DE2846286A1

DE2846286A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung einer gemeinschaftszentralheizung eines gebaeudes

Info

Publication number: DE2846286A1
Application number: DE19782846286
Authority: DE
Inventors: Raymond Bardot; Gaston Buffat
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA; Centre Scientifique et Technique du Batiment CSTB
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA; Centre Scientifique et Technique du Batiment CSTB
Priority date: 1977-10-24
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1979-04-26
Also published as: IT7829038A0; FR2422195A1; GB2008289A; FR2422195B1; IT1099517B; DE2846286C2; GB2008289B; ES474472A1

Description

Ίο 412 So/li
GEM 418/77
FRSN 77.319ΟΟ

filed Oct. 24, 1977 ^v 2848286

CEM-Compagnie Electro-Mecanique 12, rue Portalis, F-75o8 Paris

Centre Scientifique et Technique du Bätiment 4, Avenue du Recteur Poincare, F-75oi6 Paris

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Gemeinschaftszentralheizung eines Gebäudes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer Gemeinschaftszentralheizung eines Gebäudes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens· ,

Zum Konstarihalten der Temperatur im Inneren eines Gebäudes regeln die gewöhnlich verwendeten Zentralregelungen augenblicklich die

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für die Erwärmung erforderliche Wäremzufuhr derart, daß die Verluste kompensiert werden« Das zugehörige Regelungsgesetzt laute folgendermaßen:

Zufuhren = ^T Verluste

Diese Regelungen versuchen die beteiligten Leistungen ständig ins Gleichgewicht zu bringen.

Dieses Gleichgewicht ist sehr schwer mit Präzision zu verwirklichen. Es treten immer mehr oder weniger große Fehler auf, insbesondere beim Messen und bei der Lieferung des Wärmeflusses für die Heizungsanlage.

In einem vorangehenden französischen Patent (76. 13 726) wurde ein Verfahren zur Regelung einer Warmwasser-Heizungsanlage beschrieben, welches das periodische Gleichgewicht der Energien sicherstellt (Gleichgewicht der thermischen Gesamtbilanz). Das entsprechende Regelungsgesetzt lautet folgendermaßen:

Zufuhren =.
worin Δ Ζ ein Zeitintervall bedeutet.

Es ist zu bemerken, daß es leichter ist, ein genaues Gleichgewicht der Energien zu verwirklichen als ein genaues Gleichgewicht der Leistungen, zumal bei der Energie der Zeitfaktor hinzukommt, welcher die Möglichkeit ergibt, einen zuvor bei der Lieferung des Warme-'flusses begangenen Fehler später wieder auszugleichen.

Jedoch um zu große Änderungen der Anlauftemperatur zu vermeiden und folglich die Gefahren von Wärmeausdehnungsgeräuschen zu verringern, war es vorgesehen, die Funktionsweise der Regelung durch eine Begrenzung der Anlauftemperatur in Verbindung mit der Außentemperatur zu vervollständigen.

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Diese Lösung hat den Nachteil, daß zusätzliche Werteeinstellungen am Regler notwendig^-WÄche, wenn sie nicht mit ausreichender Genauigkeit erfolgen, die Gefahr beinhalten, entweder den Regelungsvorgang durch den Anlauftemperatur-Begrenzungsvorgang zu eliminieren oder den Begrenzungsvorgang ungenügend wirksam zu machen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren hat ferner den Nach, teil, daß die Wärmeabgabe der Heizkörper manchmal abgestellt wird, wodurch die Gefahr einer Störung für die Wohnungsinhaber besteht, und daß andererseits das Wartungspersonal nicht prüfen kann, daß die Punktionsweise der Heizung in einem bestimmten Augenblick derjenigen entspricht, Vielehe aufgrund der Außentemperatur notwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames Verfahren der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, welches diese Nachteile vermeidet, und welches insbesondere ermöglicht, ein Aufeinanderfolgen von Abstellungen der Wärmeabgabe der Heizkörper zu vermeiden und eine Prüfung der ordnungsgemäßen Funktionsweise der Heizungsanlage an Ort und Stelle durchzuführen. Durch die Erfindung soll ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Ein weiteres Erfindungsmerkmal ergibt sich aus dem Anspruch 2.

'Insbesondere umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Meßketten mit entsprechenden Gebern, welche ständig die im Gebäude eingehenden Wärmezufuhren A einschließlich der für die Erwärmung erforderlichen sowie die aus dem Gebäude herausgehenden Wärmeveiluste D einschließlich denen feststellen, welche sich aus dem Unterschied zwischen der im Inneren des Gebäudes gewünschten Temperatur (genannt Solltemperatur) und der Außentemperatur ergeben.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Surnraiereinrichtung zum Z-iehcn der Leistungcbilanz (A-D)_} einen Cpeicherintegrator, welcher in Punktion der Zeit Z die Energiebilanz J^(A-D) dZ zieht, nov/ie eine Einrichtung zum periodischen Abfragen des Werts dec rjpeicbcrintegrators.

Der Regler umfaßt eine Steuerlogik, welche in Abhängigkeit von den aus der Leistungsbilanz (A-D) sowie der Energiebilanz _v/ⁿ (A-D) dZ hervorgehenden Signalen arbeitet und unter Zwischenschaltung der Steuerlogik auf ein Organ zur Regelung des w'ärmeflusses bewirkt, welcher an die Heizungsanlage derart geliefert wird, daß einerseits das ständige und angenäherte Gleichgewicht der Leistungsbilanz und andererseits das periodische und genaue Gleichgewicht der Energiebilanz sichergestellt wird.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird nachfolgend wieder der Fall einer Warmwasser-Gemeinscbaftsheizungsanlage genommen, wie sie im französischen Patent 76.13 726 beschrieben ist.

Die V_erluste des Gebäudes pro Volumeneinheit, welche sich aus dem Unterschied zwischen der Sollwerttemperatur T und der Außentemperatur t ergeben, betragen

G(T_c-t_e),

worin G = Koeffizient des spezifischen Verlusts des Gebäudes.

Die für die Erwärmung pro Volumeneinheit erforderlichen Wärmezufuhren betragen

V ^d ^Tr^;*

worin Q = gesamter · Volumendurchsatz des V/assers zur Versorgung sämtlicher Heizkörper des Gebäudes

V = Volumen des Gebäudes

c - spezifische Wärme des Wassere t_d= Vorlauftemperatur des Heizungswassers t_r= Rücklauftemperatur.

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Die Sonnenwärmezufuhren haben den Wert (immer pro Vo lumen einheit)

ν
R,

worin S = verglaste Oberflächen

f = Sonnenf akto? der verglasten Öffnungen

R = Sonnenstrahlung

In diesem Beispiel betragen die Zufuhren A bzw. die Verluste D:

Sv V V

A = ( t_d - t_r ) + f R

D = G ( t_c - t_e)

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematisierte Übersichtszeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Meßsonden und die jeweiligen Summiereinrichtungen für die Zufuhren bzw. die Verluste nie ht dargestellt sind, und

Figur 2 ein Diagramm der Regelung über 24- Stunden.

Die oumme der Zufuhren A und die der Verluste D, welche nach Messung auf an sich bekannte Weise e.rmittelt wird, wird in eine Summiereinrichtung 5 eingegeben, welche die Leistungsbilanz A-D zieht. Die Summiereinrichtung 5 ist an einen Speicherintegrator 1 angeschlossen, welcher die Leistungsbilanz mit Bezug auf die Zeit integriert und so die Energiebilanz zieht. Der Integrator ist einerseits an einen Impulsgenerator 2 und andererseits an eine Steuerlogik 3 angeschlossen, welche ihrerseits an die Summierein-

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COPY ORiGiNAL INSPECTED

richtung 5 und ein Regelorgan 4- angeschlossen ist, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Servomotor sein kann, der ein Mischventil zur Rückführung von Rücklaufwasser steuert.

Das von der Summiereinrichtung 5 abgegebene Signal S₂, welches der Leistungsbilanz der Anlage entspricht, wird im Speicherintegrator 1 integriert, der bei jedem Abfrageimpuls des Generators 2 ein Signal S_x, abgibt, das der Energiebilanz der Anlage entspricht. Die Steuerlogik 3 empfängt einerseits das Signal S^ und andererseits das Signal S~. Sie gibt in Abhängigkeit von diesen zwei Signalen ein Signal S-, ab, welches auf das Eegelorgan 4- derart wirkt, daß das vorschreitende öffnen oder Schließen des Mischventils gesteuert wird.

Die Funktionsweise der Vorrichtung ist folgende:

Wenn im Augenblick des Abfragens des Werts des Speicherintegrators

aas
1 durch den Impulsgenerator/Signal S_x. positiv ist, das heißt daß die Wärmezufuhr dam Bedarf voraus ist, wirkt die Steuerlogik 3 derart auf die Regelung, daß die Energiezufuhr (im vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel des V/armwassers) verringert wird. Wenn jedoch vor demnächsten Abfragen die Leistungsbilanz einen vorbestimmton V/ert von ~£ annimmt, das heißt daß die Leistungszufubr um einen Wert £ kleiner ist als der Leistungsverlust, wirkt die Steuerlogik 3 belastend auf die Bewegung des Ventils, damit die Energiezufuhr nicht zu sehr dem Bedarf beim nächsten Abfragen des Speichers nachhinkt, und steuert das Ventil in der V/eise, daß die Abweichung - C ^der Leistungsbilanz aufrechterhalten wird.

Umgekehrt wenn im Augenblick des Abfragens das Signal S_x. negativ ist, das heißt daß die Energiezufuhr hinter dem Bedarf nachhinkt, wirkt die Steuerlogik 3 derart auf die Regelung, daß die Energiezufuhr erhöht wird. Wenn jedoch vor dem nächsten Abfragen die Leistungsbilanz einen vorbestimmten V/ert + £ -annimmt, das heißt daß die zugeführte Leistung um einen Wert + £ größer ist als die

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OBiGiNAL INSPECTED

Verlustleistung j wirkt die Steuerlogik 3 "belastend auf die Bewegung des Ventils, damit die Energiezufuhr nicht zu|sebr dem Bedarf beim nächsten Abfragen des Speichers vorauseilt, und steuert das Ventil derart, daß die Abweichung + C der Leistungsbilanz auf rechterhalten wird.

Mit anderen V/orten, damit die Energiebilanz ausgeglichen wird, ermöglicht die Vorrichtung die Erhöhung oder die Verringerung der Energiezufuhr, indem die Leistungszufuhr begrenzt wird auf den Wert des Leistungsverlustes erhöht oder verringert um einen vorbestimmten Wert

Die Leistungsbilanz wird folglich konstant um den Gleichgewichtswert zwischen zwei Grenzen +£ und - (^ geregelt. Sie wird gegen den Grenzwert + p geregelt, wenn die Energiebilanz negativ ist, und gegen den Grenzwert - £ , wenn die Energiebilanz positiv ist. Aufgrund dieser Verfahrensweise ist man sicher, daß man periodisch das strenge Energiegleichgewicht erhält.

Die maximale Zeitdauer zwischen zwei Abfragen hängt von dem Ansprechen des Heizungssystems und vom Gebäude bei Auftreten einer abrupten Änderung der äußeren Bedingungen ab.

Um die Genauigkeit zu vergrößern, möchte man ein Intervall zwischen zwei Abfragungen haben, welches nicht zu kurz ist, damit die Anzahl der Übergangsbereiche vermehrt wird, welche auf die Änderungen der Leistungsbilanz von +£ auf -C oder umgekehrt folgen.

Um diesen Vorstellungen zu entsprechen, sollte dieses Intervall die Größenordnung von einer Viertelstunde haben.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine progressive Steuerung des Mischventils.

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Im Falle einer Polgesteuerung von mehreren Brennern (Fall der
Modul-Gasheizungen in Terrassenbauweise) vergleicht man im Zeitpunkt des Abfragens des Speicherintegrators die Vorzeichen der Leistungsbilanz (A-D) und der Energiebilanz J (A-D) dZ (worin Z die Zeit bedeutet).

Die Funktionsweise der Steuerlogik ist in der nachfolgenden
Tabelle zusammengefaßt:

A-D	J~ (k - D) dZ	Durch di« Steuerlogik gege bene Anweisung
		Abschalten des Kessels
>°	<°	Keine änderung
<o	>o	Keine Änderung
<°	<o	Inbetriebsetzen des Zusatz kessels

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Leerseite

Claims

ANSPR Π C H E _Γ --- «-

Verfahren zur Regelung einer Gemeinschaftszentralheisung eines Gebäudes unter Zwischenschaltung einer Einrichtung zum Regeln der Energiezufuhr, in welcher man die Leistungsbilanz eines Volumens der Wohnung zieht, gebildet durch die Differenz zwischen den Verlusten des Gebäudes einerseits und den Zufuhren durch die Erwärmung und die Sonneneinstrahlung andererseits, und man ferner die Energiebilanz durch Integration der Leistungsbilanz zieht, wobei die augenblicklichen Bilanzen in einem Speicher werden, dadurch gekennzeichnet, daß der periodisch abgefragte Speicher ein Signal liefert, welches der Gesamtenergiebilanz entspricht und einer Steuerlogik zugeführt wird, die gleichfalls das der Leistungsbilanz der Anlage entsprechende 3ignal empfängt, um die Einrichtung zur Regelung der Wärmezufuhr derart zu steuern, daß ein ständiges und angenähertes Gleichgewicht der Leistungen und ein periodisches und strenges Gleichgewicht der Energien hergestellt wird.
2. Verfahren nach Ansprcuh 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Energiezufuhr derart gesteuert wird, daß die Abweichungen der Bilanz der Leistungen auf einen vorbestimmten V/ert (+ £ ) um ihre Gleichgewichtsstellung begrenzt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Summiereinrichtung (5) zum Ermitteln der Summe der Zufuhren und Verluste, welche die Leistungsbilanz der Anlage bilden, einen Speicherintegrator (1) zum Ziehen der Energiebilanz durch Integrieren der Leistungsbilanz und der Energiebilanz, welche bei jedem Abfragen eines Impulsgenerators (2) gezogen werden, sowie eine Steuerlogik (3), welche ein Steuersignal an die Einrichtung zur Regelung der Energiezufuhr in Abhängigkeit vom Wert der Energiebilanz und der Leistungsbilanz abgibt.

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