DE2952695C2

DE2952695C2 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Energieabgabe bzw. -aufnahme eines Klimatisierungsgeräts

Info

Publication number: DE2952695C2
Application number: DE19792952695
Authority: DE
Inventors: Karl Lenz; Peter 8260 Mühldorf Trieb
Original assignee: Metallwerke Neheim Goeke & Co Kg 5760 Arnsberg De; Metallwerke Neheim Goeke & Co Kg 5760 Arnsberg
Current assignee: Metallwerke Neheim Goeke & Co Kg 5760 Arnsberg
Priority date: 1979-01-05
Filing date: 1979-12-29
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE2952695A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Fin Verfahren dieser An ist aus der Deutschen Offen legungsschrift 19 35 187 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Ventilstcllung nur indirekt gemessen, indem die Temperatur der den Ventilkörper verstellenden Ausdehnungsflüssigkeil gemessen wird. Dies ergibt aber verhältnismäßig ungenaue Werte, da die· Vcnlilstcllung nur sehr grob und mit großer Ansprechträglicit gemes

sen und gesteuert werden kann.

Bei der Steuerung von Heiz- oder Klimageräten, die mit einem durch die Raumtemperatur steuerbaren Fluiddurchflußventil versehen sind, tritt nun häufig das Problem auf, daß die Vorlauftemperatur des Fluids, die meist durch Außenthermostaten gesteuert wird, entweder zu hoch oder zu niedrig ist, so daß das Fluiddurchflußventil am Gerät sich in öffnungs- oder Schließrichtung sehr weit von einer mittleren Ventilkörperstellung ίο entfernen muß, um eine gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. In vielen Fällen, z. B. bei plötzlicher Sonnenbestrahlung des zu heizenden oder zu kühlenden Raumes, genügt auch ein volles Auf- oder Zufahren des Ventils nicht, um in kurzer Zeit den erhöhten oder verminderten Wärme- oder Kältebedarf auszugleichen. Die Raumtemperatur steigt daher vorübergehend zu hoch an oder fällt zu *.ief ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, durch deren Anwendung ein verhältnismäßig schneller Ausgleich von steigenden oder fallenden Raumtemperaturen bei in gewissen Grenzen gleichbleibender Ventilkörperstellung des Geräts möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß des Verfahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Abtastung der Ventilkörperstellung ist eine sehr genaue Ventilstellungsmessung möglich, die weder durch Ansprechträgheit noch durch Vcrklemmungen des Ventils infolge von Verunreinigungen od. dgl. verfälscht werden kann. Durch Änderung der Vorlauftemperatur läßt sich so eine sehr rasche und somil energiesparende Tcnipcraturanpassung an die jeweils im Raum herrschenden Bedingungen bei etwa gleichbleibender Ventilkörperstellung in sehr einfacher Weise erzielen. Durch geeignete Steuerung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung der gemessenen Ventilkörperstellung von einem vorbestimmten Sollwert läßt sich insbesondere ein Überschwingen der Temperaturänderung über den gewünschten Wert hinaus vermeiden, was bei reiner Außentemperatursteuerung nicht möglich ist. Der Sollwert der Ventilkörperstellung und die beiden Abweichungsgrenzwertc von diesem Sollwert können dabei weitgehend frei gewählt werden, wodurch eine Optimierung der Vorlauftemperatur auf einen für den Heizvorgang möglichst niedrigen bzw. für den Kühlvorgang möglichst hohen Wert ermöglicht wird.

Allgemein bekannt ist zwar bereits die sogenannte Nachtabsenkung einer Heizungsanlage durch Absenken der Vorlauftemperatur, wie es beispielsweise auch in der deutschen Offcnlegungsschrift 25 04 213 als Stand der Technik erwähnt ist. Auch ist die Änderung der Vorlauftemperatur einer Heizungsanlage in Abhängigkeil von der Temperatur des zu beheizenden Raumes oder von der Außentemperatur bekannt, wie es in der Deutschen Patentschrift 17 53 224 ebenfalls als Stand der Technik erwähnt wird. Beide bekannten Verfahren sind aber zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht brauchbar.

M) Falls das erfindungsgemäße Ventil mit dem dazugehörigen Verbraucher an ein Kernheizwerk angeschlossen ist, tritt oftmals die Schwierigkeil auf, daß die vom Fernheizwerk vorgeschriebene höchste Rücklauflempcralur überschritten wird. Daß eine diesbezügliche hi Vorschrift des Fernheizwerkes sicher eingehalten wird, wird in zweckmäßiger Weiterbildung der l-'rfimlung durch die Merkmale des Anspruchs i erreicht. Diese vorrangige Steuerung in Abhängigkeit von der Ruck

lauftemperatur nimmt in Kauf, daß die Raumtemperatur vorübergehend sich weiter von dem gewünschten υ ""d der Steuerung zugrundeliegenden Wert entfernt.

In ähnlicher Weise wird durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei Abtastung der Vorlauftemperatur eine sprunghafte Erl'öhung derselben sofort selbsttätig abgefangen, indem das Ventil praktisch ohne Verzögerung zugesteuert wird, wobei ebenfalls ein kurzzeitiges Unterschreiten der vorgeschriebenen Raumtemperatur unberücksichtigt bleibt.

Die Erfindu:/g betrifft ferner vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Ansprüchen 4 und 5.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert. Die

F i g. 1 bis 3 zeigen schematische Schaltbilder von drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage.

In den Figuren sind für gleiche oder entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein Fluiddurchflußventil als Heizkörperventil 10 ausgebildet, das in Richtung des Pfeils 12 von Warmwasser durchflossen wird. Der Ventilkörper ist schematisch durch den Pfeil 14 angedeutet. Seine Stellung bezüglich des Ventilsitzes 16 kann durch ein Getriebe 18 verändert werden, das mit einem Elektromotor 20 in Verbindung steht. Der Motor 20 wird seinerseits von einem elektrischen Motorsteuerteil 22 beaufschlagt, der über eine Leitung 24 mit einer Meß- und Steuerlogik 26 in Verbindung steht. Mit dieser Logik steht auch der Elektromotor 20 über eine Leitung 28 in Verbindung. De; ein Steuergerät enthallende Ventiloberteil ist schematisch durch die Linie 30 angedeutet. Er enthält außer den bereits beschriebenen Teilen einen Temperaturwähler 32, der über eine Leitung 34 mit der Logik 26 in Verbindung steht. Ferner ist ein Raumtemperaturfühler 36 vorgesehen, der über eine Leitung 38 ebenfalls mit der Logik 26 in Verbindung steht. Schließlich steht ein Vorlauf-Temperaturfühler 42 über eine Leitung 44 und ein abfragbarer Signalgeber 40 für die Heizkörper-Kenngröße über eine Leitung 46 ebenfalls mit der Logik 26 in Verbindung.

Die Logik 26 ist unmittelbar im oder am Vcntiloberteil 30 angeordnet. Bei dieser Ausführungslorm findet daher eine selbsttätige Regelung des Ventils unabhängig von irgendeiner zentralen Steuerung statt.

Die Stellung des Ventilkörpers 14 wird abgetastet durch einen magnetischen Tauchkörper 48, der in eine Spule 50 eintaucht, welche über eine Leitung 52 mit der Logik 26 in Verbindung steht.

Bei Verstellung des Ventilkörpers wird in der Spule 50 ein Signal erzeugt, das über die Leitung 52 auf die Logik 26 gegeben wird. Die Logik berechnet den Unterschied zwischen einem Sollwert und dem gemessenen Istwert und gibt einen Steuerimpuls über die Leitung 24 auf den Motorsteuerteil 22, wodurch der Motor 20 über die Leitung 28 Energie erhält und über das Getriebe 18 den Ventilkörper 14 in der erforderlichen Weise verstellt. Der Sollwert, mit welchem die Logik 26 den Istwert vergleicht, wird hauptsächlich durch den vom Raumtemperaturfühler 36 über die Leitung 38 eingegebenen Wert bestimmt. Er kann zusätzlich auch durch den vom Vorlauffühler 42 über die Leitung 44 eingegebenen Wert sowie von der über die Leitung 46 ermittelten Heizkörper-Kenngröße mitbestimmt werden. Er kann überdies durch manuelle Einstellung des Temperalurwählers 32 verändert werden. Auf diese Weise ist eine außerordentlich genaue Steuerung der Veniilkörperstellung und somit der erziehen Raumtemperatur möglich.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform ist im wesentlichen gleich ausgebildet wie die in F i g. 1 gezeigte.

Zusätzlich sind hier jedoch im Fluid zwei Ultraschall-Fühler 54 und 56 angeordnet, die über Leitungen 58 ■ bzw. 60 mit einem Ultraschallwandler 62 in Verbindung stehen. Die beiden Fühler 54 und 56 können durch das mit dem Ventil 10 in Verbindung stehende Wasserleitungssystem von einer zentralen Steueranlage abgegebene Ultraschallimpulse empfangen, die im UltraschaN-empfänger 62 in elektrische Signale umgewandelt werden. Die elektrischen Signale werden zum Teil über eine Leitung 64 auf die Logik 26 gegeben und dienen somit zur Steuerung des Ventilkörpers 14 in der oben geschilderten Weise. Abwechselnd mit diesen Signalen werden Energiesignale über die Leitung 66 auf eine Batterie 68, beispielsweise in Form eines Λ/C-Akkumulators. gegeben, wodurch diese aufgeladen wird. In nicht näher dargestellter Weise versorgt die Batterie 68 sämtliche stromaufnehmenden Teile des Ventiloberteiles einschließlich der Logik 26 mit Strom. Im übrigen stimmt die Funktionsweise dieser Ausführungsform mit der Funktion der oben erläuterten Ausführungsform überein.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von den oben erläuterten Ausführungsformen dadurch, daß der Steuerteil für den Ventilkörper 14 aus einem wärmeempfindlichen Dehnungskörper 70 besteht, der unmittelbar auf den Ventilkörper 14 einwirkt. Bei dieser Ausführungsform kann der Raumtemperaturfühler 36 unmittelbar in den Dehnungskörper 70 eingebettet sein. Ferner ist in den Dchnungskörper 70 ein elektrisches Heizelement 72 zur Beeinflussung der Tem-

j^r> peratur des Dehnungskörpers 70 eingebettet. Das Heizelement steht über eine Leitung 74 mit der Logik 26 in Verbindung und empfängt von dieser bei Bedarf zur willkürlichen Steuerung des Ventilkörpers 14 Heizenergieimpulse.

Statt eines Ultraschallempfängers mit Uhraschallfühlern ist bei dieser Ausführungsform ein Empfänger 76 für elektromagnetische Wellen mit der Logik 26 verbunden. Der Empfänger 76 kann vom Sender einer zentralen Steueranlage oder von einem vom Benutzer mit-

4) geführten Taschensender Befehlssignale für die Steuerung des Ventilkörpers 14 empfangen.

In den F i g. 1 bis 3 sind nur drei als Beispiele dienende Ausführungsformen dargestellt, welche keineswegs alle nach der Erfindung möglichen Kombinationen erfassen.

so Aus den dargestellten Beispielen ist aber in etwa die Vielfalt der durch die Erfindung verwirklichten vorteilhaften Kombinationen zu erkennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe bzw. -aufnahme eines der Raumklimatisierung dienenden Geräts mit einem durch die Raumtemperatur steuerbaren Fluiddurchflußventil, wobei die Vcntilstellung gemessen und ein dem gemessenen Ventilstellungswert entsprechendes Ventilstellungssignai erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Ventilstellung durch Abtastung der Ventilkörperstellung erfolgt, daß das entsprechende Ventilstellungssignal auf eine Steuerlogik übertragen wird und daß zwei Grenzwerte für die Ventilkörperstellung vorbestimmt werden und bei Überschreiten dieser Grenzwerte die Vorlauftemperatur des Fluids so geändert wird, d««ß die Veitilkörperstellung in den Bereich zwischen den beiden Grenzwerten zurückkehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Heiz- oder Klimaanlage mit mehreren Ventilen aufgrund der auf die Steuerlogik übertragenen Istwertsignale ein Mehrheitsbeschluß herbeigeführt wird, ob und in welchem Ausmaß die Vorlauftemperatur geändert oder die Ventilkörperstellung einzelner Ventile angepaßt werden soll.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gerät die Rücklauftemperatur des Fluids gemessen, ein entsprechendes Rücklaufsignal erzeugt und auf die Steuerlogik übertragen wird und die Ventilkörperstellung vorrangig entsprechend der gemessenen Rücklauftempcraiur und erst zweitrangig entsprechend der gemessenen Raumtemperatur gesteuert wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mindestens ein der Raumklimatisierung dienendes Gerät mit Fluiddurchflußventil aufweist, gekennzeichnet durch einen Fühler (48, 104) zur Abtastung der Stellung des Ventilkörpers (14, 82). durch einen mil dem Fühler verbundenen Signalerzeuger (50, 106), der mit einer Signalübertragungseinrichtung (52) verbunden ist, und durch eine die Signale empfangende Steuerlogik (26), die mit einer Signalübertragungseinrichtung (24) verbunden ist, durch die von der Logik errechnete Signale einem Steuergerät (18, 20,22) für die Vorlauftemperatur und/oder die Ventilkörperstellung zuführbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, mit Temperaturfühlern zur Messung der Raumtemperatur und/oder der Rücklauftemperatur gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung und Übertragung von den gemessenen Werten entsprechenden Signalen auf die Steuerlogik (26).