DE2630920B2

DE2630920B2 - Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Gebäuderaumes

Info

Publication number: DE2630920B2
Application number: DE2630920A
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. Dr. 7036 Schoenaich Knoll
Original assignee: Centra-Buerkle & Co 7036 Schoenaich GmbH
Current assignee: Centra-Buerkle & Co 7036 Schoenaich GmbH
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2630920A1; BE856465A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bei durch Heizungsanlagen beheizten Räumen von Gebäuden bekannt, zur Einsparung von Energie die Raumtemperatur tagcszcitlich und/oder kalenderzeit-

lieh abzusenken, insbesondere während der Nacht bzw. während Wochenenden. Es ist dabei bekannt (US-PS 18 69 161), die tageszeitliche Temperaturabsenkung in der Weise vorzunehmen, daß eine konstante, unter der Normaltemperatur liegende Slütztemperatur von beispielsweise 16°C oder auch weniger eingestellt wird und ab Beginn des zweiten Zeitintervalles die Heizungsanlage solange abzuschalten, bis die Raumtemperatur auf diese konstante Stütztemperatur abgesunken ist, und dann wurde die Raumtemperatur durch Regeln auf dieser Stütztemperatur gehalten. Zu einem von der Außentemperatur abhängigen Zeitpunkt innerhalb des zweiten Zeitintervalles wird dann mit dem Aufheizen so rechtzeitig wieder begonnen, daß am Ende jedes zweiten Zeitintervalles die Normaltemperatur ungefähr wieder erreicht ist. Dies gelingt jedoch nur bei nicht zu tiefen Außentemperaturen, bei denen die Heizungsanlage noch für das ausreichend rasche Aufheizen genügend Überkapazität hat, es sei denn, man gibt der Anlage erhebliche zusätzliche Kapazität, was jedoch den Anlagenaufwand und die Kosten erheblich erhöht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auf einfache Weise erreicht wird, daß die Kapazität der Anlage entsprechend den während der ersten Zeitintervalle zu haltenden Normaltemperaturen ausgelegt werden kann und dennoch keine Schwierigkeiten durch die tageszeitlichen und/oder kalenderzeitlichen, der Energieeinsparung dienenden Änderungen der Raumtemperatur auftreten, wenn extreme Außentemperaturen auftreten.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Außentemperaturen, die maximale oder nahezu maximale Leistung der Anlage zur Aufrechterhaltung der Normaltemperatur erforderlich machen, die Stütztemperatur auf einen dieser Normaltemperatur entsprechenden oder ihr nahezu entsprechenden Wert geändert wird.

Diese Anordnung eignet sich sowohl für Heizungsanlagen als auch für Klimaanlagen, so daß sie ggfs. auch in Verbindung mit dem Kühlen des mindestens einen Gebäuderaumes während des Sommerbetriebs anwendbar ist.

Diese Anordnung ermöglicht es, mit nur für die ersten Zeitintervalle ausgelegter Kapazität der An'age sicherzustellen, daß auch bei den normalerweise nur an wenigen Tagen im Jahr auftretenden Außentemperaturen, für die die Kapazität der Anlage zur Aufrechterhaltung der Normaltemperatur ausgelegt ist, zu Beginn der ersten Zeitintervalle in den betreffenden Gebäuderäumen die für das menschliche Wohlbefinden erforderliche Normaltemperatur vorliegt. Es ist also hierzu keine Überdimensionierung der Anlage erforderlich, so daß die Anlage optimal wirtschaftlich arbeitet und die Anlagekosten minimal gehalten werden können.

Da solche extremen Temperaturen, bei denen die maximale Kapazität der Anlage zumindest fast ununterbrochen für die Aufrechterhaltung der Normaltemperatur beansprucht wird, selten auftreten, wirken sich die dabei in den zweiten Zeitintervallen verursachten Energiekosten auf die gesamten Energiekosten nur geringfügig aus und spielen gegenüber den Kosteneinsparungen durch den Wegfall zusätzlicher Anlagenkapazität bzw. den durch erhebliche Abweichungen der Raumtemperatur von der Normaltemperatur während der ersten Zeitintervalle bedingten Nachteilen keine In den Unteransprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen beschrieben.

Besonders vorteilhaft ist es, gemäß Anspruch 3 vorzusehen, daß die Differenz zwischen der Normaltemperatur und dem Stützwert mit abnehmender Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur durch Ändern des Stützwertes stelig oder unstetig vergrößert wird, bis ein vorbestimmter erster Grenzwert der Stütztemperatur erreicht wird. Dabei kann der erste Grenzwert der Stütztempeiatur entweder unabhängig von der Normalternperatur konstant getroffen werden, beispielsweise im Falle des Heizens ein dem Frostschutz des oder der Gebäuderäume bzw. des Gebäudes dienender Grenzwert von beispielsweise +6⁰C sein, oder dieser erste Grenzwert kann in Abhängigkeit von der jeweils vorgesehenen Normaltemperatur gleichsinnig zur Verstellung der Normaltemperatur geändert werden, wobei im Falle des Heizens natürlich so vorgegangen werden muß, daß keine Frostgefahr in dem oder den betreffenden Räumen während der zweiten Zeitintervalle auftreten kann, oder es können sonstige Änderungen des ersten Grenzwertes vorgesehen werden. Diese Anordnung nach Anspruch 3 gibt auch die Möglichkeit, die maximale Zeitdauer, welche im Falle des Heizens bei niedrigen Außentemperaturen bzw. im Falle des Kühlens bei sehr hohen Außentemperaturen erforderlich ist, um zu Beginn der ersten Zeitintervalle die Raumtemperatur ungefähr auf die Normalternperatur angehoben bzw. abgesenkt zu haben, in irgendeiner gewünschten zweckmäßigen Weise zu begrenzen, beispielsweise im Falle des Heizens bei tageszeitlicher Nachtabsenkung die Maximaldauer des Aufheizens für eine bestimmte Stundenzahl, beispielsweise auf 6 Stunden oder bei kalenderzeitlicher Absenkung — wie Wochenend- oder Betriebsurlaubsabsenkung — auf andere geeignete maximale Zeitdauer, beispielsweise auf 24 Stunden oder zwei bis drei Tage, wobei die maximale Zeitdauer des Aufheizens bzw. Abkühlens des oder der betreffenden Gebäuderäume nur bei tiefen bzw. hohen Außentemperaturen je nach Programmierung des außeruemperaturabhängigen Laufes der Stütztemperatur in Anspruch genommen wird und bei zwischen diesem Außentemperaturbereich und der Normaltemperatur liegenden Außentemperaturen die Aufheizzeit bzw. Abkühlungszeit um so kürzer wird, je kleiner die Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur ist. Dies ermöglicht es auch, daß bei von der Normaltemperatur stark abweichenden Außentemperaturen keine zu starken Auskühlungen oder Erwärmungen der Wände der Gebäuderäume auftreten. Und zwar wirken sich auch die Wandtemperaturen erheblich auf das menschliche Wohlbefinden aus, weil nicht allein die Raumlufttemperatur für das Temperaturempfinden verantwortlich ist, vielmehr sich diesbezüglich auch die Wandtemperaturen auswirken. Die Anhebung bzw. Absenkung der Wandtemperaturen zur Normaltemperatur dauert bei gegebener Differenz zur Normaltemperatur um so langer, je stärker die Außentemperaturen von der Normaltemperatur abweichen, und dauert in jedem Fall erheblich länger als die Abhebung bzw. Absenkung der Lufttemperatur des betreffenden Gebäuderaumes zur Normaltemperatur. Das Verfahren nach Anspruch 3 gestattet auch diesen sich auf das Wohlempfinden auswirkenden Umständen optimal Rechnung zu tragen, indem man bei großen Abweichungen zwischen Normaltemperatur und AußentemDeratur die Differenz zwischen Nurmaliem-

peratur und Stütztemperatur um so kleiner vorsieht, je stärker die Außentemperatur von der Normaltemperatur abweicht, d. h. je niedriger die Außentemperatur im Falle des Heizens bzw. je höher die Außentemperatur im Falle des Kühlens ist. Auch kann sich dies sehr erheblich energiesparend auswirken, insbesondere im Vergleich zu bekannten Anordnungen, bei denen zur Vermeidung zu starker Auskühlung der Wände (im Falle des Heizens) mit nicht sehr großen Nacht- oder Wochenabsenkungstemperaturen gearbeitet wird. Dabei ermöglicht es die Anordnung nach Anspruch 3, dennoch sehr große Differenzen zwischen dem ersten Gegenwert der Stütztemperatur und der Normaltemperatur vorzusehen, welche bei häufig auftretenden Außentemperaturen erreicht werden und bei den noch häufigeren geringeren Differenzen zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur liegt dann der erste Grenzwert des Stützwertes von der Normaltemperatur soweit entfernt, daß die Energiezufuhr der Anlage zu dem oder den Gebäuderäumen ab Beginn der zweiten Zeitintervalle bis zu Beginn der Zurückführung der Raumtemperatur auf die Normaltemperatur abgeschaltet bleibt. Es lassen sich also unter Berücksichtigung optimalen Wohlbefindens während der ersten Zeitintervalle in jeder Hinsicht besonders günstige Verhältnisse schaffen und auch Energiekosten einsparen.

Indem man gemäß Anspruch 5 vorsieht, daß bei gemäß den Stütztemperaturen geregelten Raumtemperaturen für das Zurückführen der Raumtemperatur auf die Normaltemperatur eine zeitabhängige Sollwertkennlinie für zeitabhängige Regelung der Raumtemperatur vorgegeben wird, deren Verlauf unter Berücksichtigung der Gebäude- und Anlagenwerte von der Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur abhängig ist, wird sichergestellt, daß auch bei ungünstigen Bedingungen die Normaltemperatur zu Beginn jedes ersten Zeitintervalles zumindest ungefähr erreicht ist, unabhängig von schwankenden Einflüssen der Außenwitterung oder dergleichen. Die Sollwertkennlinien kann man dabei ohne weiteres so vorsehen, d. h. so programmieren, daß sie unter den normalerweise ungünstigsten Bedingungen, wie starker Wind, fehlende Sonneneinstrahlung oder dergleichen bei Anwendung zumindest nahezu maximaler Leistung der Anlage die Normaltemperatur mit Beginn der ersten Zeitintervalle erreichen lassen und, wenn Wetterbedingungen oder sonstige Bedingungen günstiger als der angenommene ungünstige Fall sind, wird dann infolge des Regeins der Raumtemperatur entlang der Sollwertkennlinie unter entsprechender Reduzierung der mittleren zeitlichen Leistung der Anlage ebenfalls die Normaltemperatur mit Beginn der zweiten Zeitintervalle erreicht.

Insbesondere bei tageszeitlicher Einschaltung der zweiten Zeitintervalle, welche man im Falle des Heizens üblicherweise als Nachtabsenkung bzw. Nachtabsenkungsintervalle bezeichnet, kann vorgesehen werden, daß die Sollwcrtkennlinien zeitlich linear verlaufen. Dies vereinfacht ihre Programmierung und den zu ihrer Erzeugung erforderlichen Funktionsgenerator. Dabei ist diese Maßnahme besonders zweckmäßig in Verbindung mit der Maßnahme nach Anspruch 4, da man dann stets ohne Schwierigkeiten erreichen kann, daß der maximale zeitliche Abstand des Beginns des Aufheizens bzw. des Abkühlens vom Ende des zweiten Zeitintervalles nur so groß ist, daß die Anwendung linearer Sollwertkcnnlinicn zulässig ist. Dagegen — insbesondere bei kalendcrzcitlicher Einschaltung der zweiten Zeitintervalle, d. h. wenn die zweiten Zeitintervalle relativ lang sind, beispielsweise mehrere Tage betragen — ist es meist zweckmäßiger, den maximalen Zeitabstand zwischen Beginn des Aufheizens bzw. Abkühlens und Beendigung des zweiten Zeitintervalles so groß zu treffen, daß linearer Verlauf der Sollwert kennlinien nicht mehr zweckmäßig ist, sondern einen nicht linearen Verlauf der Sollwertkennlinien, beispiels weise gemäß einer e-Funktion oder Funktionen zweiter

ίο oder dritter Ordnung zu programmieren, um das Aufheizen bzw. Abkühlen der Raumtemperatur zur Normaltemperatur mit möglichst wenig Unterbrechun gen der maximalen Energiezufuhr durchführen zu können, da hierdurch Energiekosten eingespart werden.

Die Sollwertkennlinien kann man experimentell oder gegebenenfalls auch durch Berechnungen oder Kombi nationen von Berechnungen und experimentellen Ermittlungen für jedes Gebäude bzw. jede Gebäudezone oder jeden Raum festlegen und nach erfolgter

Festlegung ist dann meist keine spätere Änderung mehr erforderlich. Falls sich jedoch Gebäude- und/oder Anlagenumbauten ergeben, wird normalerweise eine neue Festsetzung der Sollwertkennlinien erforderlich.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann gegebenen falls nur für einen einzigen Raum vorgesehen werden beispielsweise für einen Fabrikationsraum, Operations raum, Laborraum, Bürogroßraum oder dergleichen, doch wird sie im allgemeinen zweckmäßig für die Raumtemperaturbeeinflussung eines gesamten Gebäu des oder einer Zone eines Gebäudes dienen. In letzterem Falle wählt man dann einen oder mehrere Räume des Gebäudes bzw. der betreffenden Gebäude zone als »Testraum« oder »Testräume« aus, in denen die Raumtemperaturen durch die erfindungsgemäße An Ordnung gesteuert bzw. geregelt werden. Die übrigen Räume des betreffenden Gebäudes oder der Gebäude zone laufen dann mit diesem Testraum bzw. Testräumen mit. Der oder die Temperaturfühler, die die Raumtem peratur zwecks ihres Regeins fühlen, sind in dem oder den Testräumen an geeigneten Stellen anzuordnen. Bevorzugt kann die Ermittlung der Raumtemperatur gemäß Anspruch 6 so getroffen sein, daß die gemäß den Stütztemperaturen geregelte Raumlufttemperatur auch die Wandtemperatur des betreffenden Raumes berücksichtigt. Diese Berücksichtigung der Wandtemperatui kann auch in der übrigen Zeit stattfinden. Gegebenen falls kann auch nur die Temperatur der Raumluft gefühl werden, besser ist es jedoch, auch die Wandtemperatui bei dem Raumtemperatursignal mit zu berücksichtigen beispielsweise durch geeignete Anordnung eines Fühlers an, in oder in der Nähe der Wand oder indem man gesonderte Fühler zum Fühlen der Wandtemperatui und der Raumlufttemperatur vorsieht und ihre Signale in geeigneter Weise zu einem einzigen Raumtempera· tursignal kombiniert.

In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein nicht die Raumtemperatur zu regeln oder zu steuern sondern gemäß Anspruch 11 die Enthalpie dei Raumluft.

Anstatt der Maßnahme nach Anspruch 4 kann of auch zweckmäßig vorgesehen sein, innerhalb dei zweiten Zeitintervalle stets um so früher mit den Aulheizen bzw. Abkühlen der Raumtemperatur zi beginnen, je größer die Differenz zwischen Normaltem peratur und Außentemperatur ist.

Wenn vorstehend von Außentemperatur gesprochei wurde, so ist hierunter auch der Fall mit eingeschlossen daß nicht nur die Außentemperatur allein gemessei

wird, sondern daß das die Außentemperatur eingebende Signal noch mit abhängig ist von einer oder mehreren anderen physikalischen Zustandsgrößen der Außenwitterung, die ebenfalls Einfluß auf die Raumtemperatur haben können, wie Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke. Im allgemeinen kann jedoch auf die Aufschaltung solcher zusätzlicher physikalischer Zustandsgrößen der Außenwitterung verzichtet werden.

Im Falle des Heizens kann der erste Grenzwert der Stütztemperatur zweckmäßig 4 —12°C betragen. Ob- to wohl er durch einen eigenen Frostschutzthermostaten eingegeben werden kann, ist es jedoch auch möglich, ihn auf andere Weise zu erzeugen, beispielsweise mittels einer Begrenzerschaltung eines die Stütztemperatur vorgebenden Funktionsgenerators.

Das Regeln der Raumtemperatur gemäß der Stütztemperatur bzw. der gemäß der Sollwertkennlinie kann besonders vorteilhaft gemäß Anspruch 2 durch Zweipunkt-Regelung vorgenommen werden, da es nicht notwendig ist, sie sehr genau einzuhalten, so daß auf eine aufwendigere stetige Regelung im allgemeinen mit Vorteil verzichtet werden kann.

In einfachen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die Raumtemperatur in den zweiten Zeitintervallen während des zur Normaltemperatur führenden Aufheizens oder Abkühlens nicht zu regeln oder zu steuern, sondern einfach die maximale Leistung der Heizungs- oder Kühlungsanlage ununterbrochen bis zum Ende des zweiten Zeitintervalles einzuschalten.

Wenn die betreffende, dem Heizen und/oder Kühlen dienende Anlage im ganzen durch die erfindungsgemäße Anordnung gesteuert bzw. geregelt wird, dann ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Energiezufuhr bereits in der Heizungs- bzw. Klimazentrale zu beeinflussen. Bei einer Heizungsanlage kann dies zweckmäßig erfolgen, indem man im Falle eines Öl- oder gasbefeuerten Kessels der Brenner und vorzugsweise auch die Umwälzpumpe zur Zweipunkt-Regelung der Raumtemperatur gemäß der Stütztemperatur bzw. Führungstemperatur im zweiten Zeitintervall ein- und ausgeschaltet werden. Doch ist es auch möglich, mit der von der Anlage lieferbaren Energie zwei oder mehr Anlagenkreise zu beschicken, die unabhängig voneinander nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert bzw. geregelt werden, beispielsweise kann ein Kreis der Nordzone und ein zweiter Kreis der Südzone eines Gebäudes zugeordnet sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Einrichtung am Beispiel einer Heizungsanlage,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1.

Die Einrichtung nach F i g. 1 weist einen die Außentemperatur Ta fühlenden Außentemperaturfühler 10 und einen die Raumtemperatur Tr fühlenden Raumtemperaturfühler 12 auf. Ggfs. können auch mehrere Raumtemperaturfühler vorgesehen sein, wobei der Mittelwert der Fühlsignale dieser Fühler gebildet ^o wird. Entsprechendes kann auch bezüglich des Außentemperaturfühlers vorgesehen sein.

Ferner ist ein Geber 11 vorhanden, welcher den wahrend der ersten Zeitintervalle zu steuernden Wert der Normaltemperatur Tn vorgibt und manuell verstellbar ist. Das Ausgangssignal dieses Normaltemperaturgebers 11 und das Ausgangssignal des Außentcmneraturfühlers 10 werden einem Differenzglied zur Bildung der Differenz Tn-Ta aufgedrückt und dieses an seinem Ausgang vorliegende erste Differenzsignal wird einem Funktionsgenerator 14 eingegeben, welcher der Erzeugung von variablen Kennlinien dient, nämlich der variablen Stütztemperatur Ts und der variablen Sollwertkennlinie Tf. Tf ist der das Anheben der Raumtemperatur in den zweiten Zeitintervallen führende zeitabhängige Sollwert der Raumtemperatur im Zeitabschnitt fl bis ti. Im von ί0 bis fl reichenden ersten Zeitabschnitt jedes zweiten Zeitintervalles Dt 2 (Fig.2) liefert der Funktionsgenerator ein Tn-Ts entsprechendes Signal in einen Komparator 15 und im daran anschließenden, konstant langen Zeitabschnitt, der von 11 bis f 2 reicht, liefert der Funktionsgenerator 14 zum Komparator 15 ein Tn-Tf entsprechendes Signal.

Es ist ferner eine Zeitschaltvorrichtung 16, d. h. eine Schaltuhr vorgesehen, welche die von 12 bis f0 reichenden ersten Zeitintervalle Dt 1 und die von ί 0 bis ti reichenden zweiten Zeitintervalle Dt2 abmißt und ferner in konstanten Zeitabstand vor dem Ende jedes zweiten Zeitintervalles zum Zeitpunkt /1 ebenfalls ein Signal zum Funktionsgenerator 14 liefert.

Der Komparator 15 hat noch einen zweiten Eingang, welcher ein in einem zweiten Differenzglied 17 gebildetes zweites Differenzsignal zugeleitet bekommt, das Tn-Tr entspricht. Dieser Komparator 15 hat zwei Ausgänge 18, 19, nämlich einen NEIN-Ausgang 18 und einen JA-Ausgang 19. Diese beiden Ausgänge 18, 19 sind an die beiden Eingänge eines Schaltrelais 20 angeschlossen, das dem Ein- und Ausschalten des Brenners 21 eines öl- oder gasbefeuerten Heizkessels 22 einer Heizungsanlage 23 zum Beheizen eines Gebäudes, einer Gebäudezone oder ggfs. auch nur eines oder mehrerer Gebäuderäume, wie beispielsweise eines Fabrikationsraumes, dient, wobei auch gleichzeitig die Umwälzpumpe 24 der betreffenden Heizungsanlage 23 über eine Leitung 25 zusammen mit dem Brenner 21 ein- und ausgeschaltet wird. Die Heizungsanlage 23 weist ferner eine zu einem Dreiweg-Mischventil 26 führende Kesselvorlaufleitung 27, eine Heizungsvorlaufleitung 28, eine Heizungsrücklaufleitung 29 und eine Kesselrücklaufleitung 30 sowie Heizkörper, wie 31, auf. Im zweiten Zeitintervall wird das Mischventil 26 über die Leitung 25' zeitverzögert geschlossen, wenn der Brenner 21 ausgeschaltet wird und mit jedesmaligem Einschalten des Brenners 21 während dessen Brenndauer maximal geöffnet.

Es ist ferner eine außentemperaturgeführte Raumtemperatursteuervorrichtung 32 vorhanden, die dem Steuern der Raumtemperatur während jedes ersten Zeitintervalles entsprechend dem Wert der vorgegebenen Normaltemperatur Tn in Abhängigkeit der Außentemperatur Ta dient. Zu Beginn (tO) jedes zweiten Zeitintervalles Dt 2 wird das Ausgangssignal dieser Steuervorrichtung 32 mittels eines von der Schaltuhr 16 angesteuerten Schalters 33 ausgeschaltet und am Ende (t 2) jedes zweiten Zeitintervalles wieder eingeschaltet. Die Ausgangsleitung 34, in welche der Schalter 33 zwischengeschaltet ist, führt zu dem Stellmotor 35 des Mischventils 24 zur stetigen Steuerung der Heizungsvorlauftemperatur zwecks stetiger Steuerung der Raumtemperatur während der ersten Zeitintervalle Dl, und zwar wird hierzu die von einem Temperaturfühler 18' gefühlte Heizungsvorlufttemperatur in Abhängigkeit der Außentemperatur Ta geregelt, wobei eine nicht dargestellte Schaltung eine konstante Kcsselvorlauftemperatur regelt, beispielswei-

se durch Ansteuerung des Schaltrelais 20 mittels eines Kesselthermostaten.

Der Funktionsgenerator 14, welcher beispielsweise als Analog- oder Digital-Computer ausgebildet sein kann, wird zum Zeitpunkt iO durch die Zeitschaltvorrichtung 16 eingeschaltet oder in Wirkung gebracht und zum Zeitpunkt /2 wieder ausgeschaltet bzw. außer Wirkung gebracht und berechnet aus seinen verschiedenen Eingabedaten, von denen sich nur das erste Differenzsignal Tn-Ta ändert, während die den wärmetechnischen Eigenschaften des Gebäudes oder dergleichen und der Heizungsanlage entsprechenden, durch die Pfeile 40,41 symbolisierten Eingabedaten nach erfolgter richtiger Einstellung normalerweise nicht mehr geändert werden müssen, die Stütztemperatur und die Sollwertkennlinie während jedes zweiten Zeitintervalles Dt 2. Die Stütztemperaturerzeugung wird zum Zeitpunkt /0 eingeschaltet und zum Zeitpunkt f 1 auf die Sollwertkennlinienerzeugung umgeschaltet.

Ein schematisches Beispiel der Arbeitsweise der Einrichtung nach F i g. 1 ist in dem Diagramm der F i g. 2 dargestellt. Die Abszisse entspricht der Zeitachse t und die Ordinate entspricht Temperaturen. Der Wert der eingestellten Normaltemperatur beträgt +20⁰C. Einige Stütztemperaturen Ti sind strichpunktiert, und einige Sollwertkennlinien Ti sind zweistrichpunktiert für jeweils eingetragene, unterschiedliche Außentemperaturen Ta eingetragen. Der erste und der zweite Grenzwert der Stütztemperaturen sind dabei mit Ts 1 bzw. Ts 2, die übrigen Stütztemperaturen mit Ts bezeichnet. Desgleichen sind einige Raumtemperaturverläufe Tr für unterschiedliche Außentemperaturen Ta gestrichelt eingetragen. Falls die Normaltemperatur auf andere Werte eingestellt wird, ändern sich auch die durch den Funktionsgenerator 14 berechneten Stütztemperaturen und Sollwertkennlinien. Es kann stetige oder unstetige Verstellung der Stütztemperaturen und Sollwertkennlinien vorgesehen sein. Ggf. kann Ts 1 konstant programmiert sein.

In diesem einfachen Ausführungsbeispiel werden die Sollwertkennlinien durch gerade Linien bzw. gerade Kennlinienäste gebildet, was bei nicht zu großen Zeitspannen zwischen rl und f2 zumindest in vielen Fällen ohne weiteres zulässig ist, beispielsweise normalerweise dann zulässig ist, wenn t2—t\ sechs Stunden beträgt.

Anstatt den Funktionsgenerator als Computer auszubilden, kann er in vielen Fällen auch andere Ausbildungen haben, beispielsweise die Stütztemperaturen und Führungstemperaturkcnnlinien mittels sonstiger elektronischer Schaltungen oder mittels angetriebener Kurvenscheiben oder auf sonstige Weise erzeugen.

Die in Fig.2 dargestellten Kurvenscharen, deren Kurvenparameter jeweils die Außentemperatur ist, stellen natürlich nur einige beispielsweise Kurven dar und sollen nur die prinzipielle Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1 verdeutlichen. An sich ergibt sich die Arbeitsweise der Einrichtung aus den F i g. 1 und 2 und vorstehenden Erläuterungen. Dennoch seien noch einige weitere Ausführungen gemacht. Die Heizungsanlage 23 hat eine auf die zu beheizenden Räume abgestimmte maximale Leistung, die je nach Klimazone, in welcher sich das betreffende Gebäude befindet, so getroffen ist, daß sie bei normalerweise im Winter auftretenden tiefsten Außentemperaturen (Bezugstemperatur) die einstellbaren Normaltemperaturen der zu beheizenden Räume halten kann und bei dieser Bezugstemperatur noch einen geringen Kapazitätsüberschuß von beispielsweise 10% hat. In Deutschland nimmt man in den meisten Fällen eine Bezugstemperalurvon -15° C bis -20⁰C.

In dem Diagramm nach Fig. 2 sind die zu beiden Seiten der dargestellten zweiten Zeitintervalle Dt 2 angrenzenden beiden ersten Zeitintervalle Dt 1 ausschnittsweise mit eingezeichnet. Zum Zeitpunkt i0 schaltet die Schaltuhr 16 von der Steuerung der Normaltemperatur Tn um auf den Sparbetrieb, welcher

ίο bei tageszeitlicher Periodizität normalerweise die Nachtabsenkung und im Falle wochenzeitlicher Periodizität die Wochenendabsenkung ist. Bei tageszeitlicher Nachtabsenkung kann beispielsweise der Zeitpunkt i0 auf 17.00 Uhr und der Zeitpunkt ί 2 auf 8.00 Uhr des dem Zeitpunkt i0 nachfolgenden Tages eingestellt sein. Zur besseren Übersicht sind in Fig. 2 die gestrichelten Raumtemperaturen für jeweils sich nicht ändernde Außentemperaturen Ta eingezeichnet. In Wirklichkeit ist dies nicht der Fall, so daß die jeweils wirksame Slütztemperatur und Sollwertkennlinie sich während des zweiten Zeitintervalles langsam ändert. Wenn die Außentemperatur einen solch niedrigen Extremwert hat, daß die Heizungsanlage während der ersten Zeitintervalle die normale Temperatur nur mit zumindest nahezu maximaler Leistung halten kann, wenn also in diesem Ausführungsbeispiel eine Außentemperatur von — 20⁰C herrscht, dann entspricht die Stütztemperatur Ts 2 und der Sollwert 77 in diesem Ausführungsbeispiel dem eingestellten Wert der Normaltemperatur, so daß überhaupt keine Absenkung der Raumtemperatur stattfindet, weil nämlich sonst das Aufheizen im zweiten Zeitintervall nicht mehr gelingt. In manchen Fällen kann man vorsehen, auch bei dieser Extremtemperatur von — 20⁰C (alle angegebenen Temperaturen sind beispielhaft und je nach Klimazone und sonstigen Gegebenheiten hiervon abweichend) noch eine geringe Absenkung der Raumtemperatur vorzusehen, von beispielsweise 1°—2°C, sofern man geringe Raumuntertemperaturen zum Zeitpunkt t2 zulassen kann oder zusätzliche Wärmequellen, wie Beleuchtungen, eingeschaltet werden. Bei einer Außentemperatur von — 15⁰C ist bereits eine deutlich unter der Normaltemperatur liegende Stütztemperatur eingestellt, und je mehr die Außentemperatur ansteigt, um so niedriger wird die Stütztempera-

■♦5 tür eingestellt, bis eine vorzugsweise konstante erste Grenzstütztemperatur TsI von hier 8° C erreicht ist. Diese Stütztemperatur wird nicht mehr unterschritten, so daß während der gesamten Heizsaison die Raumtemperatur nie unter diese Grenzstütztemperatur Ts 1

so absinken kann. Diese erste Grenzstütztemperatur wird in diesem Ausführungsbeispiel ab einer Außentemperatur von — 5°C und darüber eingestellt, so daß sie nur dann zur Wirkung kommen kann, wenn die Außentemperatur zwischen —5°C und 8°C liegt. Wenn die Raumtemperatur im Zeitraum von 10 bis ί 1 infolge der zum Zeitpunkt /0 erfolgenden Abschaltung des Brenners 2t bis zur jeweiligen Stütztemperatur absinkt, dann wird die Raumtemperatur bis zum Zeitpunkt /1 auf der jeweiligen Stütztemperatur durch Zweipunkt-Regelung mittels des Komparator 15 und des Schaltrelais 20 gehalten. Die Stütztemperaturen sind dabei so getroffen, daß in einem ersten, in diesem Ausführungsbeispiel von -19°C bis -5⁰C reichenden Außentemperaturbereich der Zeitpunkt il der letztes mögliche Zeitpunkt ist, um bei Anwendung zumindest nahezu maximaler Heizleistung der Heizungsanlage 23 durch Regelung der Raumtemperatur entlang der in dem Zeitabschnitt rl bis ti dann gültigen Sollwert-

kennlinien zum Zeitpunkt 12 die Normaltemperatur der Raumtemperatur ungefähr wieder zu erreichen, d. h. die zum Zeitpunkt /1 an die betreffende Stütztemperatur anschließende Sollwertkennlinie entspricht ungefähr dem sich bei ab dem Zeitpunkt 11 ununterbrochenem Einschalten maximaler Heizleistung ergebenden Raumtemperaturanstieg. In dem von -5⁰C bis zur Normaltemperatur reichenden zweiten Außentemperaturbereich verschiebt sich der Zeitpunkt des Beginns des Aufheizens stets mit zunehmender Außentemperatur immer weiter in Richtung auf ?2, wobei ggf. die Raumtemperatur bis zum Beginn des Aufheizens auf der ersten Grenzstütztemperatur Ts 1 gehalten wird, die dann einen horizontalen, nicht zeitveränderlichen Ast der Sollwertkennlinie bildet. Wenn die Außentemperatür größer als die erste Grenzstütztemperatur ist, kann die Raumtemperatur jedoch nicht mehr auf die erste Grenzstütztemperatur absinken. Je nach Länge der von iO bis il reichenden Zeitspanne kann dies auch bei Außentemperaturen unter —5°C auftreten.

In diesen Fällen findet dann der Beginn des Aufheizens statt, wenn der gemäß der Sollwertkenniinie Tf zeitabhängig ansteigende Sollwert die Raumtemperatur überschreitet. Der Komparator 15 bildet auch den Zwei-Punkl-Regler für die Raumtemperatur, wenn der Sollwert der Raumtemperatur durch die Sollwertkennlinie bestimmt wird.

Die Zweipunkt-Temperaturregeleigenschaft des !Comparators 15 in Verbindung mit dem Schaltrelais 20 ergibt sich daraus, daß dieser Komparator den NEIN-Ausgang 18 und den )A-Ausgang 19 hat. Wenn der NEIN-Ausgang 18 wirhsuTi ist, wird d;?s Schaltrelais 20 so geschaltet, daß es den Brenner 21 ausschauet und sofort jede Wärmezufuhr zu den Heizkörpern 31 durch Abschalten der Pumpe 24 unterbindet. Wenn der JA-Ausgang wirksam ist, wird das Schaltrelais 20 so umgeschaltet, daß es den Brenner 21 auf volle Leistung und die Pumpe 24 einschaltet und das Dreiwegventil 26 maximal öffnet, so daß in den Heizungsvorlauf 28 nur Kesselwasser aus dem Kesselvorlauf 27 und kein Heizungsrücklaufwasser einströmt.

Wie aus den Eintragungen zu Block 15 der Fi g. 1 zu entnehmen ist, ist dessen JA-Ausgang wirksam, wenn im Zeitabschnitt von r 0 bis 11

Tn- Tsä, Tn-Tr
bzw. im Zeitabschnitt von f 1 bis r 2
Tn-Tf^Tn-Tr

vorliegt, andernfalls ist der NEIN-Ausgang des Komparators 15 wirksam.

Es sind natürlich noch zahlreiche andere Möglichkeiten des Ein- und Ausschaltens der Energiezufuhr zu den Heizkörpern 31 mittels des Schaltrelais 20 möglich, so daß die dargestellte Heizungsanlage nur eine von zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten zeigt. Auch die dargesteliic Einrichtung kann mannigfach abgewandelt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur tageszeitlichen und/oder kalenderzeitlichen Beeinflussung der Temperatur rnindestens eines Gebäuderaumes, in dem während vorbestimmter erster Zeitintervalle durch eine zur Temperaturbeeinflussung Energie zu- oder abführende Anlage eine verstellbare Normaltemperatur aufrechterhalten wird, wogegen mit Beginn der dazwischen liegenden zweiten Zeitintervalle die Zu- oder Abfuhrenergie durch die Anlage zu oder von dem mindestens einen Gebäuderaum abgeschaltet wird und, falls eine vorbestimmte, erheblich von der Normaltemperatur abweichende Stütitemperatur erreicht wird, dann die Raumtemperatur gemäß dieser Stüiztemperatur geregelt wird und innerhalb des zweiten Zeitintervalles die Anlage so rechtzeitig auf maximale oder nahezu maximale Energiezu- oder -abfuhr zu oder von dem oder den Gebäuderäumen umgeschaltet wird, daß die Normaltemperatur gegen Ende des zweiten Zeitintervalles in kürzester oder nahezu kürzester Zeit erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Außentemperaturen, die maximale oder nahezu maximale Leistung der Anlage zur Aufrechterhaltung der Normaltemperatur erforderlich machen, die Stütztemperatur auf einen dieser Normaltemperatur entsprechenden oder ihr nahezu entsprechenden Wert geändert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütztemperatur durch einen Zweipunktregler geregelt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der Normaltemperatur und dem Stützwert mit abnehmender Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur durch Ändern des Stützwertes stetig oder unstetig vergrößert wird, bis ein vorbestimmter erster Grenzwert der Stütztemperatür erreicht wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Stütztemperatur im Bereich zwischen der Normaltemperatur und dem ersten Grenzwert unter Berücksichtigung der Gebäude- und Anlagenwerte derart erfolgt, daß bei gemäß diesen Stütztemperaturen geregelten Raumtemperaturen mit dem Zurückführen der Raumtemperatur zur Normaltemperatur stets im selben vorbestimmten Zeitabstand vor dem Ende des zweiten Zeitintervalls begonnen wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemäß den Stütztemperaturen geregelten Raumtemperaturen für das Zurückführen der Raumtemperatur auf die Normaltemperatur eine zeitabhängige Sollwertkennlinie für zeitabhängige Regelung der Raumtemperatur vorgegeben wird, deren Verlauf unter Berücksichtigung der Gebäude- und Anlagenwerte von der Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur abhängig ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß den Stütztemperaturen geregelte Raumlufttemperatur auch die Wandtemperatur des betreffenden Raumes berücksichtigt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der die Stütztemperaturen bestimmenden Außentemperatur mindestens eine weitere physikalische Zustandsgröße der Außenwitterung berücksichtigt wird, vorzugsweise die Sonneneinstrahlung und/oder die Windstärke, entsprechend deren Einfluß auf die Wärmetransmission zwischen dem oder den betreffenden Gebäuderäumen und der Außenatmosphäre.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zeitschaltvorrichtung zum Abmessen von ersten und zweiten Zeitintervallen, gekennzeichnet durch einen Funktionsgenerator (14) zum Vorgeben der variablen Stütztemperatur (Ts) während der zweiten Zeitintervalle, einen Komparator (15) und von ihm gesteuerte Schaltmittel (20), um die Zu- oder Abfuhr von der Raumtemperaturbeeinflussung dienender, von der Anlage gelieferter Energie während der zweiten Zeitintervalle ganz abzuschalten, solange die von einem oder mehreren Raumtemperaturfühlern (11) gefühlte Raumtemperatur von der jeweiligen Stütztemperatur in Richtung auf die Normaltemperatur abweicht und, wenn die Raumtemperatur die Stütztemperatur erreicht, diese Raumtemperatur auf der Stütztemperatur zu halten.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (15) in Abhängigkeit von der Stütz- oder Raumtemperatur frühestens ab einem durch die Zeitschaltvorrichtung in ihn eingegebenen vorbestimmten Zwischenzeitpunkt (t 1) innerhalb jedes zweiten Zeitintervalles den Anstieg bzw. den Abstieg der Raumtemperatur zur Normaltemperatur auslöst, wobei der Beginn dieses An- und Abstieges jeweils so bestimmt wird, daß unter Anwendung ungefähr maximaler Leistung der Anlage die Normaltemperatur am Ende des zweiten Zeitintervalles ungefähr erreicht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (14) so ausgebildet ist, daß er ab dem vorbestimmten, durch die Zeitschaltvorrichtung (16) eingegebenen, innerhalb des zweiten Zeitintervalles liegenden Zwischenzeitpunkts (t 1) zum Komparator (15) eine von der Differenz zwischen Normaltemperatur und Außentemperatur und von der Zeit abhängige Sollwertkennlinie der Raumtemperatur liefert, die an die Stelle der Stütztemperatur tritt und die am Ende des zweiten Zeitintervalles (Dt 2) den Wert der Normaltemperatur erreicht hat, so daß, falls zu dem Zwischenzeitpunkt (ti) die Raumtemperatur (Tr) von der Sollwertkennlinie in Richtung auf die Normaltemperatur abweicht, der Anstieg bzw. der Abstieg der Raumtemperatur zur Normaltemperatur erst dann eingeleitet und gemäß der Sollwertkennlinie geführt wird, sobald die Sollwertkennlinie die Raumtemperatur erreicht bzw. überschreitet.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Raumtemperatur die Enthalpie der Raumluft gefühlt und gesteuert bzw. geregelt wird.