DE2756860B2

DE2756860B2 - Steuersystem für die Heizungsanlage eines Mehrfamilienhauses

Info

Publication number: DE2756860B2
Application number: DE2756860A
Authority: DE
Inventors: Gaston Francheville Buffat (Frankreich)
Original assignee: CEM-COMPAGNIE ELECTRO-MECANIQUE PARIS
Current assignee: CEM-COMPAGNIE ELECTRO-MECANIQUE PARIS
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2756860A1; GB1571967A; FR2375554B1; DE2756860C3; FR2375554A1; IT1088170B

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Die Gemeinschaftsheizungen von Wohngebäuden haben zumeist nur eine zentrale Steuerung, und die Einzelsteuerung erfolgt lediglich manuell. Der an das Wohngebäude gelieferte Wärmefluß ist in diesem Fall festgelegt durch die am meisten frierenden oder sich unbehaglich fühlenden Personen. Die mittlere Temperatur des Gebäudes ist folglich höher als das Mittel der von den Bewohnern gewünschten Temperaturen, was eine Energieverschwendung durch Überheizung bzw. durch öffnen der Fenster bedeutet. Ferner veranlaßt die gemeinschaftliche Aufteilung der Belastung die Bewohner kaum zu einem sparsamen Wärmeverbrauch.

Bei einer Einzelheizung wird diese Verschwendung merklich verringert. Dabei sind jedoch zwischen den Wohnungen bedeutende Unterschiede im Verbrauch festzustellen. Die Wohnungen mit den höchsten Temperaturen haben die größten Verluste nach außen sowie Verluste nach den Wohnungen hin, in denen eine geringere Temperatur herrscht. Es ergeben sich dort also »Wärmediebstähle«, die zu Unfrieden führen können, zumal in modernen Wohngebäuden, welche den neuen Bestimmungen hinsichtlich der Außenisolierung entsprechen, der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Wohnungen eine zunehmend größere Rolle spielt als die Verluste nach außen.

In letzter Zeit sind gemischte Heizungssysteme bekannt geworden, die sich aus zwei verschiedenen • Heizungssystemen zusammensetzen: Zum einen einer Grundheizung, welche für das gesamte Wohngebäude eine Grundtemperatur sicherstellt, die niedriger ist als die gewünschte Innentemperatur, und welche zentral in Abhängigkeit von den äußeren klimatischen Bedingun-' gen gesteuert wird, wobei die Abrechnung gemeinschaftlich im Verhältnis zu der Wohnfläche jeder Wohnung erfolgt; zum anderen einer individuell geregelten Zusatzheizung mit der die gewünschte Temperatur einstellbar ist und deren Abrechnung ι individuell erfolgt. Die Grundheizung wird mit elektrischen Widerstands-Heiz-Kabeln unabhängig von der Zusatzheizung betrieben. Diese gemischte Grund- und Zusatzheizung hat den Vorteil, daß die Möglichkeiten von »Wärrrsdiebstählen« verringert werden, zumal die ¹ Grundtemperatur ohne Gefahr einer Oberheizung auf ein höheres Niveau (beispielsweise 16°C) eingestellt werden kann. Hierfür muß die zentrale Steuerung der Grundheizung die Sonnenbestrahlung mitberücksichtigen. Dank der individuellen Regelung der Zusatzheizung wird ferner die Verschwendung von Energie verringert. Da die bekannte gemischte Heizung aber mit zwei Regelungssystemen arbeitet, entstehen Investitions-Mehrkosten, die zumindest dann nicht tragbar sind, wenn man in der Grundheizung keine billige Energie verwenden kann.

In der Regelungstechnik für Heizungsanlagen ist es an sich bekannt, zwei Regelungssysteme miteinander zu verknüpfen, indem man einem Regelkreis zusätzliche Führungsgrößen aufschaltet. Ein Beispiel hierfür ist die witterungsgeführte Vorlauf-Temperaturregelung, bei der der Sollwert der Regelgröße nach Maßgabe der von einem Außentemperaturfühler erfaßten Außentemperatur im Sinne einer Anpassung an den momentanen Wärmebedarf des Gebäudes oder eines Gebäudeteils automatisch verschoben wird (Zeitschrift IKZ, Heft 3/ 1973, Seite 56).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung mit Raumtemperaturregler und Zentralregler für ein System mit Grur.d- und Zusatzheizung anzugeben, wobei der Investitionsaufwand gering gehalten wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei der gemeinsamen Steuerung des Wärmeerzeugers durch die beiden Regler auf einfachste Weise (nämlich durch binäre Verknüpfung) Sonderbedingungen, wie z. B. die Beschränkung auf eine Maximaltemperatur, eingeführt werden können.

Die Einstellung der Mindest- und Maximaltemperaturen kann entweder in Abhängigkeit allein von der Außentemperatur oder in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Sonnenbestrahlung oder aber in Abhängigkeit von der Außentemperatur zum einen sowie der Außentemperatur und der Sonnenstrahlung zum anderen erfolgen. Der letztgenannte Fall kann interessant sein, wenn die Fassaden unterschiedlicher Sonnenstrahlung ausgesetzt sind (beispielsweise bei Nord- und Südfassaden). Die Maximaltemperatur-Begrenzung ist dabei nur von der Außentemperatur abhängig, während die Grundtemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur und von der Sonnenstrahlung auf die Südfassade gesteuert wird. Die

einem sonnenlosen Tag bis zu 10^cC an einem sehr sonnigen Tag schwanken. Auf diese Weise vermeidet man einerseits eine Überheizung der Wohnungen insbesondere an der Südfassade bei Sonnenstrahlung, wobei man während der gesamten sonnenlosen Zeitdauer eine höhere Grundtemperatur aufrechterhält, und zum anderen wird eine zu starke Abkühlung der Wohnungen insbesondere an der Nordfassade an Tagen mit starker Sonnenstrahlung vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemazeichnung der Einzelheizungsanlage in einem Gemeinschaftswohngebäude auf der Grundlage von Gas-Wärmeerzeugern,

F i g. 2 die maximalen und minimalen zyklischen Einschaltzeiten des Brenners in Abhängigkeit von der Außentemperatur,

F i g. 3 die Änderung der Außentemperatur während eines Tagesverlaufs und die minimale Energie, welche der Wärmeerzeuger während des Tagesablaufs liefern muß,

F i g. 4 das Steuerschema der Heizungsanlage und

F i g. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Brenners in Abhängigkeit von der Zeit.

Ein Wärmeerzeuger 10 wird mit Gas gespeist unter Zwischenschaltung eines Stellgliedes, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Magnetventil 6 ist, das zwischen vollkommen offenen und geschlossenen Stellungen umschaltbar ist. Der Wä'rmeerzeuger 10 befindet sich außerhalb der Wohnung 14 in einem Raum 15 (der sogenannten »Technischen Gaszelle«), welcher über dem Treppenflur so angeordnet ist, daß Zugangsmöglichkeit für eine Wartungsfirma besteht. Eine Gassäule 9 versorgt die verschiedenen Wärmeerzeuger des Gebäudes unter Zwischenschaltung eines Absperrventils 7 und eines Gaszählers 8. Der Wiirmeerzeuger 10 liefert mittels Vorlaufleitungen 11 und Rücklaufleitungen 12 Heizungswasser an die Gruppe von Heizkörpern 13, welche sich in der Wohnung befinden.

Ein Zentralregler 4 bestimmt zyklisch in Abhängigkeit von der durch einen Fühler 1 gemessenen Außentemperatur und eventuell in Abhängigkeit von der durch einen weiteren Fühler 2 gemessenen Sonnenstrahlung die minimale und maximale Funktionsdauer des Magnetventils 6 zur Versorgung des (nicht dargestellten) Brenners des Wärmeerzeugers 10 mit Gas, indem er die notwendigen Informationen an eine Einrichtung 5 zur Steuerung der Funktionszeiten des Magnetventils 6 und folglich des Wärmeerzeugers 10 liefert. Die Einrichtung 5 empfängt zugleich Informationen von einem Raumtemperaturregler 3 der Wohni:ng, der in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur arbeitet.

Fig. 2 veranschaulicht die Einschaltzeiten während eines konstanten Zeitabschnitts T, dessen Dauer beispielsweise 5 Minuten in Abhängigkeit von den Zeitkonstanten des Heizungssystems und der Räumlichkeit bestimmt ist. Die Kurven F bzw. L stellen die minimale Einschaltdauer (tij bzw. die maximale Einschaltdauer (tl) det Brenners in Abhängigkeit von der Außentemperatur i_c dar. Damit soll einerseits der Wärmeverlust der Wohnung 14 nach außen entsprechend der Differenz (Tf- t_c) zwischen einer gewünschten Mindesttemperatur 7> und der Außentemperatur i,. kompensiert und andererseits die vom Wärmeerzeuger 10 gelieferten Wärmemengen begrenzt werden, damit im Inneren der Wohnung eine Maximaltemperatur Tl nicht überschritten wird.

Tb in F i g. 2 bedeutet die Basistemperatur des betreffenden Orts, d. h. die minimale Außentemperatur, für welche die Heizungsanlage berechnet wird (beispielsweise für Paris beträgt Tb = —7°C.

In Fig. 3 ist die Änderung der Außentemperatur r_c während 24 Stunden dargestellt Die Mindesttemperatur Tf ist die durch die Regelung vorgegebene Grundtemperatur, die der Benutzer mit seiner Heizungsanlage nicht unterschreiten kann (beispielsweise 15°C). Tl ist die maximale Raumtemperatur, die man erreichen kann. Der Benutzer kann folglich seinen Thermostaten zwischen diesen Grenzwerten einstellen, beispielsweise auf die Temperatur T₁ = 20°C.

Der schraffierte Bereich der F i g. 3 entspricht der Mindestenergie, welche der Wärmeerzeuger 10 während eines Tagesverlaufs liefern muß. Die Mindesttemperatur Ty kann mit Hilfe des Fühlers 2 durch den Zentralregler 4 in Abhängigkeit von der Sonnenstrahlung erhöht oder erniedrigt werden.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch das Arbeitsprinzip des hier beschriebenen Heizungssystems. Der Zentralregler 4 liefert in Abhängigkeit von der Zeit zwei binäre Signale φι und φι, welche der minimalen bzw. maximalen Einschaltdauer des Wärmeerzeugers 10 und folglich einer unteren bzw. einer oberen Temperatur entsprechen.

Ein im Inneren der Wohnung 14 angeordneter Fühler 16 mißt die tatsächliche Raumtemperatur. Die vor, dem Fühler 16 gelieferte Information bewirkt in Verbindung mit dem durch den Bewohner der Wohnung eingestellten Sollwert, daß der Einzelregler 3 ein binäres Signal <pj erzeugt, dessen Binärwert den Wärmebedarf angibt (Okein Wärmebedarf; 1 Wärmebedarf).

Die von den Reglern 4 und 3 erzeugten Signale werden von in der dargestellten Weise geschalteten ODER- und UND-Gliedern in der Einrichtung 5 zu einem einzigen Signal τ verknüpft, welches die gewünschte Temperatur in den gewünschten Grenzen darstellt und das Magnetventil 6 durch Zuführung von Gas zum Brenner steuert. Dies geschieht entsprechend einer Funktionsfolge, wie sie in F i g. 5 durch den Verlauf der genannten Signale dargestellt ist.

Somit muß jeder Wärmeerzeuger nur die minimale Energiemenge liefern, die notwendig ist, damit in sämtlichen Wohnungen eine Mindesttemperatur 7/.von beispielsweise 15°C herrscht. Die Größe der zusätzlichen Energiemenge zum Einstellen der individuell gewünschten Temperatur, beispielsweise T_a = 20°C, wird dem Ermessen jedes Benutzers überlassen. Die Gefahr des »Diebstahls« oder Verschenkens von Wärme wird somit weitgehend vermieden.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für die Heizungsanlage eines Mehrfamilienhauses, in welchem jede Wohnung einen eigenen Wärmeerzeuger und einen Raumtemperaturregler zur Einstellung einer gewünschten Temperatur aufweist, mit einem allen Wohnungen gemeinsamen Zentralregler, dessen Steuersignal in Abhängigkeit von der Außentemperatur eine Mindesttemperatur in den Wohnungen einhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale beider Regler (3, 4) auf eine einzige Steuereinrichtung (5) einwirken.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralregler (4) ein der Steuereinrichtung (5) zugeführ»es Signal (ς?ι) erzeugt, mit dem die in jeder Wohnung erzeugte Wärme auf die Erreichung einer vorbestimmten Maximaltemperatur (Tl) begrenzt wird.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralregler (4) die Mindesttemperatur (Tf) in Abhängigkeit von der Sonnenstrahlung bestimmt.

4. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Regler (3, 4) binäre Signale erzeugen, die durch ein ODER-Glied der Steuereinrichtung (5) zu einem binären Steuersignal (r) für den Wärmeerzeuger (10) verknüpft werden.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinrichtung (5) ein die Mindesttemperatur (T/.) bestimmendes Signal (g>2) und das Steuersignal (ψ3) des Raumtemperaturreglers (3) von einem ODER-Glied und dessen Ausgangssignal von einem UND-Glied mit dem die Maximaltemperatur (Tl) begrenzenden Signal (φι) verknüpft werden, und daß das Ausgangssignal des UND-Gliedes die Energiezufuhr zum Wärmeerzeuger (10) steuert.