf den Steuerkreis 14 um einen Betrag überträgt, der proportional der Differenz ist, welche sich aus dem Betrag der Wärmeübertragung zwischen der Steuerflüssigkeit und dem Ge- · bäudeverbraucher und dem Betrag des Energiebeitrages durch die Energieübertragungseinheit 18 ergibt. Mit anderen Worten, da der Wärmeverbrauch des Gebäudes ansteigt, (d.h. mehr Wärmeenergie in dem Gebäude erforderlich ist) steigt der Verlustbetrag an vorhandener verfügbarer Energie im Energiespeicherbehälter 20, und umgekehrt, so daß der Betrag der gespeicherten oder verfügbaren auf den Gebäudeverbraucher zu übertragenden Energie während der Zeiten des höchsten Wärmebedarfes möglichst groß ist und die vorhandene gespeicherte Energie in einem gesteuerten Vorgang über den vorgegebenen Zeitraum verbraucht wird. Dadurch kann der Energiebeitrag der Übertragungseinheit 18 während dem vorgegebenen Zeitraum eher auf Niveau oder konstant gehalten werden, als daß es schwankt,wenn sich die Wärmebelastung des Gebäudes ändert.Dies führt zu dem Ergebnis, daß die gespeicherte oder verfügbare Energie eher während der Zeiten einer Spitzenentnahme an Energie verbraucht wird,als daß die aufwendigere von außen gelieferte Energie verwendet wire

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welche andererseits über die Energieübertragungseiriheit 18 zugeführt werden müßte.

Der Energiebeitrag des Wärmetauschers 22 auf den Steuerkreis 14 (d.h. der Verbrauch der vorhandenen verfügbaren Energie im Energiespeicherbehälter 2O) wird mit Bezug auf die Temperatur der dem Wärmetauscher 22 verlassenden oder stromabwärts des Wärmetauschers 22 fließenden Flüssigkeit im Steuerkreis reguliert (diese Temperatur wird mit T„ - Wärmetauscher - bezeichnet) . Die Temperatur T₁₃ wird im wesentlichen auf einem

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zweiten vorgewählten Wert (weiter unten beschrieben) während dem vorgegebenen Zeitraum durch einen Temperaturregler 36 konstant gehalten, der das Zweiwegesteuerventil 28 steuert. Wird der Energiespeicherbehälter eingesetzt oder die gespeicherte Energie verwendet,regelt das Zweiwegesteuerventil 28 die Flüssigkeitsäurchflußmenge in dem Steuerkreis 24 _f indem der Betrag .der in der Umgehungsleitung 29 zurückgeführten Flüssigkeitsdurchflußmenge gesteuert wird, so daß sich der Wärmeübergang in dem Wärmetauscher 22 (aus dem Flüssigkeitssteuerkreis 24 auf den Steuerkreis 14) in einem Temperaturunterschied in dem Steuerkreis 14 über den Wärmetauscher 22 hin ausdrückt (dies ist also der tatsächliche Temperaturunterschied über dem Energiespeicher hin). Dieser Temperaturunterschied ist die Differenz zwischen der Temperatur T„ und der Temperatur der in den Wärmetauscher 22 (Temperatur T) eintretenden Steuerflüssigkeit. Mit anderen Worten der Übergang von mehr Wärmeenergie aus dem Steuerkreis 24 auf den Steuerkreis 14 durch eine Vergrößerung der Durchflußmenge im Kreis 24 führt zu einem vergrößerten Temperaturunterschied T„-T über den Wärmetauscher 22 hin.

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Die Temperatur T schwankt oder ändert sich über den vorgegebenen Zeitraum, wenn sich der Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 ändert.. Zum Beispiel wenn der Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 zunimmt, wird mehr Wanneenergie aus dem Steuerkreis 14 durch den Wärmeverbraucher 12 entzogen und dadurch sinkbdie Temperatur T ab- Es ist deshalb ersichtlich, daß, wenn die Temperatur T konstant gehalten wird, mehr Wärmeenergie aus der Flüssigkeit des Steuerkreises 24 auf den Steuerkreis 14 übertragen wird als wenn die Temperatur T_ abnimmt, und umgekehrt. Somit ergibt sich., wenn die Temperaturen T„ und T im wesentlichen konstant gehalten werden, der Energiebeitrag des Wärmetauschers 22 auf den Steuerkreis 24 (oder der Verbrauch der gespeicherten Energie aus dem Energiespeicher 20) um einen Betrag, der proportional dem Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 ist (der seinerseits proportional der Temperatur T ist wenn die Temperatur T konstant ist). Ist die Temperatur T„ nicht konstant, wird die gespeicherte oder verfügbare Energie um einen Betrag verbraucht, der proportional der Differenz aus dem Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 und dem Betrag der zusätzlichen Energiezufuhr über die Energieübertragungseinheit 18 ist.

Es ist ersichtlich, daß der Betrag der vorhandenen verfügbaren Energie, die über den vorgegebenen Zeitraum verbraucht wird, von der Einstellung der Temperatur T„ abhängt, Zum Einstellen oder Steuern der Temperatur T₁₁ sind zwei Verfahren möglich,

ti

jedoch wird daß Verfahren aufgrund seiner Einfachheit bevorzugt, bei dem die Temperatur T_n auf einen festen Wert oberhalb der niedrigsten Temperatur T_ gesetzt wird, die für den folgenden vorgegebenen Zeitraum vorhergesagt wird.(Dieser Wert wird vorhergesagt, wenn der Verbrauch des Gebäudeverbrauchers 12 im vorhinein bestimmt ist, wie es bereits oben beschrieben wurde)- Dieser feste Wert der Temperatur T und das zweite Ver-

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fahren zur Steuerung der Temperatur T„ wird unten ausführlicher beschrieben, aber für den vorliegenden Beschreibungsteil ist es ausreichend, zu wissen, daß, wenn die Temperatur T„ konstant ist, die Verbrauchrate der gespeicherten Energie zu- oder abnimmt, wenn die Temperatur T_ über den vorgegebenen Zeitraum abnimmt bzw. zunimmt, bis der maximale Verbrauchbetrag auftritt, wenn die niedrigste Temperatur T_Q erreicht ist.

Die Arbeitsweise des Temperatursteuersystemes 10 im Kühlbetrieb ist ähnlich dem oben beschriebenen Betrieb, mit der Ausnahme, daß der Wärmeverbraucher 12 nun ein Kälteverbraucher ist und die Temperatursteuerflüssigkeit dazu verwendet wird. Wärmeenergie aus dem Gebäudeverbraucher 12 zu entziehen. Wiederum .wird der Betrag der während dem vorgegebenen Zeitraum (folgender Tag) zu entziehenden Wärmemenge aus einem gespeicherten Wert vorherbestimmt . Ebenso wird der Betrag der vorhandenen verfügbaren aus dem Gebäudeverbraucher auf

die Steuerflüssigkeit oder auf den Energiespeicherbehälter während dem folgenden Tag zu übertragenden Energie bestimmt. Im Kühlbetrieb ist jedoch die Durchschnittstemperatur T_n im

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Energiespeicherbehälter 2O geringer als die Temperatur T_. Diese Stelle ist nun im Normalbetrieb der Ort der höchsten Temperatur im Steuerkreis 14. Aus diesem Grund wird der Temperaturunterschied zwischen den Fühlern 32 und 3O (T_-T_) verwen-

u κ.

det, um die augenblicklich vorhandene verfügbare Wärmeenergie zu bestimmen, die aus der Steuerflüssigkeit im Kreis 14 (und somit aus dem Gebäudeverbraucher 12) auf den Energiespeicherbehälter 20 (über den Steuerkreis 24) übertragen werden kann.

Ist einmal die Wärmeenergie, welche aus dem Gebäudeverbraucher 12 entzogen werden soll im Vorhinein festgelegt und ist die

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verfügbare speicherbare Energie bestimmt, so gibt die Differenz zwischen diesen beiden Werten den Betrag der Energie an, welche nach außen aus dem Steuerkreis 14 während dem folgenden Tag durch die Energieübertragungseinheit 18 (beispielsweise in Form einer Zusatzkühlung) abgegeben werden muß. Die durch die Energieübertragungseinheit 18 erfolgende Wärmeenergieabgabe wird während dem folgenden Tag um einen gesteuerten oder Niveaubetrag durchgeführt, um während der Zeiten einer Spitzenentnahme an Energie durch das Gebäude einen hohen Energieverbrauch zu vermeiden. Ebenso wird der Betrag der Wärmeübertragung auf den Energiespeicherbehälter 20 durch den Wärmetauscher 22 gesteuert, so daß die verfügbare Speicherkapazität um einen Betrag verbraucht wird (beispielsweise wird die Energie auf den Energiespeicherbehälter 20 übertragen), der proportional der Differenz aus dem Betrag der Energieübertragung zwischen dem Gebäudeverbraucher und der Steuerflüssigkeit und dem Betrag der durch die Energieübertragungseinheit 18 zugeführten Kältemenge. Wie im Eeizbetrieb, wird deshalb die Speicherkapazität während der Zeiten einer Spitzenentnahnte an Energie verwendet, wodurch der erforderliche Betrag von außen zugeführter Kälte und von außen zugeführter Energie zur Versorgung des Gebäudes durch die Energieübertragungseinheit 18 reduziert wird.

Wurde bisher das Grundverfahren und die Vorrichtung für den

beschrieben Betrieb des TemperaturSteuersystemes 10^ so werden nun für dieses System einige zusätzliche Betriebsarten kurz beschrieben. Es ist z.B. ersichtlich, daß die im Vorhinein bestimmte erforderliche Energie unter bestimmten Umständen gleich oder geringer als die gemessene verfügbare Energie sein kann. Für

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diesen Fall ist es nicht erforderlich von außen oder eine zusätzliche Energie dem System 1O über die Energieübertxa— gungseinheit 18 zum Heizen oder Kühlen des Gebäudes für den folgenden vorgegebenen Zeitraum zuzuführen. Das System 10 ist dann "freilaufend", da der gesamte Energiebedarf durch den Energiespeicherbehälter 2O zugeführt wird- Diese Situation kann sowohl beim Heiz- als auch beim Kühlbetrieb des Temperatursteuersystemes 10 auftreten.

Es wird auch darauf hingewiesen/ daß, wenn das Temperatursteuersystem als Heizsystem arbeitet, der Wärmeenergieinhalt des Energiespeicherbehälters 20 normalerweise erschöpft ist (z.B. die Temperatur Τ_π ist abgesunken). Natürlich muß

JS.

die Energieübertragungseinheit 18, wenn die verfügbare Energie im Energiespeicherbehälter 20 total erschöpft ist (die Temperatur T ist gleich oder geringer als die Temperatur T), dann die gesamte zum Heizen des Gebäudes erforderliche Energie zuführen. Ähnliche Überlegungen sind zu treffen, wenn das Temperatursteuersystem 10 als Kühlsystem arbeitet. Für diesen Fall steigt die Temperatur T und wenn sie gleich oder größer als die Temperatur T_Q ist_/muß die Energieübertragungseinheit 18 die gesamte für das Kühlen des Gebäudes"erforderliche Energie zuführen.

Um sicher zu gehen, daß für den Betrieb des Temperatursteuersystems 10 eine ausreichende gespeicherte Energie vorhanden ist, ist es ersichtlich, daß das Temperatursteuersystem 10 in umgekehrter Richtung arbeiten kann, um die verfügbare Energie im Energiespeicherbehälter 20 zu vergrößern. Zum Beispiel könnte das Temperatursteuersystem 10 als Kühlsystem arbeiten/ um im Energiespeicherbehälter 20 Wärmeenergie zu speichern. Die-

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se zu speichernde Wärmeenergie wird aus dem Gebäudeverbraucher 12 entzogen (beispielsweise beim Kühlen des Gebäudes). Alternativ dazu könnte die zu speichernde Wärmeenergie unmittelbar aus der Energieübertragungseinheit 18 zugeführt werden. Wenn es während dieses Speichervorganges nicht wünschenswert ist, das Gebäude zu kühlen oder zu heizen, kann eine durch Ventile 40 gesteuerte Umgehungsleitung 38 benutzt werden, so daß die Steuerflüssigkeit im Steuerkreis 14 anstatt durch den Gebäudeverbraucher 12 durch die Umgehungsleitung 38 fließt. Normalerweise ist jedoch das Ventil 40 geschlossen und das Ventil 42 geöffnet, so daß die Temperatursteuerflüssigkeit normalerweise durch den Gebäudeverbraucher 12 hindurchtritt und dort ihre Temperatur geändert wird.

In ähnlicher Weise kann das TemperaturSteuersystem 10 wie ein Heizsystem eingesetzt v/erden, um Wärmeenergie aus dem Energiespeicherbehalter 20 abzuziehen oder alternativ kann die Energieübertragungseinhext 18 benutzt werden, um den Energie'speicherbehälter 20 unmittelbar durch Umgehen des Gebäudeverbrauchers zu kühlen und Wärmeenergie in dem Wärmetauscher 22 aus dem Steuerkreis 24 auf den Steuerkreis 14 zu übertragen. In jedem Fall wird die Temperatur T_n gesenkt und Wärmeenergie aus dem Energiespeicherbehalter 20 abgezogen. Der Energiespeicherbehalter 20 ist deshalb mit Kältekapazität "geladen".

Es kann wünschenswert sein im Energiespeicherbehalter 20 Wärmeenergie zu speichern oder den Energiespeicherbehalter mit Kältekapazität aufzuladen, wenn das Temperatursteuersystem 10 anfänglich gestartet wird. Die üblichere Situation liegt jedoch vor, wenn das Temperatursteuersystem 10 entweder als Heizsystem oder als Kühlsystem über aufeinander folgende vorgegebene Zeiträume benützt wird. Diese Situation tritt

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häufig ein, wenn die vorgegebenen Zeiträume einem Tag- und Nachtbetrieb entsprechen. Das System wird dabei tagsüber zum Kühlen, wobei inzwischen Wärmeenergie in den Energiespeicherbehälter gespeichert wird, und nachts zum Heizen des Gebäudes betrieben, wodurch der Wärmespeicherbehälter mit Kältekapazität für eine Verwendung während dem vorgegebenen Zeitraum, der folgenden Tageszeit, aufgeladen wird.

Im folgenden wird nun der Betrieb des Temperatursteuersystems 10 im einzelnen beschrieben. Dabei ist es hilfreich das Verhältnis der Wärmeübertragung zu der Strömung der Temperatursteuerflüssigkeit in verschiedenen Teilen des Temperatursteuersystems 10 zu betrachten. Wiederum wird das Temperatursteuersystem 10 beschrieben, wenn es im Heizbetrieb eingesetzt wird, soweit nichts anderes angegeben ist. Aber ähnliche Überlegungen gelten auch für den Kühlbetrieb des Systems. Wie oben beschrieben wird die während einem vorgegebenen Zeitraum dem Gebäudeverbraucher 12 zugeführte oder entzogene Wärmeenergie mit Hilfe der Durchflußmenge durch den Wärmeverbraucher 12 und dem Temperaturunterschied über den Verbraucher hin bestimmt (d.i. der Temperaturunterschied T__-T_) . Tatsächlich ist der Betrag der Wärmeübertragungsmenge auf den oder von dem Wärmeverbaucher. Diese Wärmeübertragungsmenge ist ein Produkt des Temperaturunterschiedes über den Wärmeverbraucher hin (T^-T_n), der Durchflußmenge der Steuerflüssigkeit durch den Wärmeverbraucher und der mittleren spezifischen Wärmekapazität der Steuerflüssigkeit. Da die Durchflußmenge durch den Steuerkreis 14 bei der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen gleichförmig vor sich geht (aufgrund des konstanten Ausstoßes der Pumpe 16), kann der Betrag der Wärmeübertragung durch den Wärmeverbraucher

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als ein Produkt des Temperaturunterschiedes über den Verbraucher hin und einer alles abdeckenden Syst einkonstant en ausgedrückt werden, welche durch die Ausbildung des Kreises 14 bestimmt ist (d.s. Rohrgrößen, Durchflußmengen, Steuerflüssigkeit usw.).

Es ist ersichtlich, daß ähnliche Überlegungen sowohl für die Energieübertragungseinheit 18 als auch für den Wärmetauscher 22 gelten. In jedem Fall ist der Betrag der durch diese Elemente auf den Steuerkreis 14 übertragenen oder aus diesem entzogenen Wärmeenergie ein Produkt des betreffenden Zeitintervalls, des Temperaturunterschiedes übet die Elemente hin und dieser alles abdeckenden Systemkonstanten (die im folgenden kurz als "Strömungskonstante" des Systems bezeichnet ist). Da der Betrag der durch das Element in einem beliebigen vorgegebenen Zeitintervall übertragenen Wärmeenergie unmittelbar proportional dem Temperaturunterschied über das Element hin ist, folgt daraus, daß der Wärmeübertragungsbeitrag des Elementes durch Steuern des Flüssigkeitsein- oder -ausgangs (oder beiden) des Elementes gesteuert v/erden kann. Wie oben beschrieben wird der Betrag der Wärmeübertragung die in der Energieübertragungseinheit 18 und dem Wärmetauscher 22 zustande kommt, durch Steuern der Temperatur des Flüssigkeitsausgangs im Steuerkreis 14 stromabwärts von diesen Elementen erzielt. Ist es beispielsweise wünschenswert, daß die Energieübertragungseinheit 18 um einen bestimmten Betrag über einen vorgegebenen Zeitraum Wärmeenergie auf den Kreis 14 überträgt oder von diesem entzieht, dann wird die Temperaturdifferenz, welche dafür über die Energieübertragungseinheit 18 hin erforderlich ist, durch Teilen dieses Energieübertragungsbetrages durch die Strömungskonstante bestimmt. Wenn die Temperatur am Eingang der Energieübertragungseinheit 18 bekannt ist,

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dann kann die erforderliche Temperatur am Ausgang der Energieübertragungseinheit 18 aus diesem vorherberechneten Temperaturunterschied bestimmt werden. Für die entsprechenden Fachleute ist es klar, daß ähnliche Vorausberechnungen durchgeführt werden können, wenn sie für die Bestimmung der Temperatureinstellungen/ der Wärmeübertragungsbeträge und der gesamten Wärmeenergiebeiträge der verschiedenen anderen Elemente in dem Temperatursteuersystem 10 erforderlich sind.

Sind einmal die verschiedenen Temperatureinstellungen für den Betrieb des Temperatursteuersystems 10 in der gewünschten Art durchgeführt (das "Einstellen" dieser Temperaturen wird weiter unten beschrieben), wird die Steuerung des Betrages der Wärmeübertragung, die in der Energieübertragungseinheit 18 und dem Wärmetauscher 22 zustande kommt, wie oben beschrieben, durch Steuern der Temperatur im Steuerkreis 14 des Flüssigkeitsausgangs von diesen Einheiten erzielt. Die Steuerung dieser Ausgangstemperatüren erfolgt in zwei Schritten Zunächst werden die Temperaturen vorgewählt oder gesetzt und dann die gesetzten Temperaturen überwacht und durch Temperaturregler 34,36 auf den gesetzten Niveaus gehalten. Die überwachung und Beibehaltung dieser Ausgangstemperaturen wird mittels konventioneller Temperaturregler 34,36 durchgeführt, vo.n denen jeder eine "gesetzte" Temperatur mit einer "gefühlten" Temperatur vergleicht, und ein entsprechendes Ausgangs· signal erzeugt, wenn ein vorbestimmter Unterschied bei diesen Temperaturen vorliegt. Der Temperaturregler 36 fühlt beispielsweise die Temperatur in dem Steuerkreis 14 der aus dem Wärmetauscher 22 (Temperatur T„) austretenden Steuerflüssigkeit. Beim Betrieb des Temperatursteuersystems 10 im Heizbetrieb, er-

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zeugt der Temperaturregler 36, sofern die "gefühlte" Temperatur T_IT höher als die "gesetzte" Temperatur T„ ist, ein Steuern ti

signal durch die Signalleitung 44 zu dem Ventil 28, und das Ventil 28 vergrößert daraufhin den Durchfluß durch die Umgehungsleitung 29, um so die Strömung in dem Steuerkreis 24 zu reduzieren, wodurch die Wärmeübertragung im Wärmetauscher 22 aus dem Steuerkreis 24 auf den Steuerkreis 14 reduziert wird. Dies geschieht, um die tatsächliche oder gefühlte Temperatur T„ zu senken bis sie die "gesetzte" Temperatur T₁₁ erreicht.

ti ti

In ähnlicher Weise vergrößert das Steuerventil 28, sofern die gefühlte Temperatur T„ verglichen mit der gesetzten Temperatur T„ zu gering ist, den Durchfluß im Steuerkreis 24 ^ so daß die

Wärmeübertragung im Wärmetauscher 22 zunimmt, wodurch die gefühlte Temperatur T„ auf die gesetzte Temperatur T„ ansteigt. Es ist ersichtlich, daß der Temperaturregler 36 und das Steuerventil 28 in einer Weise arbeiten, die ähnlich aber entgegengesetzt zu der geraden beschriebenen ist, wenn das Temperatursteuersystem 10 im Kühlbetrieb arbeitet. Die Wirkungsweise des Temperaturreglers 34 ist ähnlich der des Temperaturreglers 36, in dem der Temperaturregler 34 die Temperatur im Steuerkreis 14 der aus der Energieübertragungseiheit 18 austretenden Steuerflüssigkeit (Temperatur T„) mißt. Wenn die gefühlte Temperatur T_w sich von der gesetzten Temperatur T„ unterscheidet, wird ein Steuersignal durch die Signalleitung 46 übertragen, um den von außen zuzuführenden Energieübertragungsbeitrag der Energieübertragungseinheit 18 zu regulieren oder zu steuern, in^dem die Heiz- oder Kühlleistung der Energieübertragungseinheit 18 (wie unten noch ausführlich beschrieben werden wird) reguliert wird, bis die gefühlte Temperatur T-. mit der gesetzten Temperatur T^ tibereinstimmt.

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Wie bereits beschrieben, besteht einer der ersten Schaltschritte in der Steuerung des TemperaturSteuersystems 10 darin, den Wärmeverbrauch durch den Wärmeverbraucher 12 für den folgenden vorgegebenen Zeitintervall im Vorhinein festzulegen. Die bevorzugte Methode für ein Treffen dieser Vorhersage wird nun im einzelnen beschrieben. In der bevorzugten Ausführungsform ist der vorgegebene Zeitraum, der folgende Tag oder ein Vierundzwanzigstundenzeitabschnitt. Aber dieser Zeitabschnitt ist in einen Tagteil von 5 bis 18 Uhr und eine Nachtteil von 18 bis wiederum 5 Uhr eingeteilt.

Der Betrag der Wärmeübertragung aus dem oder auf den Flüssigkeitssteuerkreis 14 oder auf den oder aus dem Wärmeverbraucher 12 wird gemessen und über den vorgegebenen Vierundzwanzigstundei Zeitraum in zwanzigminütigen Zeitintervallen wiederholt. Wie oben beschrieben ist dieser Betrag der Wärmeübertragung ein Produkt des Temperaturunterschiedes T -T_ und der Strömungskonstante des Systems. In Fig. 2 ist eine Kurve gezeigt, die einen typischen Verbrauchsdurchschnitt 48 repräsentiert, der aus den gemessenen Wärmeübertragüngswerten in diesen zwanzigminütigen Zeitintervallen erzeugt ist. Figur 3 zeigt einen vergrößerten Teil dieser in Fig. 2 gezeigten Kurve. Die Ordinate (vertikale Achse) ist mit dem Buchstaben Q bezeichnet, welcher den Wärmeübertragungsbetrag in . BTU's pro Stunde (British Termal Unit pro Stunde) oder in Kalorien pro Stunde oder anderen üblichen Einheiten (beispielsweise einer in Kanada üblichen Wärmeeinheit, nämlich Kältetonnen. Damit ist die Wärmemenge definiert, die über einen Zeitraum von 24 Stunden eine Tonne Eis zum Schmelzen bringt) repräsentiert. Auf der Abzisse (auf der horizontalen Achse) ist das vorge-

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gebene Vierundzwanzigstunden-Zeitintervall aufgetragen. Jeder der Werte wird aufgetragen, nachdem sein zugehöriges zwanzigminütiges Strömungsinterval1 abgelaufen ist, so daß um 5 Uhr die Kurve 48 eine Darstellung des Verbrauchs des Wärmeverbrauchers 12 für die vorhergehende vierundzwanzigstündige Zeitperiode darstellt.

Die in Fig. 2 dargestellte Verbrauchskurve wird in der Tat für den Zweck erstellt, damit bewertete mittlere Datenwerte für den Wärmeübergangsverbrauch bzw. für den Wärmeverbraucher verwendet werden. Somit stellt die Verbrauchskurve 48 eine im Vorhinein festgelegte graphische Darstellung der Wärmeübertragungsbeträge für den nachfolgenden vorgegebenen Zeitraum. Zusätzlich werden gesonderte Verbrauchskurven

erstellt, damit die Daten -von verschiedenen vorausgehenden Wochentagen und verschiedenen vorausgehenden Samstagen, Sonntagen und Ferientagen - wie weiter unten beschrieben - verwendet werden. Ferner werden gesonderte Verbrauchskurven für das Temperatursteuersystem 10 erstellt, wenn es sowohl im Kühl- als auch im Heizbetrieb arbeitet. Im Ergebnis werden somit vier Verbrauchskurven erstellt, nämlich zwei für den Heizbetrieb (die eine für Wochentage und die andere für Samstage usw.) und zwei für den Kühlbetrieb (die eine für Wochentage und die andere für Samstage usw.). Die Verbrauchskurven oder die Datenwerte für die Erstellung der Verbrauchskurven werden auf den neuesten Stand gebracht und gemäß folgender Gleichung ausgewertet:

^Q Verbrauchskurve = (1 -p) Q_alt + P ^{x Q}strom

wobei: Q , , , ein neuer Wärmeübertragungswert v. Verbrauchskurve ....

(-betrag), der in der Verbrauchskurve verwendet ist,

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Q -. .... ein vorausgehender Wärmeübertragungswert, der in der Verbrauchskurve verwendet ist

Q_gt .. ein gemessener Wärmeübertragungswert für das vorausgehende zwanzigminütige Zeitintervall und

ρ .»♦.... ein Kennwert, in den mit der Wertigkeit 0,4 der Wärmeverbrauch an Wochentagen und mit der Wertigkeit 0,6 der Wärmeverbrauch an Samstagen usw. eingehen,
sind.

Sind einmal die bewerteten mittleren Verbrauchskurven erstellt ,. so kann die Vorhersage der erforderlichen in dem Wärmeverbraucher 12 zu übertragenden Wärmemenge für den nachfolgenden vorgegebenen Zeitraum getroffen werden. Da die Verbrauchskurve 48 die vorhergesagten Wärmeübertragungsverbrauchsbeträge für den nachfolgenden vorgegebenen Zeitraum darstellt, ist es ersichtlich, daß der Betrag der erforderlichen über den Zeitraum auf den Wärmeverbraucher 12 zu übertragenden oder aus diesem zu entziehenden Wärmeenergie graphisch ermittelt oder durch Integration der die Verbrauchskurve 48 wiedergebenden Gleichung berechnet werden kann. Der Einfachheithalber wird jedoch der vorhergesagte Energiebedarf durch eine Vorausberechnung der Energie für jedes zwanzigminütige Zeitintervall angenähert. Der Durchschnittswert des Wärmeübertragungsbetrages am Anfang und Ende des Zeitraumes wird mit dem zwanzigminütigen Zeitintervall multipliziert und diese Beträge werden addiert. Die Summe ergibt dann den gesamten vorhergesagten Energiebedarf.

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Ähnliche Vorausberechnungen können zur Vorhersage oder zur Ermittlung des Verbrauchs des Wärmeverbrauchers 12 für den Rest des Tagteiles des vorgegebenen Zeitraumes oder für den Rest des Nachtteiles dieses Zeitraums durchgeführt werden. Diese "Restteile" des Tages oder der Nacht werden dann der vorgegebene Zeitraum für die nachfolgenden Vorausberechnungen. In jedem Fall wird die gleiche Verbrauchskurve 48 verwendet, aber für die Vorausberechnungen kommen nur noch die einzelnen Datenwerte für den Restteil der vorgegebenen Zeiträume in Frage.

Eine andere Maßnahme des Temperatursteuerkreissystem 10 besteht darin, den Betrag der in der Steuerflüssigkeit vorhandenen verfügbaren auf den Wärmeverbraucher 12 zu übertragenden oder aus diesem zu entziehenden Wärmeenergie zu messen. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Betrag der in der Steuerflüssigkeit vorhandenen verfügbaren Energie durch Messen der Durchschnittstemperatur T_, der Steuerflüssigkeit in dem Wärmespeicherbehälter 20 und der Flüssigkeitsmenge in dem Wärmespeicherbehälter 20 angenähert ermittelt. Die Flüssigkeitsmenge in dem Wärmespeicherbehälter 20 beträgt zwischen 4,55 χ 10 bis 6,82 x 10 dm (1,0 bis 1,5 Millionen Galonen). Die Flüssigkeitsmenge in den Steuerkreisen 14, 24 wird bei der Vorausberechnung der verfügbaren Energie nicht in Betracht gezogen.

Wie oben beschrieben weist der Wärmespeicherbehälter 20 eine Mehrzahl von Temperaturfühlern auf, die zum Messen der Durchschnittstemperatur von Flüssigkeitszellen mit im wesentlichen gleichgroßen Volumina in dem Wärmespeicherbehälter dienen. Die

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Messung der verfügbaren Energie wird unter der Annahme durchgeführt, daß die gesamte Wärmeenergie in jeder Zelle auf die Steuerflüssigkeit im Kontrollkreis 14 übertragen wird, welcher eine Temperatur T_ hat, wo die Übertragung erfolgt (Wärmetauscher 22). Die verfügbare Energie für jede Zelle ist daher ein Produkt des Temperaturunterschiedes zwischen der Temperatur T und der Temperatur einer solchen Zelle, der Flüssigkeitsmenge oder -masse in der Zelle und der mittleren spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit. Die gesamte verfügbare Energie ist dann die Summe der verfügbaren Energie einer jeden Zelle. Das gleiche Ergebnis kann durch Vorausberechnen der Durchschnxttstemperatur T_ der Flüssigkeit in dem Wärmespeicherbehälter 20 erzielt werden und aus dieser Vorausberechnung die gesamte augenblicklich verfügbare Energie mit Bezug auf die Temperatur T .

Ist die vorhergesagte erforderliche Wärmeenergie und die augenblickliche verfügbare Energie ermittelt, so besteht der nächste Verfahrensschritt darin, die erforderlich von außen zuzuführende oder erforderliche zusätzliche dem Steuerkreis 14 über die Energieübertragungseinheit 18 zuzuführende Energie vorauszuberechnen. Ein Ergebnis dieser Vorausberechnung besteht darin, daß die Temperatur T-. gesetzt wird, so daß die Wärmeenergie in dem Steuerkreis 14 durch die erforderliche von außen zuzuführende Energie geändert wird, die über die Übertragungseinheit 18 hinzugeführt oder entzogen wird.

Der Betrag der erforderlichen zusätzlichen dem Steuerkreis 14 hinzuzufügenden oder aus diesem zu entziehenden Energie ist grundsätzlich als Differenz zwischen der vorhergesagten erforderlichen Wärmeenergie und der augenblicklichen oder vorhandenen verfügbaren Energie definiert. Die Totale oder die

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Summe der verfügbaren Energie und der zusätzichen Energie beträgt jedoch vorzugsweise 110 bis 115% des vorhergesagten Energiebedarfs. Das liegt daran, weil die zusätzliche Energie um einiges höher vorausberechnet wird als es bei genauem Einhalten des vorausgesagten Energiebedarfes erforderlich wäre. Der Grund für diesen Überschuß an zusätzlicher Energie besteht darin, daß der tatsächliche Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 höher sein kann als sein vorausgesagter Verbrauch. In diesm Fall könnte ohne diesen Überschuß an zusätzlicher Energie die gespeicherte verfügbare Energie frühzeitig verbraucht sein und zum Abdecken des gesamten Energiebedarfs des Wärmeverbrauchers 12 würde die Energieübertragungseinheit 18 erforderlich sein. Es ist durchwegs unerwünscht, das Temperatursteuersystem 10 mit der Energieübertragungseinheit 18 den gesamten Energiebedarf"des Gebäudes abzudecken, weil diese Betriebsart, wie vorhergehend diskutiert, unwirtschaftlich ist.

Ist der tatsächliche Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 gleich oder geringer als der vorhergesagte Verbrauch des Wärmeverbrauchers, so wird der Überschuß an Wärmeenergie oder Kühlkapazität, die durch die Energieübertragungseinheit 18 erzeugt wurde, einfach in dem Wärmespeicherbehälter 20 gespeichert, und wird somit zur vorhandenen verfügbaren Wärmeenergie oder Kühlkapazität für den Verbrauch in dem nächsten vorbestimmten Zeitraum.

Die Vorausberechnung der erforderlichen zusätzlichen Energie und das Ein
der Formel:

und das Einstellen der Temperatur T_w ergibt sich aus folgen-

A + B = X χ C
wobei A ... die erforderliche zusätzliche Energie,

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B ... die im Energiespeicherbehälter verfügbare Energie,

C ... der vorhergesagte Verbrauch des Wärmeverbrauchers und

X ... 1,10 bis 1,15

B und C haben vorausberechnete zahlenmäßige Werte, und A kann weiter durch folgende Formel ausgedrückt werden:

A = (T„ - T„) χ (Strömungskonstante des Systems Wie oben beschrieben kann ein zahlenmäßiger Wert für die Strömungskonstante des Systems aus dem Massendurchsatz im Steuerkreis 14 berechnet werden. Die Temperatur T„ kann gewählt werden, wie weiter unten beschrieben, oder es kann für die Temperatur T„ ein bereits aus einer vorhergehenden Berechnung bekannter Wert genommen werden. Ist jedoch die Temperatur T„ einmal bestimmt worden, so ist es ersichtlich, daß es einfach ist, die obigen Gleichungen nach T„ aufzulösen, so daß die Summe der verfügbaren Energie und der zusätzlichen durcl: die Energieübertragungseinheit 18 erzeugte Energie 110 bis 115% des erforderlichen oder vorhergesagten Verbrauchs des Wärmeverbrauchers ist.Die Temperatur T-, wird dann für den Be-

. des Temperatursteuersystemes 10 gesetzt und diese Temperatur wird durch den Temperaturregler 34 überwacht und beibehalten.

Wurde einmal die Temperatur T„ gesetzt, so besteht ein weiterer Schritt in der Steuerung des SySternes 10 darin, die Strömung der Steuerflüssigkeit zu steuern, so daß die verfügbare Energie um einen Betrag verbraucht wird, der proportional der zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher 12 übertragenen Energie ist. Wie oben beschrieben, wird, wenn die Einstellung der Temperatur T„ während dem vorbestimmten Zeitraum geändert wird (beispielsweise weil die Vorausberech -

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, -32-

nungen und die Einstellungen, wie unten beschrieben, auf den neuesten Stand gebracht werden), dann die verfügbare Energie um einen Betrag verbraucht, der proportional der Differenz aus dem Betrag der übertragenen Energie zwischen der Flüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher und dem Betrag des Energiezusatzes durch die Energieübertragungseinheit ist. Der Verbrauch der verfügbaren Energie ergibt sich jedoch aus der Vorherbestimmung und Einstellung der Temperatur T„, da dies die Strömung der Steuerflüssigkeit (durch

Xl

den Temperaturregler 36) im Steuerkreis 24 steuert.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Temperatur T„

£1

8° (beispielsweise 8°F bzw. 4,45° C) über (wenn das Temperatur steuersystem 10 im Heizbetrieb arbeitet) oder 8° unter (wenn das TemperaturSteuersystem im Kühlbetrieb arbeitet) der betreffenden untersten bzw. höchsten registrierten Temperatur für T_Q während dem vorhergehenden vorbestimmten Zeitraum. Die Temperatur T„ wird dann in dieser Einstellung für den Rest des vorbestimmten Zeitraumes gehalten. Der Einfachheithalber wird diese unterste oder höchste vorhergehende Temperatur T als Vorhersage der untersten oder höchsten Temperatur T_Q für den nachfolgenden vorbestimmten Zeitraum verwendet. Der Temperaturunterschied von 8° (beispielsweise 8⁰F oder entsprechenden 4,45⁰C) ergibt sich aus den Konstruktionscharakteristiken des Wärmetauschers 22, wobei der Temperaturunterschied von 8° der höchstmögliche Temperaturunterschied ist, damit der Wärmetauscher leistungsfähig arbeitet.

Der Grund für das Setzen der Temperatur T„ zur Erzielung des größtmöglichen Temperaturunterschiedes zwischen der Temperatur T_H und der vorhergesagten äußersten Temperatur T_Q besteht

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darin, daß, wenn diese äußerste Temperatur T erreicht ist, der Wärmetauscher 22 dann die verfügbare Energie auf den Steuerkreis 14 mit dem größtmöglichen Übertragungsbetrag übertragen kann, den der Wärmetauscher 22 und der Steuerkreis 24 erzeugen können. Es wird beispielhaft darauf hingewiesen, daß am Anfang des vorbestimmten Zeitraums, wenn das Temperatursteuersystem im Heizbetrieb arbeitet, die Temperatur T üblicherweise wesentlich höher als die kleinstmögliche Temperatur ist, die T₀ später in dem vorbestimmten Zeitraum erreicht, weil der Wärmeübertragungsbetrag in dem Gebäudeverbraucher 12 wesentlich unter dem größtmöglichen für den vorgegebenen Zeitraum liegt. Der Temperaturunterschied T„ -T ist daher gering und der Verbrauch von verfügbarer Energie niedrig. Sobald während dem vorgegebenen Zeitraum der Wärmeübertragungsbetrag in dem Gebäudeverbraucher 12 ansteigt, sinkt die Temperatur T_ und der Temperaturunterschied T₀. -T_ steigt, so daß die

U il U

verfügbare Energie im Verhältnis von dem Übergang an Energie auf den Gebäudeverbraucher verwendet wird. Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn die Temperatur T„ konstant ist, die Temperatur T_Q den tatsächlichen Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 wiedergibt und die verfügbare Energie um einen Betrag verbrauchi wird, der proportional dem tatsächlichen Verbrauch des Wärmeverbrauchers 12 ist.

Es ist ersichtlich, daß andere Verfahren zum Setzen der Temperatur T„ angewandt werden können, die ein Proportionalitätsverhältnis zwischen dem Gebrauch der verfügbaren Energie und dem tatsächlichen Verbrauch durch den Wärmeverbraucher herstellen. Ein solches Verfahren wird unten kurz beschrieben. Dies schließt ein periodisches Nachsetzen der Temperatur

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T über den vorgegebenen Zeitraum hin ein, so daß Änderungen des Temperaturunterschiedes T„ -T₀ den Änderungen des in diesem Augenblick durchströmten Wärmeverbrauchers 12 während dem periodischen Zeitintervall entsprechen.

Sini die beschriebenen verschiedenartigen Schritte im Betrieb des Temperatursteuersystems 10 erfolgt, ist es erforderlich, kurz die Inbetriebnahme-Einstellungen oder anfänglichen Einstellung am Anfang des Betriebes des Systemes zu betrachten. Zunächst wird bei der Inbetriebnahme kein gespeicherter Wert vorhanden sein, aus dem eine Verbrauchskurve und eine Vorhersage des erforderlichen Verbrauchs des Wärmeverbrauchers 12 abgeleitet werden kann. Für die betreffenden Fachleute ist es jedoch ersichtlich, daß Schätzungen des Verbrauchs des Gebäudeverbrauchers in dem Augenblick durchgeführt werden können bzw. durchgeführt werden, wenn die Temperatursteuereinrichtung des Gebäudes ausgelegt wird. Diese Schätzungen können im Betrieb des Temperatursteuersystems 10 verwendet werden, bis genug tatsächliche Daten für die Erstellung der gewünschten Verbrauchskurven vorliegen. Zweitens hängt der Betrag der verfügbaren Energie, die für den anfänglichen Betrieb des Temperatursteuersystems 10 in dem Energiespeicherbehälter 20 vorhanden oder erforderlich ist, natürlich von Dingen wie der Temperatur des zum Auffüllen des Energiespeicherbehälters 20 verwendeten Wassers und dem geschätzten Verbrauch des Gebäudeverbrauchers ab. (die Jahreszeit oder die -Tageszeit). Wenn nicht ausreichend verfügbare Energie vorhanden ist, ist es erforderlich, das Temperatursteuersystem 10 im Speicherbetrieb oder im Ladebetrieb arbeiten zu lassen, damit die verfügbare Energie vor dem Starten des tatsächlichen Betriebes aufgespeichert wird.

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Das Setzen der Temperatur T beim Start, so daß die erforderliche zusätzliche Energie dem Steuerkreis 14 hinzugefügt oder aus diesem entzogen wird, ist angemessen frei. Wiederum wird eine Schätzung für den vorhergesagten Verbrauch des Gebäudeverbrauchers erfolgen. Die Temperatur T kann in der üblichen Weise gemessen werden. Für die Temperatur T wird jedoch ein Wert aus einer Schätzung der vorhergesagten äußersten Temperatur T geschätzt.

Sind einmal die anfänglichen Einstellungen erfolgt, kann das TemperaturSteuersystem 10 gestartet werden. Mit der Annahme, daß die Systemteile geeignet ausgelegt worden sind, wird sich irgend ein Fehler bei den geschätzten Werten üblicherweise in einem Überschuß oder Ausfall an verfügbarer Energie ausdrücken, wird während dem nächsten vorgegebenen Zeitraum akkommodiert.

Nach dem Start des Temperatursystemes 10 tritt der normale Betrieb des Systemes ein. Wie oben beschrieben, werden am Anfang eines vorgegebenen Zeitraumes die Vorausberechnungen durchgeführt und die Temperaturen T„ und T gesetzt. In Verbindung mit diesen Vorausberechnungen und der Häufigkeit, mit denen die Einstellungen durchgeführt werden, sind jedoch noch einige zusätzliche Details zu betrachten.

Erstens, wenn das System während einem Werktag in Betrieb genommen werden soll, wird die Verbrauchskurve für die vorhergehenden Werktage verwendet, um die erforderliche Energie im Vorhinein zu bestimmen. In ähnlicher Weise wird die entsprechende Verbrauchskurve für diese Vorhersage verwendet, wenn das System an einem Samstag, Sonntag oder an einem Ferientag in Betrieb genommen wird. Ferner wird entweder die Heiz- oder die

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Kühlverbrauchskurve verwendet, was davon abhängt, ob das Temperatursteuersystem 10 im entsprechenden Heiz- oder Kühlbetrieb eingesetzt werden soll. Die zusätzlichen oder verschiedenen Verbrauchskurven für Werktage und Samstage, usw» werden verwendet, um die Genauigkeit des vorausgesagten Verbrauchsbedarf zu vergrößern.

Zweitens werden die Vorausberechnungen auf den neuesten Stand gebracht und die Temperatureinstellungen werden periodisch in zwanzigminütigen Zeitintervallen über den vorgegebenen Zeitraum hin nachgestellt. Es wird beispielsweise jede zwanzig Minuten eine Vorhersage aus der angenäherten Verbrauchskurve des erforderlichen Wärmeübertragungsverbrauches für den Rest des vorgegebenen Zeitraumes gemacht {d.h. der vorgegebene Zeitraum wird durch das zwanzigminütige periodische Zeitintervall reduziert oder verkleinert). Ein neuer Wert für die vorhandene verfügbare Energie wird basierend auf den strömungsabhängigen Temperaturen T_ und T bestimmt. Ebenso wird eine neue Vorausberechnung für die zusätzliche Energie durchgeführt und die Temperatur T„ wird in Abhängigkeit von dieser Vorausberechnung nachgestellt. Die Temperatur T„ wird jedoch nicht nachgestellt, außer es hat sich der vorausgehende äußerste Temperaturwert T_ geändert oder diese Temperatur wird üblicherweise auf der Basis des ßtrömungsabhängigen tatsächlichen Verbrauchs des Wärmeverbrauchers, wie unten beschrieben, nächgestellt.

Schließlich ist, wie oben beschrieben, der vorgegebene Zeitraum in einen Tagteil und einen Nachtteil eingeteilt. Die Vorausberechnungen und die Temperatureinstellungen, weiche in iwanzigmintitlgen Zeitintervallen durchgeführt werden* werden durch Verwenden der Vorhersagen über den erforderlichen Verbrauch de*

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Wärmeverbrauchers für den Rest des Tagteiles oder Nachtteiles des vorgegebenen Zeitraumes getan, was davon abhängt, ob die Vorausberechnungen während dem entsprechenden Tag- oder Nachtteil vorgenommen werden. Der Rest des Tag- oder Nachtteiles wird dann zu dem "vorgegebenen Zeitraum" für die

zwanzigminütigen auf den neuesten Stand bringenden Vorausberechnungen .

Es wird darauf hingewiesen, daß die zusätzliche! Vorausberechnungen und Einstellungen, die in zwanzigminütigen Zeitintervallen durchgeführt werden, die Genauigkeit und die Leistungsfähigkeit des Temperatursteuersystems 10 durch häufiges Korrigieren eines Fehlers zwischen den vorhergesagten und tatsächlichen Wärmeübertragungsbeträgen in dem System vergrößern.

In Fig. 4 ist eine schemati-sche Darstellung einer bevorzugten Aus führungs form eines Temperatursteuersystems dargestellt, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist. Das TemperaturSteuersystern 60 hat ein Heizsystem oder einen Heizkreis 62 und ein gesondertes Kühlsystem oder Kühlkreis 64 zum Heizen bzw. zum Kühlen eines Gebäudes 66, das einen Wärmeverbraucher 68 und einei gesonderten Kälteverbraucher 70 aufweist. Der Heiz- und der Kühlverbraucher 68, 70 sind ähnlich dem Gebäudewärmeübertragungsverbraucher 12 in Fig. 1, mit der Ausnahme, daß diese Verbraucher 68 bzw. 70 alle Quellen eines Wärmeverlustes und eines Wärmegewinnes darstellen, wenn das Gebäude 66 beheizt bzw. gekühlt oder beides wird.

Das TemperaturSteuersystem 60 kann in einem typischen mehrstöckigen Bürogebäude oder ähnlichem verwendet werden, wobei üblicherweise zu allen Zeiten beides, nämlich ein Wärme- und

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ein Kälteverbrauch stattfindet. Im Winter beispielsweise erfordern die Außenzonen oder die Peripherie des Gebäudes üblicherweise ein Heizen/ während die inneren Kernflächen des Gebäudes ein Kühlen erfordern. Im Sommer erfordert die Peripherie des Gebäudes üblicherweise ein Kühlen, während die Kernzonen ein Heizen erfordern. Es ist jedoch zu gewissen Zeiten des Tages oder des Jahres möglich, daß nur ein Heizen oder nur ein Kühlen erforderlich ist. Das Temperatursystem 60 ist so ausgelegt, daß für verschiedene Kombinationen der Gebäude-Heiz- oder -Kühl-Erfordernisse Vorsorge getroffen ist, wie es unten beschrieben wird.

Der Heizkreis 62 und der Kühlkreis 64 sind beide ähnlich dem vereinfachten Temperatursteuerkreissystem 10, das in Fig. 1 dargestellt ist. Der Heizkr-eis 62 ist jedoch nur für einen Heizbetrieb und der Kühlkreis 64 ist nur für einen Kühlbetrieb berechnet. Der Heizkreis 62 umfaßt einen Temperatursteuerkreis 72, in welchem eine Temperatursteuerflüssigkeit (beispielsweise Wasser) in Richtung der Pfeile A durch eine Pumpe 74 zirkuliert. In ähnlicher Weise, umfaßt der Kühlkreis 64 einen Temperatursteuerkreis 76, in dem eine Temperatursteuerflüssigkeit in Richtung der Pfeile B durch eine Pumpe zirkuliert.Das Temperatürsteuersystem 60 weist auch eine Wärmeübertragungseinheit 80 auf, die mit den Steuerkreisen 72,76 in Verbindung steht, und die einen Kühler 82 und einen Kondensator 84 aufweist. Die Energieübertragungseinheit 80 ist einer üblichen Klimaanlage ähnlich, bei der während des Betriebes Wärmeenergie abgepumpt oder von dem Kühler 82 auf den Kondensator 84 übertragen wird. Der Kühler 82 ist eine Kühlquelle und wenn die Energieübertragungseinheit 80 im Betrieb ist, entzieht der Kühler 82 Wärmeenergie aus dem Steuerkreis 76. Der Kondensator

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84 ist eine Heizquelle und wenn die Übertragungseinheit 80 in Betrieb ist, kann der Kondensator 84 dem Steuerkreis 72 Wärmeenergie ihinzugeben.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Kondensator 84 dem Steuerkreis 72 nicht notwendigerweise in allen Augenblicken, in denen die Übertragungseinheit 80 in Betrieb ist. Wärmeenergie hinzugibt. Der Kondensator 84 ist in zwei Teile aufgeteilt,

in

nämlich¹einen. Wärme zurückgewinnenden Teil oder Klarwasser-Kondensator 86 und in"einen Kühlturm oder Schmutzwasser-Kondensator B8. Der kombinierte Kondensator 84 ist mit einem Satz von Temperatursteuerungen 90 versehen, welche so eingestellt sein können, daß die durch die übertragungseinhe'it 80 erzeugte Wärmeenergie nur zu dem Klarwasser-Kondensator 86 oder zu beiden, dem Klarwasser-Kondensator 86 und dem Schmutzwasser-Kondensator 88 gelenkt wird. In oder auf dem Gebäude 66 ist ein Kühlturm 92 vorgesehen. Außerdem ist ein Kühlturmkreis 94 vorgesehen, durch den die TemperatürSteuerflüssigkeit durch eine weitere Pumpe 96 gepumpt wird. Diese Steuerflüssigkeit tritt durch den Schmutzwasser-Kondensator 88 hindurch und die zu dem Schmutzwasser-Kondensator 88 durch die Temperatursteuerungen 90 gelenkte Wärmeenergie wird auf die Steuerflüssigkeit und dann auf die Atmosphäre im Kühlturm 92 übertragen. Somit wird, wenn die Energieübertragungseinheit 80 mehr Wärmeenergie erzeugt als in dem Heizkreis 62 verbraucht werden kann, dieser Überschuß an Wärmeenergie auf die Steuerflüssigkeit im Kühlturmkreis 94 umgeleitet, damit sie an die Atmosphäre im Kühlturm 92 abgegeben wird.

Pas TemperaturSteuersystem 60 weist auch einen Energiespeicherbehälter 98 auf, der drei gesonderte Kammern 101,102 und 103 , aufweist. In der bevorzugten Ausführungsform fassen die Kammern 101 und 103 -typischerweise annähernd 1.591,09 χ 1O^a dm³ {350 χ 10* €alonen) und die Kammer 102 faßt 3.636,77 χ 10* am* (800

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χ 10³ Galonen) an Temperatursteuerflüssigkeit. Der Heizkreis 62 umfaßt einen Wärmetauscher 104 und der Kühlkreis 64 umfaßt ebenso einen Wärmetauscher 106. Die Temperatursteuerflüssigkeit im Energiespeicherbehälter 98 zirkuliert über entsprechende Steuerkreis 108, 110, welche entsprechende Pumpen 112, 114 aufweisen, durch die Wärmetauscher 104,106.

Es sind eine Mehrzahl von Zweiwegeventilen 116 und entsprechend zugeordneten Rohrleitungen vorgesehen,.so daß entweder der Steuerkreis 108 oder der Steuerkreis 110 mit einem beliebigen oder mit mehreren der drei Energiespeicherkammern 101,102 und 103 verbunden werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform werden nur die Kammern 101 und 102 im Zusammenhang mit dem Heizkreis 62 verwendet, wohingegen alle drei Kammern im Zusammenhang mit dem Kühlkreis 64 verwendet werden können. Die Reihenfolge und die Bedingungen unter welchen jede dieser Kammern entweder im Zusammenhang mit dem Heiz- oder Kühlkreis 62 bzw. 64 verwendet wird, wird weiter unten beschrieben.

Wie im in der Fig. 1 dargestellten Temperatursteuersystem 10 ist der Energiespeicherbehälter 98 mit einer Mehrzahl von Temperaturfühlern 117 veresehen, die in jeder der Kammern 101,102 und 103 zum Fühlen der Temperatur von gleichvolumigen Flüssigkeitszellen in diesen Kammern angeordnet sind. Die einzelnen Temperaturen für jede Kammer werden gemittelt, damit die Durchschnittstemperatur der Flüssigkeit in diesen Kammern (die hier mit Tp-IQ-If ^Tri02 ^unc^ ^TC1O3 ^^r ^^{e Tem}P^eraturen in den Kammern 101, usw. bezeichnet sind). Für die Vorausberechnung der augenblicklich verfügbaren Energie, wie oben für das Temperatursteuersystem 10 beschrieben, erhalten wird. Zusätzlich zu der Vorausberechnung über die vorhandene verfügbare Energie für eine jede

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Kammer können jedoch' vier" andere Vorausberechnungen der ververfügbaren Energie für verschiedene mögliche Konstruktionen der Kammern, wie es weiter unten beschrieben ist, durchgeführt werden.

Der Heizkreis 62 weist ebenfalls eine Umgehungsleitung oder Rohrleitung 118 und ein Zweiwegeventil 120 auf, welches zum Umleiten der Strömung der dem Wärmeverbraucher 68 zugedachten Temperatursteuerflüssigkeit durch die Umgehungsleitung 118 dient. In ähnlicher Weise weist der Kühlkreis 64 eine Umgehungsleitung 122 und ein Zweiwegeventil 124 auf, das zum Umleiten der Strömung der dem Kühlverbraucher 70 zugedachten Temperatursteuerflüssigkeit durch die Umgehungsleitung 122 dient. Wie beim in Fig. 1 dargestellten Temperatursteuersystem 10 werden die Umgehungsleitungen 118,122 verwendet, wenn es wünschenswert ist, Wärmeenergie oder Kältekapazität unmittelbar aus der Energieübertragungseinheit 80 über die entsprechenden Wärmetauscher 104,106 auf den Energiespeicherbehälter 98 zu übertragen. Diese unmittelbare Übertragung von Energie wird dann angewendet, wenn es wünschenswert ist, Wärmeenergie in irgendeiner der Kammern 101,102 oder 103 zu speichern, oder wenn es wünschenswert ist, irgendeine dieser Kammern mit Kälte aufzufüllen. Ferner kann, wenn nur ein Teil der durch die Übertragungseinheit 80 erzeugten Energie (d.h. zum Heizen oder zum Kühlen) erforderlich ist für die Gebäudeverbraucher 68,70, der Überschuß an erzeugter Energie durch die Umgehungsleitungen 118,122 umgeleitet werden. Dies kann beispielsweise dann zutreffen, wenn der Klarwasser-Kondensator 86 mehr Wärmeenergie erzeugt als für den Wärmeverbraucher 68 erforderlich ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird jedoch dieser Überschuß an erzeugter Energie normalerweise eher zu dem Kühlturm 92 abgeleitet als durch die Umgehungsleitung 118 umgeleitet.

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Der Heizkreis 62 kann auch einen Zusatzheizer 126 zum Übertragen von Wärmeenergie auf den Steuerkreis 72 aufweisen. Normalerweise wird jedoch der Zusatzheizer 126 im Temperatur Steuer system 60 nicht verwendet, außer es wurde in dem Kondensator 84 eine nicht ausreichende Wärmeenergie erzeugt. Dies würde nur dann zutreffen, wenn der Kühlkreis 64 nicht mehr zum Kühlen entweder für den Kälteverbraucher 70 oder zum Aufladen des Energiespeicherbehälters 98 erforderlich ist. In diesem Fall würde der Kühler 82 nicht arbeiten und der Kondensator 84 würde keine Wärmeenergie erzeugen.

Der Heizkreis 62 weist einen Temperaturfühler 128 zum Messen der aus dem Wärmeverbraucher 68 austretenden und in den Wärmetauscher 104 (diese Temperatur ist später mit T_o„ bezeichnet) eintretenden Steuerflüssigkeit auf. In ähnlicher Weise weist der Kühlkreis 64 einen Temperaturfühler 130 zum Messen der Temperatur der in den Wärmetauscher 106 eintretenden Steuerflüssigkeit auf (diese Temperatur ist später mit T bezeichnet) . Der Heizkreis 62 hat auch einen Temperaturregler 132 für die Überwachung und Steuerung der Temperatur T „ (d.i. die Temperatur im Wärmetauscher) des Heizkreises und einen Temperaturregler 134 zum Überwachen und Steuern der Temperatur T„„ (d.i. die Temperatur des heizenden Wassers). Der Temperaturregler 132 steuert ein Steuerventil 136 zum Steuern der Flüssigkeitsströmung im Kreis 108 an und der Temperaturregler 134 steuert die Temperatursteuerung 90 an, die zur Steuerung der Wärmeenergie zwischen den Klarwasser- und Schmutzwasser-Kondensatoren 86,88 dient.

Der Kühlkreis 64 hat auch einen Temperaturregler 138 zum über-

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wachen und Steuern der Temperatur T (d.i. die Temperatur Wärmetauscher Kühlkreis) und einen Temperaturregler 140 zum Überwachen und zum Steuern der Temperatur T_„ (d.i. die Temperatur des Kühlwassers). Der Temperaturregler 138 steuert ein Steuerventil 142 für die Steuerung der Flüssigkeitsströmung im Kreis 110 an und der Temperaturregler 140 steuert den Kühler 82 an, um den von außen zuzuführenden oder zusätzlichen Kälteenergiebeitrag oder die Ausgangsleistung des Kühlers zu regulieren oder zu steuern.

Es ist ersichtlich, daß der Betrag der durch den Kondensator 84 erzeugten Wärmeenergie proportional dem Betrag der durch den Kühler erzeugten Kälteenergie ist. Ferner wird, wenn die Temperatur (T_wr,) der in den Kühler eintretenden Steuerflüssig-

rl L^

keit nahe der Temperatur T-. liegt oder gleich dieser Temperatur ist, dann der Kühler 82 wenig bzw. keine Kälte erzeugen und daher wird der Kondensator 84 wenig oder keine Wärmeenergie erzeugen. In diesem Fall kann es erforderlich sein, den Zusatzheizer 126 einzuschalten, um so die erforderliche Wärmeenergie für den Gebäudeverbraucher 68 zu erzeugen.

Wurde bisher die Vorrichtung für den Betrieb des Temperatursteuersystems 60 beschrieben, so wird nun kurz das Verfahren des Betriebes dieses Systems beschrieben. Alles in allem ist der Betrieb des System 60 dem des Systemes 10 nach Fig. 1 sehr ähnlich. Es werden sowohl für Heiz- und Kühlkreis 62 bzw.64 bewertete Durchschnittsverbrauchskurven erstellt, die auf den entsprechenden Temperaturunterschieden T^-T₀ und T „-T und auf den Strömungskonstanten der Steuerkreise basieren, die für jeden Steuerkreis berechnet werden.Diese Verbrauchskurven ·

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werden zur Vorhersage des erforderlichen Betrags an zwischen den Gebäudeverbrauchern 68,70 und der Steuerflüssigkeit in dem entsprechenden Steuerkreis 72,76 für den Rest des Tagoder Nachtteiles des nachfolgenden vorgegebenen Zeitraums zu übertragenden Wärmeenergie verwendet. Diese augenblickliche oder vorhandene verfügbare Energie wird für jeden Kreis vorausberechnet. Diese Vorausberechnung basiert auf den Temperaturunterschieden zwischen den entsprechenden Temperaturen T~„ und T_Q und der Durchschnittstemperatur des EnergieSpeicherbehälters Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß für beide Temperaturen T_OH und T_QC sieben verschiedene Vorausberechnungen für die verfügbare Energie für die verschiedenen Energiespeicherbehälter— kammern entweder alleine oder in Kombination durchgeführt werden können, anfänglich wird eine dieser Kombinationen der Energiespeicherkammern ausgewählt, wie unten beschrieben _:, und die Vorausberechnung wird mit dieser Wirkungsweise fortgesetzt.

Ist die erforderliche Energie und die verfügbare Energie für den Heiz- und den Kühlkreis kalkuliert, so kann die Vorausberechnung der zusätzlichen erforderlichen Energie durchgeführt werden, um die Einstellungen für die Temperaturen T™. und T _w zu bestimmen. Die Temperaturregler H 34» 14Ό werden dann auf diese Temperaturen gesetzt und das System 60 wir in Betrieb gesetzt. Wenn es wünschenswert ist, können die Temperaturen T„_H und T₀ nachgestellt werden (d.h. an Stelle von 8° beispielsweise 8⁰F oder .4,45⁰C - über oder unter der vorhergehenden äußersten Temperatur T_„ oder T)» wie unten beschrieben ist.

Es ist ersichtlich» (daß die obigen Vorausberechnungen zu unverträglichen Betriebsbedingungen für den Heiz- und Kühlkreis

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führen könnten. Beispielsweise können die Vorausberechnungen, um die erforderliche verfügbare Energie für jeden Kreis zu ermitteln, besagen, daß der eine oder mehrere der Energiespeicherbehälterkammern gleichzeitig an beide Kreise angeschlossen werden muß bzw. müssen. Wenn dies zutrifft, müssen die Vorausberechnungen für die erforderliche verfügbare Energie unter Verwenden einer anderen Kombination der Energiespeicherbehälterkammern wiederholt werden und es müssen neue Werte für die Temperaturen T „ oder T™. gewählt werden, so daß für eine ausreichende verfügbare Energie eine kompatible Energiespeicherbehälterkammerzuordnung geschaffen wird und eine gültige Betriebsbedingung ausgewählt wird.

Eine weitere Beschreibung der Betriebsweise des Temperatursteuersystems 60 wird unten gegeben. Zunächst wird aber Bezug auf die Fig. 5 genommen, welche einen Teil des modifizierten Tempera tür Steuer systems 60 darstellt, welches eine größere Anpassungsfähigkeit im Betrieb dieses Systems schafft.

Die in dem Temperatursteüersystem 60 gemäß Fig. 5 durchgeführten Änderungen betreffen zusätzliche Rohrleitungen und Ventile, so daß beide Wärmetauscher 104,106 miteinander verbunden werden können oder entweder im Heizkreis 62 oder im Kühlkreis 64 arbeiten. Zusätzlich können die Wärmetauscher 104,106 entweder in Reihe oder parallel zu einem der beiden Kreise 62, 64 geschaltet werden. Der Heiz- und Kühlkreis 62,64 haben entsprechende Umgehungsleitungen 144,146 durch welche der durch entsprechende Zweiwegeventile T48,150 umleitbare Flüssigkeitsstrom fließt. Werden beide Wärmetauscher 104,106 für den einen der Kreise 62,64 (entweder in Reihe oder parallel) verwendet, wird die Flüssigkeit durch die entsprechende Umgehungsleitung 144,146 in den anderen der Kreise umgeleitet.

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Eine Querverbindindung 152 zwischen den Kreisen 62,64 wird verwendet, um die entsprechenden Wärmetauscherausgangsleitungen oder -rohre 153,155 miteinander zu verbinden und eine zweite Querverbindung 154 wird verwendet, um die entsprechenden Wärmetauschereingangsleitungen 157,159 miteinander zu verbinden. In der Querverbindung 152 ist ein Ventil 156 angeordnet, welches normalerweise geschlossen ist, das aber geöffnet ist, wenn die Wärmetauscher 104,106 entweder in Reihe- oder Parallelschaltung arbeiten.

Zusätzlich stehen Umgehungsleitungen 158,160 in den entsprechenden Kreisen 62,64 mit der Querverbindung 154 und den entsprechen den Wärmetauscherausgangsleitungen 153,155 in Verbindung. Die Umgehungsleitungen 158,160 sind an die Querverbindung 154 über entsprechende Zweiwegeventile 162,164 angeschlossen, welche die Flüssigkeitsströmung umlenken, wie aus der Beschreibung weiter unten ersichtlich ist. Schließlich haben die Wärmetauscherausgangsleitungen 153,155 entsprechende Ventile 166,168, die normalerweise geöffnet sind, aber geschlossen sind, wenn die Wärmetauscher in Reihe geschaltet arbeiten.

Werden die beiden Wärmetauscher zum Heizen betrieben, wird die Flüssigkeit im Kühlkreis 64 durch die Umgehungsleitung 146 umgeleitet. Bei einer Serienschaltung fließt die Flüssigkeit durch die im folgenden angegebenen Elemente: Durch die Eingangsleitung 157, den Wärmetauscher 104, die Ausgangsleitung 153, die Querverbindung 152, die Ausgangsleitung 155 (nun eine Eingangsleitung), den Wärmetauscher 106, die Eingangsleitung 159 (nun eine Ausgangsleitung), die Querverbindung 154, die Umgehungsleitung 158 und durch die Ausgangsleitung 153. Bei einer Parallelschaltung fließt die Flüssigkeit durch die im folgenden angegebenen Elemente:

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Durch die Eingangsleitung 157, die Querverbindung 154 und durch die Eingangsleitung 159 ebenso wie durch die Eingangsleitung 157, beide Wärmetauscher 104,106, beide Ausgangsleitungen 153, 155 und durch die Querverbindung 152 zu der Ausgangsleitung 153. Es ist ersichtlich, daß ähnliche Ströme auftreten, wenn beide Wärmetauscher für ein Kühlen in Reihenoder Parallelschaltung verwendet werden.

Sind die Wäraietauscher 104,106 in Reihe oder parallel geschaltet, kann jeder Wärmetauscher mit einer anderen Kammer des Einer giespeieherbehälters verbunden werden und daher kann jeder Wärmetauscher einen .Temperaturunterschied in der durch ihn Jhindurchfließenden Temperatursteuerflüssigkeit erzeugen. Bei der Reihenschaltung sind diese Temperaturunterschiede kumulativ oder additiv, so daß ein totaler Temperaturunterschied von 13 bis 15° (beispielsweise 13 bis 15°F, das entspricht 7,23 bis 8,33°C| erzeugt werden kann (dieser Temperaturunterschied ist vergleichbar mit dem bei einem einzelnen Wärmetauscher, wo dieser Temperaturunterseihied 8° - 8 ⁰F, das sind 4,45 °C beträgt). Bei Parallelschaltung sind die Massendurchsätze kumulativ» wobei der totale Temperaturunterschied der gleiche ist wie für einen einzelnen im Betrieb befindlichen Wärmetauscher. Es wird jedoch, wenn entweder die Reihen— oder Parallelschaltung verwendet werden, eine schnellere Erschöpfung oder eine Mjlaere Beitragsrate an verfügbarer Energie in dem TemperatersteiEtersystem 60 erzeugt.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß viele Änderungen oder Kombinationen der Betriebsbedingungen für das Heizsystem 62 und Kühlsystem 64 möglich sind. Xn der Tat existieren im der bevorzugten Äusführungsform achtundzwanzig Kühlarten rand zwölf Heizarten „ so daß für den entsprechenden Kühl— und Heizkreis"annähernd 92 gültige Betriebsarten für die kombinierten Kreise die jeweilige Wahl getroffen werden kann.

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Einige repräsentative Beispiele von Kombinationen dieser Betriebsarten sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt, wobei die Jahreszeiten, in denen diese Betriebsarten vorzugsweise verwendet werden, durch ein X gekennzeichnet sind (W gleich Winter, F/S gleich Herbst oder Frühling und S gleich Sommer). Die Zahl der Betriebsart wird höher, wenn die Jahreszeit heißer wird (d.h. vom Winter zum Sommer). Das Symbol Hx in der Tabelle steht für "Wärmetauscher" und die Kammern 1o1,1o2 und 1o3 des Energiespeicherbehälters sind entsprechend mit -ff-1 , -ff 2 und #· 3 bezeichnet.

BE TRIEBS	JAHRESZEIT	F/S	S	KÜHLER/ KONDENSATOR	WÄRMETAUSCHER	KÜHL/HEIZ- BETRIEB	KAMMER DES ENERGIESPEI
ART	K			EIN	EINZEL-KÜHLEN EINZEL-HEIZEN	kSlte-aüfföllen heiz-verbrauch	CHERBEHÄLTERS
1	X			EIN	DOPPELT-HEIZEN (parallel)	KÜHLEN-BY-PASS HEIZ-VERBRAUCH	#3 auf HxlO6 η dann #2 auf HxlO4
2	X	X		EIN	EINZEL-KÜHLEN EINZEL-HEIZEN	KALTE-VERBRAUCH WÄRME-SPEICHERN	§1 auf HxI04S #2 auf HxlO6 #3 mit Kälte aufgefüllt
3		X		AUS	EINZEL-KÜHLEN EINZEL-HEIZEN	KÄLTE-VERBRAUCH HEIZ-VERBRAUCH	#3 auf HxI06 #1 auf HxlO4 #2 nicht ver wendet
4	X	X		EIN	EINZEL-KÜHLEN EINZEL-HEIZEN	KÄLTE-VERBRAUCH WÄRME-SPEICHERN	#3 auf hxlO6 #1 auf HxI04 #2 nicht ver wendet
5	X	X		AUS	EINZEL-KÜHLEN EINZEL-HEIZEN	KÄLTE-VERBRAUCH HEIZ-VERBRAUCH	#3 auf HxlO6 Sl auf HxI04 #2 nicht ver wendet
6			X	EIN	EINZEL-KÜHLEN	KÄLTE-AUFFÜLLEN HEIZEN-BY-PASS	#2 dann #3aui HxlO6 #1 auf Hxl04
7		X	X	AUS	EINZEL-KÜHLEN	KÄLTE-VERBRAUCH HEIZEN-BY-PASS	#1 dann #2 dann #3 auf HxlO6
8			X	EIN	DOPPELT-KÜHLEN (Reihe)	KÄLTE-VERBRAUCH HEIZEN-BYrPASS	#2 auf HxlO6 #1 und #3 nui Kälte aufge füllt
• 9		Sl dann #3auf HxlO4 und #2 auf Hx106

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Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß ähnliche Tabellen für verschiedene Betriebsbedingungen für eine Verwendung im Winter, Sommer und Herbst oder Frühling erstellt werden können. Wenn es wünschenswert ist, das Temperatursteuersystem in Betrieb zu setzen, wird die Tabelle für die zugehörige Jahreszeit verwendet, und es wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur aus der Tabelle eine Betriebsart mit einer ähnlichen Betriebsbedingung ausgewählt. Ist einmal diese mögliche Betriebsart gewählt, so werden die Vorausberechnungen, wie oben beschrieben, durchgeführt,und die Temperaturen T__w und T„. bestimmt und gesetzt. Wenn eine nicht ausreichende Speicherkapazität in den Kammern des Energxespeicherbehälters vorhanden ist, um in der gewählten Betriebsart zu fahren, muß eine andere Betriebsart ausgewählt werden und die Vorausberechnungen müssen wiederholt werden bis eine durchführbare Betriebsart ermittelt ist.

Die Reihenfolge der Durchführung der Vorausberechnungen ist die, den Kühlkreis 64 und dann den Heizkreis 62 zu betrachten. Der Grund dafür besteht darin, daß das Temperatursystem 60 grundsätzlich ein Wärmeregeneriersystem ist, d.h. die für das Gebäude 66 erforderliche Kälte wird erzeugt, und was auch immer aus dieser Kälte an Wärmeenergie erzeugt wird, wird entweder zum Heizen des Gebäudes verwendet oder für einen zukünftigen Gebrauch gespeichert. Wenn das TemperaturSteuersystem nicht bereits im Betrieb ist, werden geschätzte Werfe bei den Vorausberechnungen für die Temperaturen T„ und T-. und für den vorhergesagten oder projektierten Kälteverbrauch des Kälteverbrauchers 70 verwendet, andererseits werden tatsächliche Werte und Vorhersagen getroffen, die auf tatsächlichen oder gespeicherten Daten, wie oben beschrieben, basieren. Kurz gesagt wird der Verbrauch des Kälteverbrauchers 70 aus der Kälteverbrauchskurve vorhergesagt, die vorhandene verfügbare übertragende Kälteenergie wird für

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die gemäß der ausgewählten Betriebsart verwendeten Kammern des Kalteenergxespeicherbehälters gemessen oder vorausberechnet, und die Temperatureinstellung T_p„ wird so bestimmt, daß sich ein 10 bis 15%-iger Überschuß an Speicherkapazität ergibt. Ist die ausgewählte Betriebsart betriebsfähig (d.h. es ist eine ausreichende Speicherkapazität vorhanden), so werden ähnliche Kalkulationen für den Heizkreis 62 durchgeführt. Wenn die ausgewählte Betriebsart noch betriebsfähig ist, nachdem die Temperatureinstellungen für den Heizkreis bestimmt sind, wird das Temperatursteuersystem 60 in Betrieb gesetzt. Wenn während der Vorausberechnungen festgestellt wird, daß die ausgewählte Betriebsart nicht betriebsfähig ist, so wird eine andere Betriebsart ausgewählt und die Vorausberechnungsprozedur wird wiederholt. Wenn es nicht möglich ist, eine betriebsfähige Betriebsart zu finden, dann kann das.Gebäude 66 sofern es erforderlich ist durch den Kühler/Kondensator 82,84 gekühlt und geheizt werden, während der Energxespexcherbehälter 98 mit genügend Kältekapazität aufgefülllt wird oder ausreichend Wärmeenergie in dem Energxespexcherbehälter 98 gespeichert wird, um eine betriebsfähige Betriebsart zu unterstützen.

Wie oben beschrieben ist es auch, nachdem die Einstellungen für die Temperaturen T und T bestimmt worden sind, möglich, die Temperatur T„_ und T nachzustellen (anstelle eines Temperaturunterschiedes von 8⁰F - d.s. 4,45⁰C - in Bezug auf die Temperaturen T_„. und T_n-, zu verwenden) , so daß ein miteinander abwechselndes Verfahren für den Verbrauch der verfügbaren Energie im Verhältnis zu der Übertragung von Energie zwischen der Steuerflüssigkeit und dem Gebäudeverbraucher geschaffen wird. Dies kann mit einer Art Vorsteuerung-Vorausberechnung durchgeführt werden, die einige der gespeicherten Daten aus den Verbrauchskurven ver-

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wendet. Diese Vorausberechnung wird anhand eines Beispieles mit Bezug auf den Kühlkreis 64 beschrieben. Für den Heizkreis 62 können aber ähnliche Vorausberechnungen gemacht werden.

Der tatsächliche, augenblickliche Wärmeübertragungsbetrag in dem Gebäudeverbraucher 70 wird unter Verwendung des Temperaturunterschiedes T_nr, - T_,_w in oben beschriebener Weise gemessen. Dieser Betrag wird mit einem ähnlichen Wert für diesen Betrag am Anfang des letzten zwanzigmini" ti gen Zeitintervalls verglichen und es wird eineGradliniandarstellung oder Extrapolation durchgeführt, um einen geplanten Wärmeübertragungsbetrag am Ende des nachfolgenden zwanzigminütigen Zeitintervalls zu erzielen. Am Ende dieses nachfolgenden Zeitintervalls wird,, wenn der tatsächliche Betrag für diesen Zeitpunkt höher als der geplante Betrag für diesen Zeitpunkt ist (d.h. die Temperatur T höher als erwartet ist), die Temperatur T„_c durch die unmittelbare Steuerung des Ventiles 142 im Ergebnis höher "nachgesetzt", um die Strömung im Steuerkreis 110 zu verkleinern, damit der Temperaturunterschied über den Wärmetauscher 106 hin beibehalten wird. In ähnlicher Weise wird, wenn der tatsächliche Betrag geringer als der geplante Betrag ist (die Temperatur T__ ist geringer als erwartet) , die Temperatur T_wr, im Ergebnis durch ein Vergrößern der Strömung im Steuerkreis 110 nach unten geregelt, um den Temperaturunterschied über den Wärmetauscher hin beizubehalten.

Tatsächlich werden in der Vorsteuerung der Temperaturen T„_ und T„_H die Temperaturregler nicht verwendet und die Temperaturen T„_c und T„„ werden nicht "gesetzt" oder "nachgesetzt". Die Steuerventile 136,142 werden unmittelbar im Verhältnis zu dem geplanten Wärmeübergangsbetrag des Gebäudes in Stellung gebracht und, wenn der gemessene Übertragungsbetrag von dem geplanten Be-

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trag verschieden ist_? werden die Steuerventile eingeregelt, um die Strömung in den Steuerkreisen 108,110 zu ändern, damit die Temperaturen T„_ und T„.._f wie oben beschrieben, ansteigen oder fallen. Diese Temperaturen werden nur gemessen oder gefühlt, um zu sehen, ob die erforderliche Einstellung der Temperaturen T„_, und T„„ vorgenommen worden ist.

ilU xlil

Es ist daher ersichtlich, daß die Ausgangsleistung des Zuschusses des Wärmetauschers 106 geändert wird (d.h. die Temperatur Tjrp) / so daß der Wärmetauscher Zuschuß (verfügbare Kühlenergie) weiterhin proportional dem tatsächlichen Verbrauch des Wärmeübertragungsverbrauchers 70 ist, wenn auch der Verbrauch des Wärmeverbrauchers 70 bezogen auf den aus der Verbrauchskurve projektierten Wert zunimmt oder abnimmt. Ist der tatsächliche Kälteverbrauch größer als der vorhergesagte, so wird der erforderliche Kälteüberschuß durch den Kühler 82 erzeugt, weil die Eingangstemperatur T„_ angewachsen ist, während die Temperatur T__w konstant bleibt. Wenn die Temperatur T„ um 8° (8⁰F bzw. 4,45⁰C) unter dem vorhergehenden Tageshöehstwert für die Temperatur T geblieben wäre, könnte dann, wenn der tatsächliche Wärmeübergangsbetrag im Gebäude-tverbraucher 70 weiterhin größer als der vorhergesagte Maximalwert ist, die Temperatur T_Qr über den 8"-Unterschied (8°F bzw. 4,45°C) ansteigen. Der Wärmetauscher 106 würde dann einen konstanten maximalen Kältezuschuß für den Kühlkreis 64 erzeugen. Durch ein Hochstellen der Temperatur T„_c unter Verwendung der Vorsteuerung fährt der Wärmetauscher 106 fort im Verhältnis zu dem Verbrauch des Wärmeverbrauchers Kühlenergie zuzuschießen oder die verfügbare Energie zu verbrauchen, obgüeLch der tatsächliche Gebäudeverbrauch weiterhin deutlich von dem geplanten oder vorhergesagten Verbrauch unterschieden ist.

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Wie oben ausgeführt, werden beliebige größere Unterschiede des tatäschlichen Verbrauchs des Wärmeverbrauchers 70 verglichen mit dem vorhergesagten Verbrauch desselben durch den Kühler 82 absorbiert. Daher muß, wenn der tatsächliche Verbrauch merklich geringer als der vorhergesagte ist, eine geringere äußere Energie durch den Kühler 82 geschaffen werden, weil die gesamte verfügbare Energie in dem Energiespeicherbehälter benutzt werden wird.

Die Vorsteuerung der Temperaturen T₀,, und T„„ ist besonders

WU tin

dort nützlich, wo die Temperatursteuerkreise 76,110 und 72,108 in unmittelbarer Verbindung (nicht wie Wärmetauscher 104,106) stehen oder wo das Temperatursteuersystem 60 computergesteuert ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß,weil die Vorausberechnungen und Einstellungen für das TemperaturSteuersystem 60 alle zwanzig Minuten auf den neuesten Stand gebracht werden, jede beliebige Diskrepanz zwischen den Voraussagungen und der tatsächlichen Leistung des Systems schnell in Erscheinung treten und entsprechende Korrekturen in den Einstellungen vorgenommen werden.

Aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ersichtlich, daß verschiedene Modifikationen an der Vorrichtung und bei dem beschriebenen Verfahren durchgeführt werden können. Die Wärmetauscher 104,106 könnten beispielsweise weggelassen werden, so daß entsprechende Steuerkreise 72,76 in unmittelbarer Verbindung mit entsprechenden Steuerkreisen 108,110 stehen würden. Der Flüssigkeitsdurchsatz in den kombinierten Kreisen könnte dann dadurch reguliert werden, in dem die gewünschte Steuerung über den Verbrauch der verfügbaren

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Energie erfolgt. Diese Durchflußrate könnte durch Ändern der Pumpleistung oder der totalen Durchflußrate in jedem der kombinierten Kreise reguliert werden, oder es könnten Umgehungsleitungen verwendet werden, um den Betrag der Flüssigkeit zu steuern, der aus den Kammern des Energiespeicherbehälters für die Steuerkreise abgezogen wird. In dieser unmittelbaren Koppel-Anordnung könnte es vorteilhaft sein, die Temperaturen der Flüssigkeit in den Steuerkreisen wie auch in dem Energiespeicherbehälter für die Bestimmung der vorhandenen verfügbaren Energie zu betrachten.

Zusätzlich zu oder anstatt einer Steuerung der verschiedenen Temperatureinstellungen in dem Temperatursteuersystem 60 können die Durchflußraten in den Temperatursteuerkreisen 72,76 durch Steuern der Wärmeübertragungsbeträge in dem System reguliert werden, da die Wärmeübertragungsbeträge proportional dem Temperaturunterschied und dem Massendurchsatz sind. Ebenso

en
können die Temper aturemstellung' in dem System 60 erfolgen, in dem abschlägig beliebige änderungen bei den Strömungsraten in dem System vorgenommen werden, die durch Änderungen der verschiedenen Temperatursteuerkreise oder Gebäudeverbraucher bewirkt werden.

Es ist ersichtlich, daß aus den Verbrauchskurven der Wärmeübertragung s verbraucher des Gebäudes auf verschiedene Arten die Vorhersagen getroffen werden können. Zum Beispiel kann ein einfacher Durchschnitt der gespeicherten Daten verwendet werden oder es können verschiedene andere bewertete Durchschnittsformeln verwendet werden. Ebenso können die Daten eines von dem zwanzigminütigen Zeitintervall verschiedenen anderen Zeitintervall gesammelt werden, um genauere oder weniger genauere Vorausberechnungen zu erzielen, je nachdem wie es erwünscht ist. Ebenso können in den Steuerkreisen 72,76 Strömungsfühler verwendet wer-

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den, damit die bei den Vorausberechnungen des vorausgesagten Verbrauchs verwendeten Daten überprüft werden.

Für die Vorausberechnung der verfügbaren Energie kann die Flüssigkeitsmenge und die Temperatur der Flüssigkeit in den verschiedenen Steuerkreisen mit in die Daten des Energiespeicherkreises einbezogen werden, sofern eine noch größere Genauigkeit erwünscht ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Vorausberechnungen und die Steuerung des Temperatursteuerkreises 60 leicht bewerkstelligt werden können^ in dem ein digitaler Rechner oder etwas ähnliches verwendet wird. Wird ein Computer in dem Steuersystem 60 verwendet, dann können die Temperaturregler 132,138 und 134, 140 als Teil eines Computersteuersystems eingeschlossen sein (wie bei dem Vorsteuerungsverfahren, das oben beschrieben wurde), anstatt daß gesonderte Temperaturregler verwendet werden. Gesonderte Temperaturregler haben jedoch den Vorteil, daß sie manuell bedient werden können, wenn der Computer defekt ist.

Wird ein Computer in dem Temperatursteuersystem 60 verwendet, dann kann das gesamte System automatisch betrieben werden. Die Vorausberechnungen können z.B. für jeden einzelnen der möglichen Betriebsarten des Systems 60 durchgeführt werden und der Computer kann die Systemparameter für einen Betrieb unter optimalen Bedingungen oder die günstigsten für die besondere Tages- oder Jahreszeit verfügbaren Betriebsarten auswählen und setzen.

Die Richtung der Strömung der Temperatursteuerflüssigkeit in den Steuerkreisen 72,76 kann umgekehrt werden, falls dies wünschenswert ist. Die Wärmetauscher können dann unmittelbar vor den Gebäudeverbrauchern sein, und damit entsprechende Temperaturunterschiede über die Wärmetauscher hin geschaffen werden, müssen die Kammern des Energiespexcherbehälters auf höheren (Heiz-

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kreis) und niedrigeren (Kühlkreis) Temperaturen gehalten werden, als dies bei den in Fig. 4 eingezeichneten Strömungsrichtungen erforderlich ist.

Wie oben beschrieben ist der Energiezuschuß der Übertragungseinheit derart, daß die Summe der verfügbaren Energie und der Zusatzenergie der Übertragungseinheit vorzugsweise 110 bis 115% der vorhergesagten erforderlichen Energie für den vorgegebenen Zeitraum beträgt. Dieser Prozentbereich kann, sofern es gewünscht wird, geändert werden, solang wie die Summe des Zuschusses der Übertragungseinheit und der Zuschuß der verfügbaren Energie rieht mindestens genauso groß ist wie die vorhergesagte erforderliche Energie.

Der Kühler und der .Kondensator können gesonderte Aggregate sein, so daß der Heizkreis 62 und der Kühlkreis 64 vollständig unabhängig voneinander betrieben werden können. Dies würde jedoch nicht besonders zweckdienlich sein, weil die durch den Kühler erzeugte Wärmeenergie und die durch den Kondensator (oder andere Erhitzer) erzeugte Kälte verschwendet würde.

Es ist ersichtlich, daß die TemperaturSteuerflüssigkeit aus anderen Flüssigkeiten oder Gasen als Wasser bestehen kann. Ferner können, wenn Wasser als Steuerflüssigkeit verwendet wird, geeignete Zusätze dem Wasser zugesetzt werden, um eine Rostbildung oder Schimmel zu verhindern, um die Wärmeübertragungsfähigkeit zu verbessern, usw., was den einschlägigen Fachleuten klar ist.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß in dem Temperatursteuersystem der Erfindung wünschenswert ist, die Temperatur T„. so hoch wie möglich und die Temperatur T^ so niedrig wie möglich'

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zu halten, und immer eine'angemessene Energieübertragung in dem Gebäudeverbraucher zum Kühlen und Heizen des Gebäudes zu schaffen. Auf diese Art wird der Betrag der verwendeten von außen zugeführten Energie möglichst klein und der Betrag der verwendeten gespeicherten Energie wird sehr groß gehalten. Das Temperatursteuersystem 60 reduziert daher den gesamten Energiebedarf des Gebäudes auf das Maß, daß die gespeicherte Energie verwendet wird, die sonst auf andere Weise verschwendet würde.

Schließlich sind'die Temperatursteuersysteme der Erfindung für den Gebrauch zum Heizen oder Kühlen eines Gebäudes beschrieben worden, das eine Mehrzahl von einzelnen Gebläseeinheiten zusätzlich zu den Wärme- und Kühlverbrauchern aufweist. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Gebilden wie Gebäuden zum Heizen oder zum Kühlen verwendet werden. Alternativ kann die Erfindung zum Steuern der Temperatur verschiedener Gebäude oder ebenso ganzer Blöcke von Gebäuden verwendet werden, wobei jedes Gebilde seinen eigenen Wärmespeicherbehälter aufweist oder bei Verwenden eines großen gemeinschaftlichen Energiespeicherbehälters alle Gebäude zusammengefaßt den Wärmeoder Kälteverbraucher bilden.

-Patentansprüche-

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ( 1 .J Verfahren zur Temperaturregelung in einem Gebäude mit mindestens einem Wärmeübertragungs-Verbraucher, dadurch gekennzeichnet,

   a) daß Wärmeenergie zwischen einem strömenden Temperatur-Steuermedium und dem Verbraucher übertragen und

   b) die in einem vorbestimmten Zeitraum erforderliche Übertragungsenergxe zwischen dem Steuermedium und dem Verbraucher vorherbestimmt wird,

   c) daß die für das Steuermedium vorhandene Wärmeenergie gemessen und die vorhandene, zwischen Steuermedium und Verbraucher zu übertragende verfügbare Übertragungsenergxe ermittelt wird, ^

   d) daß bei einer vorhandenen verfügbaren übertragungsenergxe, die kleiner ist als die vorherbestimmte erforderliche Übertragungsenergxe, die Wärmeenergie des Steuermediums während des vorbestimmten Zeitraums an einer vom Verbraucher entfernten Stelle mit einer solchen Änderungsrate verändert wird, daß die nach der Veränderung über den Zeitraum hin verfügbare Gesamtubertragungsenergxe wenigstens gleich der vorherbestimmten erforderlichen Übertragungsenergxe ist, und

   e) daß der Durchsatz des Steuermediums derart geregelt wird, daß die ermittelte verfügbare Übertragungsenergxe mit einer Verbrauchsrate proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsrate der zwischen Steuermedium und Verbraucher übertragenen Energie und der Änderungsrate verbraucht wird.

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   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im vorbestimmten Zeitraum zu übertragende erforderliche Übertragungsenergie dadurch vorherbestimmt wird, daß sie auf der Grundlage eines gewichteten Mittelwertes aus der Messung der in einer Mehrzahl von gleichen vorbestimmten Zeiträumen zwischen Steuermedium und Verbraucher übertragenen Energie gesetzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene verfügbare Übertragungsenergie durch Messen des Temperaturdifferentials zwischen der Austrittstemperatur des Steuermediums aus dem Verbraucher und der Mitteltemperatur des Steuermediums ermittelt wird*

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsrate der Wärmeenergie des Steuermediums durch Wärmezufuhr in das Steuermedium und Wärmeabfuhr aus dem Steuermedium unter Beibehaltung eines insgesamt konstanten Temperaturdifferentials im Steuermedium an der vom Verbraucher entfernten Stelle konstant gehalten wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Steuermediums zum Verbrauchen der vorhandenen verfügbaren Übertragungsenergie durch Vergrößern 'und Verkleinern der Durchsatzrate direkt proportional zum Zuwachs bzw. zur Abnahme des Temperaturdifferentials über den Verbraucher hin geregeltvird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Durchsatz des Steuermediums zum Verbrauchen der vorhandenen verfügbaren Übertragungsenergie durch Trennen eines

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   Großanteils an Steuermedium von dem durch das Gebäude zum Verbraucher geführten Steuermedium und Regeln der Wärmeübertragungsrate zwischen dem Großanteil an Steuermedium und dem zum Verbraucher geführten Steuermedium geregelt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Steuermediums vor dem Beginn des vorbestimmten Zeitraums entsprechend verändert wird, so daß die vorhandene verfügbare Übertragungsenergie übertragen wird, wenn der Zeitraum beginnt.

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte entsprechend den Merkmalen b) und c) bei einer Mehrzahl von periodischen Zeitintervallen kürzerer Dauer als der vorbestimmte Zeitraum durchgeführt werden und dieser sich jedesmal, wenn die Schritte b) und c) durchgeführt werden, um das eine der Zeitintervalle verkleinert.

   9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei für das Steuermedium ein Temperatursteuerkreis und eine an diesen gekuppelte Wärmeenergie-Speichereinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Merkmal e) die Wärmeenergie in der Speichereinrichtung gemessen und als vorhandene verfügbare übertragungsenergie die zwischen der Speichereinrichtung und dem Steuermedium im Steuerkreis zu übertragende Übertragungsenergie ermittelt werden, daß entsprechend Merkmal d) die Wärmeenergie in dem Steuermedium an einer Stelle zwischen der Speichereinrichtung und dem Ver-

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   braucher geändert wird und daß entsprechend Merkmal e) der Durchsatz in der Speichereinrichtung geregelt wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 9 oder den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Steuermediums so verändert wird, daß die verfügbare Gesamtübertragungsenergie 110 bis 115% der während des vorbestimmten Zeitraums erforderlichen Übertragungsenergie beträgt.

   11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Mitteltemperatur des Steuermediums diejenige in der Speichereinrichtung verwendet wird.

   12. Verfahren nach Anspruch. 10 oder den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Steuermediums in der Speichereinrichtung durch Vergrößern und Verkleinern der Durchsatzrate direkt proportional zum Zuwachs bzw. zur Abnahme des Temperaturdxfferentials im Steuermedium über die Speichereinrichtung hin geregelt wird.

   ¹³· Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Temperatur-Steuermedium in der Speichereinrichtung, welches von dem Steuermedium in dem Steuerkreis getrennt ist, das Steuermedium in der Speichereinrichtung zur Wärmeübertragung an einer Wärmeübertragungsstelle zwischen dem Steuermedium aus dem Steuerkreis hergeführt wird, und daß . der Durchsatz des Steuermediums in der Speichereinrichtung so geregelt wird, daß die Temperatur des Steuermediums im Steuerkreis stromab der Wärmeübertragungsstelle auf einem vorgewählten Wert gehalten wird.

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   14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Heiζverbraucher ist und das Steuermedium durch den Steuerkreis mit insgesamt konstantem Durchsatz hindurchgeführt wird, und daß die Wärmeenergie im Stuermedium durch Wärmezufuhr zum Steuermedium mit einer im wesentlichen konstanten Zuführrate verändert wird.

   15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Kühlverbraucher ist und das Steuermedium durch den Steuerkreis mit insgesamt konstantem Durchsatz hindurchgeführt wird, und daß die Wärmeenergie im Steuermedium durch Wärmeabfuhr aus dem Steuermedium mit insgesamt konstanter Abführrate verändert wird.

   16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Steuermediums in der Speichereinrichtung entsprechend Anspruch 7 verändert wird.

   17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei der Verbraucher ein Heizverbraucher ist und ein weiterer Kühlverbraucher vorhanden ist, welchen jeweils ein Heiz- bzw. Kühltemperatursteuerkreis jeweils mit einem Steuermedium zugeordnet ist, und wobei mit den Steuerkreisen eine Heizbzw. Kühlenergie-Speichereinrichtung gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Merkmal b) die erforderliche Übertragungsenergie vom Kühlverbraucher und zum Heiζverbraucher vorherbestimmt werden, entsprechend Merkmal c) die Wärmeenergie in den Speichereinrichtungen gemessen und die vorhandene verfügbare Heiz-übertragungsenergie von der Heiz-Speichereinrichtung an den Heizver-

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   braucher, sowie die vorhandene verfügbare Kühl-übertragungsenergie vom Küh!verbraucher an die Kühl-Speichereinrichtung ermittelt werden, entsprechend Merkmal d) jeweils dem Steuermedium im Heiz-Steuerkreis Wärmeenergie zugeführt bzw. aus dem Steuermedium im Kühl-Steuerkreis Wärme abgeführt wird, wenn die verfügbare Übertragungsenergie zum Heiζverbraucher bzw. vom Kühlverbraucher geringer als die jeweilige vorherbestimmte erforderliche Übertragungsenergie ist, und entsprechend Merkmal e) der Durchsatz in den Speichereinrichtungen in Abhängigkeit von der Zuführrate an Wärmeenergie an das Heiz-Steuermedium bzw. von der Abführrate an Wärmeenergie vom Kühl-Steuermedium geregelt wird.

   18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kühl-Steuerkreis abgeführte Wärmeenergie als Wärmezufuhr in den Heiz-Steuerkreis übertragen wird, daß jeweils der Durchsatz in dem Heiz— bzw. Kühl-Steuerkreis insgesamt konstant gehalten wird und daß die Wärmezufuhr an den Heiz-Steuerkreis und die Wärmeabfuhr aus dem Kühl-Steuerkreis mit insgesamt konstanten Übertragungsraten durchgeführt werden.

   19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuermedium im Heiz-Steuerkreis Wärmeenergie zugeführt und aus dem Steuermedium im Kühl-Steuerkreis Wärmeenergie abgeführt werden, derart, daß die verfügbare EbIz- und Kühl—GeSamtübertragungsenergie über den vorbestimmten Zeitraum hin zwischen 110 und 115% der vorherbestimmten erforderlichen Heiz- bzw. Kühlenergie beträgt.

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   20. Einrichtung zur Temperaturregelung in einem Gebäude zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,mit einem Temperatursteuerkreis für wenigstens einen Wärmeübertragungs-Verbraucher des Gebäudes, wenigstens eine Wärmeenergie-Speichereinrichtung, und einem im Temperatursteuerkreis umgewälzten Wärmeträgermedium zur Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind:

   a) eine Meß- und Auswerteinrichtung zum Messen der Wärmeenergie im Wärmeträgermedium und zum Ermitteln der vorhandenen, zwischen Wärmeträgermedium und Verbraucher zu übertragenden verfügbaren Wärmeenergie,

   b) eine Vorbestimmungseinrichtung zum Vorherbestimmen der in einem vorbestimmten Zeitraum erforderlichen Übertragungsenergie zwischen Wärmeträgermedium und Verbraucher ,

   c) eine Wärmeübertragungseinheit, welche in dem Steuerkreis zwischen der Speichereinrichtung und dem Verbraucher angeordnet ist und durch welche die Wärmeenergie in dem Wärmeträgermedium veränderbar ist,

   d) eine Regeleinrichtung, welche mit der Wärmeübertragungseinheit zur Regelung von deren Ausgangsenergie gekuppelt ist, derart, daß bei einer vorhandenen verfügbaren " Übertragungsenergie, die kleiner als die erforderliche

   . . Übertragungsenergie ist, durch die Wärmeübertragungseinheit die Wärmeenergie im Wärmeträgermedium mit einer solchen Änderungsrate verändert wird, daß die verfügbare Gesamtübertragungsenergie wenigstens gleich der über den vorbestimmten Zeitraum hin erforderlichen Übertragungsenergie ist, und

   e) eine Steuereinrichtung im Steuerkreis zur Steuerung der Zirkulation des Wärmeträgermediums derart, daß die vor-

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   handene verfügbare Übertragungsenergie mit einer Verbrauchsrate proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsrate der zwischen Wärmeträgermedium und Verbraucher übertragenen Energie und der Änderungsrate an der Wärmeübertragungseinheit verbraucht wird.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Auswerteinrichtung eine Mehrzahl von Temperaturfühlern aufweist, die zur Messung des der vorhandenen verfügbaren Übertragungsenergie proportionalen Temperaturdifferentials zwischen dem Wärmeträgermedium im Steuerkreis am Austritt aus dem Verbraucher und dem Mittelwert der Wärmeträgermedium-Temperatur in der Speichereinrichtung im Steuerkreis angeordnet sind.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbestimmungseinrichtung Temperaturfühler zum Messen des Temperaturdifferentials des Wärmeträgermediums zwischen dem Eintritt und Austritt des Verbrauchers und eine Recheneinrichtung zum Accumulieren und Mitteln des Temperaturdifferentials über eine Mehrzahl von vorbestimmten Zeiträumen hin aufweist, wobei die erforderliche Übertragungsenergie von dem gemittelten Temperaturdifferential abgeleitet wird.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinheit stromab der Speichereinrichtung angeordnet ist und daß die Regeleinrichtung eine Temperatursteuerung aufweist, welche mit der Wärmeübertragungseinheit zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Temperaturwertes in dem Wärmeträgermedium stromab der Wärmeübertragungseinheit gekoppelt ist.

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   24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zur Zirkulationssteuerung des Wärmeträgermediums ein dessen Durchsatz regelndes Steuerventil im Steuerkreis und eine Temperatursteuerung aufweist, welche mit dem Steuerventil und dem Steuerkreis derart gekoppelt ist, daß die Durchsatzrate proportional zum Temperaturdifferential im Wärmeträgermedium zwischen dem Verbraucherausgang und dem Wärmeträgermedium stromab der Speichereinrichtung geändert wird.

   25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zur Zirkulationssteuerung des Wärmeträgermediums umfaßt:

   eine Trenneinrichtung zum Trennen des Wärmeträgermediums in der Speichereinrichtung vom Rest des Wärmeträgermediums im Steuerkreis, so daß die voneinander getrennten Wärmeträgermedien an einer WärmeubertragungsstelIe nebeneinander hergeführt sind, ein Steuerventil zur Steuerung der Wärmeübertragungsrate zwischen den voneinander getrennten Wärmeträgermedien und eine Temperatursteuerung, welche stromab der Speichereinrichtung angeordnet und mit dem Steuerventil zum Aufrechterhalten eines zweiten . vorbestimmten Temperaturwertes des Wärmeträgermediums stromab der Speichereinrichtung gekoppelt ist.

   26. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Meß- und Auswerteinrichtung und der Vorbestimmungseinrichtung in einer Mehrzahl von periodischen Zeitintervallen kürzerer Dauer als der vorbestiramte Zeitraum und eine Einrichtung zum Verkleinern des vorbestimmten Zeitraums um eines der periodischen Zeitintervalle jedesmal, wenn die Meß- und Auswerteinrichtung und-die Vorbestimmungseinrichtung betätigt werden, vorgesehen sind.

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   27. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 26, bei welcher in dem Gebäude ein Heiz-Verbraucher und ein Kühl-Verbraucher angeordnet sind, denen jeweils ein Heizbzw. Kühl-Temperatursteuerkreis mit einem umgewälzten Temperatursteuer-Wärmeträgermedium zugeordnet sind, wobei an die Steuerkreise eine Heiz- bzw. eine Kühl-Wärmespeichereinrichtung gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend Merkmal a) die Meß- und Auswerteinrichtung zum Messen der Wärmeenergie in den Speichereinrichtungen und zum Ermitteln der vorhandenen verfügbaren Heiz-übertragungsenergie zur Übertragung von der Heiz-Speichereinrichtung auf den ■ Heiz-Verbaucher und der vorhandenen verfügbaren Kühl-Übertragungsenergie zur Übertragung von dem Kühl-Verbraucher in die Kühl-Speichereinrichtung dient, entsprechend Merkmal b) die Vorbestimmungseinrichtung zum Vorherbestimmen der erforderlichen Übertragungsenergie vom Kühl-Verbraucher und der erforderlichen Übertragungsenergie zum Heiz-Verbraucher dient, entsprechend Merkmal c) die Wärmeübertragungseinheit mit beiden Steuerkreisen zwischen der jeweiligen Heiz- und Kühl-Speichereinrichtung und dem zugehörigen Heizbzw. Kühl-Verbraucher gekoppelt ist und durch die Wärmeübertragungseinrichtung Wärmeenergie aus dem Wärmeträgermedium in dem Kühl-Steuerkreis abführbar und Wärmeenergie dem Wärmeträgermedium in dem Heiζ-Steuerkreis zuführbar ist, entsprechend Merkmal d) die Regeleinrichtung mit der Wärmeübertragungseinheit zur Regelung der Ausgangsenergie der Wärmeübertragungseinheit gekoppelt ist, derart, daß bei einer vorhandenen verfügbaren Kühl-Übertragungsenergie, die kleiner als die vom Kühl-Verbraucher zu über-· tragende Kühl-übertragungsenergie ist, durch die Wärme-

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   Übertragungseinheit Wärmeenergie aus dem Wärmeträgermedium in dem Kühl-Steuerkreis mit einer solchen Abführrate abführbar ist, daß die von dem Kühl-Verbraucher über den vorbestimmten Zeitraum hin übertragbare Gesamtübertragungsenergie wenigstens gleich der vom Kühl-Verbraucher über den vorbestimmten Zeitraum hin erforderlichen Übertragungsenergie ist, und entsprechend Merkmal e) jeweils eine Zirkulationssteuereinrichtung in dem Kühl-Steuerkreis und dem Heiz-Steuerkreis angeordnet ist und durch die Steuereinrichtungen die Zirkulation des Kühlkreis-Wärmeträgermediums in Abhängigkeit von der Kühlverbrauchsrate proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsrate der Energie vom Kühlverbraucher an das Kühlkreis-Wärmeträgermedium und der Abführrate der von der Wärmeübertragungseinheit aus dem Kühlkreis-Wärmeträgermedium abgeführten Energie bzw. der Heizverbauchsrate proportional zur Differenz zwischen der Übertragungsrate der von dem Heizkreis-Wärmeträgermedium an den Heizverbraucher übertragenen Energie und der Zuführrate der durch die Wärmeübertragungseinheit an das Heizkreis-Wärmeträgermedium zugeführten Energie steuerbar ist.

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