DE3105714A1

DE3105714A1 - Steuersystem fuer eine elektrische heiz- odr kuehleinrichtung

Info

Publication number: DE3105714A1
Application number: DE19813105714
Authority: DE
Inventors: Jeffrey M. 55112 New Brighton Minn. Hammer; David C. 55426 St. Louis Park Minn. Ullestad; Stephen J. 55122 Eagan Minn. Wesoloski
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1981-12-17
Also published as: JPS56135206A; US4341345A; DE3105714C2; JPS6333165B2; GB2069729B; FR2476425B1; FR2476425A1; GB2069729A; CA1162981A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Ein derartiges System dient der Steuerung der Spitzenlastanforderung in einem elektrischen Energieverteilungsnetz durch Einwirkung auf den Verbrauch von Einzellasten, wie beispielsweise Klimaanlagen,

Ein ersthaftes Problem, dem sich Energieversorgungsunternehmen gegenübersehen, liegt heute in der großen Differenz bezüglich des Energieabrufes in einem Verteilungsnetz zwischen den Spitzenlastzeiten und den Zeiten geringerer Energieanforderung. Die sogenannten Spitzenlastperioden oder Lastabwurfintervalle sind Perioden sehr hoher Energieanforderung, wobei ein Lastabwurf erforderlich sein kann, um die Energieversorgung in dem Netzwerk aufrechterhalten zu können. Diese Perioden treten beispielsweise während heißer Sommertage auf, wenn weitverbreitete elektrische Klimaanlagen gleichzeitig verwendet werden. Das Lastabwurfintervall kann typischerweise mehrere Stunden dauern und tritt normalerweise während der heißesten Stunden des Tages, beispielweise zwischen 12 und 18 Uhr auf. Spitzenlasten können auch während der kältesten Wintermonate in Gebieten auftreten, wo vorwiegend von elektrischer Heizung Gebrauch gemacht wird. In der Vergangenheit mußten zur Anpassung an die sehr hohen Spitzenlasten die Energieversorgungsunternehmen immense Summen aufwenden, um entweder zusätzliche Energieerzeugungskapazitäten zu investieren oder um sogenannte Spitzenlast von anderen Versorgungsunternehmen zu kaufen.

In der jüngsten Zeit machen die Energieversorgungsunternehmen von einem Lastabwurf Gebrauch, um den Spitzenlastbedarf zu steuern, wobei in einem bestimmten LastabwurfIntervall gewisse Lasten abgeschaltet werden. Es ist erwünscht, daß bei einem Lastabwurf die Leistungsanforderung gleichmäßig über das gesamte Lastabwurfintervall reduziert wird, da der tatsächliche Spitzenlastbedarf des gesamten Versorgungsnetzes zu irgendeinem Zeitpunkt während des Lastabwurfintervalles auftreten kann.

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Bislang wurden verschiedene grundlegende Verfahren angewandt, um die maximal von den Energieversorgungsunternehmen angeforderte Leistung zu begrenzen. Ein solches Verfahren benutzt entweder über die Leitungen des Versorgungsnetzes oder über Funk von dem Versorgungsunternehmen ausgesandte Signale, um bestimmte ausgewählte elektrische Lasten, wie beispielsweise Kühlkompressoren von dem Netz abzutrennen, wenn die Leistungsanforderung einen bestimmten Punkt erreicht hat. Während diese Art der direkten Steuerung des Leistungsverbrauchs während Spitzenperioden zu einer Verbrauchsbeschränkung führt, die eine überlastung des Netzwerkes verhindert, ergibt sich jedoch eine große Unannehmlichkeit für den Verbraucher, der für ungewöhnlich lange Zeit von dem Netz abgetrennt ist.

Ein anderes von den Versorgungsunternehmen verwendetes Steuerverfahren zur Reduzierung des Spitzenleistungsbedarfs macht von dem Konzept der zyklischen Lastabschaltung Gebrauch. Hierbei werden ausgewählte Energieverbraucher während der Spitzenlastperiode zyklisch von dem Netz abgetrennt. Beispielsweise wird das entsprechende Gerät in einem Lastzyklus von 30 Min. während 10 Min. von der Spannung abgetrennt, so daß bei einem zyklischen Betrieb ein Drittel der Geräte jeweils von dem Netz abgetrennt ist.

Diese Art des Lastabwurfes besitzt jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst wird durch eine solche zwangsweise Abschaltung der natürliche asynchrone Betrieb der leistungverbrauchenden Einrichtungen gestört. Eine große Gruppe von Kühl- oder Heizeinrichtungen, die zyklisch ein- und ausgeschaltet werden, um in einem Raum eine angenehme Temperatur vorzugeben, weist normalerweise bezüglich des Einschaltpunktes der verschiedenen Einrichtungen keine Synchronisierung auf; vielmehr werden die verschiedenen Kühlkompressoren oder Heizeinrichtungen zu völlig verschiedenen Zeitpunkten ein- und ausgeschaltet. Jeglicher Lastabwurf _t durch j den die Betriebsperioden der Kompressoren bzw. Heizeinrichtungen j synchronisiert werden, zerstört diese natürliche Phasenvielfalt j der betriebenen Geräte. Eine Synchronisation führt zu einer \

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beträchtlichen Lastspitze bei der Einschaltung dieser Geräte, wodurch viele Vorteile des Lastabwurfs verlorengehen. Wenn es sich bei den abgeschalteten Geräten, beispielsweise um elektrische Klimaregelgeräte handelt, so besteht die Wahrscheinlichkeit, daß alle Geräte, die von der Spannung abgetrennt wurden, am Ende des Zyklus gleichzeitig Leistung anfordern, so daß beim Einschalten der abgeschalteten Geräte am Ende eines jeden Zyklus ein maximaler Leistungsbedarf entsteht.

Ferner kann diese Art des Lastabwurfes von dem Kunden hintergangen werden, indem dieser eine überdimensionierte Klimaanlage installiert, die in der Lage ist, die Temperatur in einem Teil des ihr zugeteilten Betriebes aufrechtzuerhalten. Im Endeffekt wird dann auf diese Weise in Wirklichkeit kein verminderter Leistungsverbrauch erzielt.

Alle bekannten Verfahren und Einrichtungen führen zwar zu einer verringerten Netzbelastung; sie vernachlässigen jedoch einen sehr wichtigen Faktor betreffend den verminderten Komfort des Kunden, dessen Gerät vom Netz abgetrennt wird. Beispielsweise sind abrupte oder große Veränderungen der Raumtemperatur vom Standpunkt des Kunden sehr unerwünscht.

Andere bekannte Verfahren des Lastabwurfes umfassen die zeitweilige Rückstellung von Thermostaten auf eine höhere Einstellung im Sommer während des Kühlbetriebs und auf eine geringere Einstellung im Winter während des Heizbetriebs, wobei diese Rückstellung für eine bestimmte Zeitperiode oder über eine Anzahl von Stunden während des Spitzenlastbedarfs des Tages vorgenommen wird. Bezüglich des Energieversorgungsunternehmens führt dies zu einer beträchtlichen Lastverminderung. Der Bewohner eines Raumes empfindet jedoch eine abrupte Temperaturänderung als unkomfortabel·.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einem minimalen Einfluß auf den Komfort des Kunden die erforderliche

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Entlastung des Netzes erzielt wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Steuersystem. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuersystems sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden das erfindungsgemäße Steuersystem näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems; und

Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems ohne und mit Vorkühlung.

Das grundlegende Konzept des vorliegenden Systems gestattet einem Energieversorgungsunternehmen die Steuerung einzelner Klimaregeloder Heizeinrichtungen in einem vorgegebenen Versorgungsnetzwerk in der Weise, daß der erforderliche Lastabwurf während der Spitzenlastzeiten bei minimalem Einfluß auf die Bewohner des in seiner Temperatur geregelten Raumes erzielt wird. Die Steuerung kann durch das Energieversorgungsunternehmen über einen Fernsender mittels Radiofrequenz, die Leitungen des Versorgungsnetzes oder ähnliche Ubertragungseinrichtungen vorgegeben werden.

Beim Empfang eines Steuersignales von dem Versorgungsunternehmen wird bei jedem einzelnen erfindungsgemäß gesteuerten Thermostaten der von Hand eingestellte Sollwert außer Funktion gesetzt. Der anfängliche Steuerpunkt, d. h. der Start-Sollwert wird normalerweise mit der erfaßten geregelten Raumtemperatur gleichgesetzt. Hierdurch wird eine Beeinflussung des Systems durch den Raumbewohner verhindert, indem dieser den Sollwert während der Lastabwurfperiode oder unmittelbar vor der bekannten Spitzenlastzeit verändert.

Nachdem die Steuerung durch das erfindungsgemäße System übernommen worden ist, wird der Sollwert des Lastabwurfthermostaten

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kontinuierlich von dem Anfangswert zu einem vorbestimmten Grenzwert geführt, der in dem Speicher eines Mikroprozessors gespeichert ist. Die geeigneten Parameter des Systems können
durch folgende Tabelle angegeben werden:

Parameter Kühlbetrieb Heizbetrieb

1. Obere Grenztemperatur 27,8⁰C Ursprünglicher Soll

wert

2. Untere Grenztemperatur Ursprünglicher 16,7°C

Sollwert

3. Maximale Abweichung 5°C 5°C
von der Ausgangs-Raumtemperatur

4. Stunden des Last- 6 Std. 4 Std. abwurfes

5. Maximale Änderungs- 0,83⁰C pro Std. 1 ,11 ⁰C geschwindigkeit pro Stunde

6. Rückführungs-Änderungs-

geschwindigkeit 0,83⁰C pro Std. 1,67⁰C

pro Stunde

7 . Maximale Vorkühlung 1 ,67⁰C 2, 22⁰C

oder Vorheizung

8. Änderungsgeschwindigkeit 0,83⁰C pro Std. 1,11⁰C der Vorheizung oder Vor- pro Stunde

kühlung

Die Änderungsgeschwindigkeit wird errechnet, indem die Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur und der Lastabwurf-Grenztemperatur (27,8⁰C für Kühlbetrieb, 16,7°C für Heizbetrieb) genommen wird und durch die erwartete Lastabwurfperiode (6 Std. oder 4 Std.) dividiert wird. Das heißt, die Änderungsgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die Temperatur gerade den Grenzwert am Ende der Lastabwurfperiode erreicht. Wenn die Raumtemperatur bereits über 27,8⁰C oder unterhalb 16,7°C liegt, so wird die Änderungsgeschwindigkeit auf Null gesetzt und es geschieht nichts, d. h. das System arbeitet normal, da es bereits seine maximal statthaften Komfortgrenzen im Hinblick auf die Bewohner des temperaturgeregelten Raumes überschritten hat. Wenn die
errechnete Änderungsgeschwindigkeit größer als der Maximalwert pro Stunde ist, so wird die tatsächliche Geschwindigkeit auf
die maximale in der Tabelle vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit

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begrenzt/ um die Aufheizung oder Abkühlung unterhalb dem Wahrnehmung sschwellwert der meisten Personen zu halten. Auf diese Weise wird der Sollwert normalerweise kontinuierlich über die gesamte Lastabwurfperiode verschoben., um eine maximale kontinuierliche Lastverschiebung zu gestatten.

Wenn der Sollwert nach oben oder unten verschoben wird, so wird der Raumtemperaturfühler kontinuierlich überwacht. Wenn der Raumtemperaturfühler 27,8⁰C oder höher bzw. 16,7°C oder niedriger anzeigt, so wird die Verschiebung erneut angehalten, da die statthaften äußersten Raumtemperaturen nach oben und unten begrenzt sind, um einen bestimmten Grundkomfort für die Bewohner des Raumes zu erhalten. Hierdurch wird natürlich das Lastabwurf/Komfortgleichgewicht beibehalten, da die allmählichen Temperaturänderungen relativ unbemerkt durch den Kunden vonstatten gehen.

Nachdem die vorbestimmte Lastabwurfperiode vorüber ist, wird der Sollwert zu dem ursprünglichen durch den Bewohner festgelegten Sollwert mit konstanter Rückführungsgeschwindigkeit zurückgeführt.

Der Lastabwurf kann auch etwas verbessert werden, indem der Raum anfänglich um einige Grade vorgekühlt wird, bevor die TemperaturverSchiebung nach oben im Kühlbetrieb beginnt. Andererseits kann im Heizbetrieb der Raum um einige Grade aufgeheizt werden, bevor die Verschiebung des Sollwertes nach unten beginnt. Dies führt zu einem zusätzlichen dynamischen Lastabwurf.

Der gesamte Lastabwurf kann elektronisch realisiert werden. Ein Radioempfänger oder eine andere ähnliche Einrichtung wird hierbei verwendet, um ein Signal von dem Energieversorgungsunternehmen zu empfangen. Auf Grund dieses Signales wird die Sollwertfunktion des der Last zugeordneten Thermostaten elektronisch simuliert und der durch den Kunden einstellbare Sollwert wird aus der Regelschleife herausgetrennt. Der wirksame

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Lastabwurf wird ebenfalls in großem Maße durch eine integrale Rückstellfunktion zusätzlich zu der herkömmlichen Proportionalsteuerung innerhalb des Temperatursteuersystems verbessert. Diese Funktion gestattet dem Thermostaten eine Steuerung der Raumtemperatur unmittelbar in der Nähe des eingestellten Sollwertes, so daß sich eine optimale Verschiebefunktion sowohl im Kühl- als auch im Heizbetrieb verwirklichen läßt.

Eine kontinuierliche Verschiebung des Sollwertes führt sowohl zu einem dynamischen als auch statischen Lastabwurf. Der statische Lastabwurf rührt von der Tatsache, daß die Kühl- oder Heizlast in etwa proportional zu der Differenz zwischen der Innen- und Außentemperatur ist. Je dichter daher der Sollwert an der Außentemperatur liegt, umso geringer ist die durch die Raumtemperaturregelung hervorgerufene und zu befriedigende Last. Wenn dies die einzige Art des Lastabwurfs wäre, so könnte dieser mit den Mitteln des Standes der Technik ausgeführt werden, d. h. es würde genügen, den Sollwert direkt auf die maximal oder minimal statthafte Temperatur einzustellen und ihn auf dieser Einstellung während der gesamten Lastabwurfperiode zu halten. Der statische durch das Temperaturdifferential vorgegebene Lastabwurfeffekt ist jedoch nicht der einzige zu berücksichtigende Effekt.

Zusätzlich zu dem statischen Lastabwurfeffekt liegt normalerweise ein ziemlich großer dynamischer Lastabwurfeffekt vor, der von der Kühlwirkung bzw. der Heizwirkung auf Grund der Gebäudemasse und des Gebäudeinhalts gespeichert vorliegt und von dem bei einem Lastabwurf mit Vorteil Gebrauch gemacht werden kann. Wenn der Sollwert kontinuierlich verändert wird, so bewegt sich die mittlere Lufttemperatur entsprechend mit nach oben oder unten. Wenn sich die Luft erwärmt oder abkühlt in Bezug auf die .Masse und den Inhalt des Gebäudes, so erhalten die abgekühlten Massen eine gespeicherte Kühlenergie und die aufgeheizten Massen eine gespeicherte Wärmeenergie zur Beeinflussung der Luft zurück. Durch dieses Phänomen wird teilweise die Anforderung an die Kühl- oder Heizlast verschoben.

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Wenn der Sollwert in großen Einzelschritten erhöht wird, so erfolgt dieser gesamte dynamische Lastabwurf auf einmal oder in ziemlich großen Schritten. Nach einem solchen Schritt verschwindet die Anforderung vollständig bis alles latente dynamische Potential für diesen Schritt aufgebraucht ist. An dieser Stelle setzt die Kühl- oder Heizeinrichtung erneut ein und kann : nur durch eine statische Lastfreigabe wirksam werden.

Wie zuvor erläutert, besitzt die schrittweise Verstellung des ^: Sollwertes nach oben oder nach unten entweder in einem einzigen oder in großen Einzelschritten den Nachteil, daß die natürliche Phasenvielfalt der angeschalteten Geräte aufgehoben wird und die Betriebsperiode aller Kühl- oder Heizeinrichtungen bei der , schrittweisen Veränderung des Sollwertes synchronisiert wird. Dies bedeutet natürlich, daß bei einer Abschaltung aller Einrichtungen nach einer schrittweisen Veränderung der Thermostat- ' einstellung die Leistungsanforderung sehr gering ist. Am Ende j dieses Intervalles tritt jedoch eine Leistungsspitze auf, was | die Energieversorgungsunternehmen gerade durch den Lastabwurf vermeiden wollen.

Ein entscheidender Vorteil des vorliegenden Systems liegt darin, ; daß die kontinuierliche Verschiebung zu keinem Verlust der na- ; türlichen Phasenvielfalt der betriebenen Lasten führt, da der Sollwert niemals abrupt genug verschoben wird, um auf einmal alle Kühl- oder Heizeinrichtungen zu schalten und dadurch zu synchronisieren.

Am Ende des kritischen Lastabwurfintervalles ergeben sich die gleichen Verhältnisse in umgekehrter Richtung. Wenn dort alle Sollwerte abrupt zurück auf die Ausgangsposition oder in großen Schritten zurück in die Ausgangsposition gestellt werden, so tritt eine ziemlich große Leistungsspitze a,uf. Dies wird durch das vorliegende System verhindert, indem der Temperatursollwert mit einer festen vorgegebenen Geschwindigkeit auf die ursprüngliche Einstellung zurückgeführt wird.

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Am Ende der Periode der Spitzenlastanforderung hat der statische Lastabbau sein Maximum erreicht. Wenn der Sollwert zu seiner ursprünglichen Einstellung zurückzulaufen beginnt, muß natürlich der dynamische Lastabbau, der dem statischen Lastabbau während der Spitzenlast-Anforderungsperiode hinzuaddiert worden ist, wieder zurückgewonnen werden. Indem man jedoch die Rückgewinnung in einer Periode außerhalb der Spitzenperiode gestattet, überschreitet die Gesamtleistungsanforderung niemals die Kapazität des Leitungsnetzes. Während andere Lastabwurfverfahren zu einer Reduktion des gesamten Leistungsverbrauches in gleichem Maße wie das vorliegende System führen, besitzen diese jedoch nicht den Komfort des vorliegenden Systems.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein erfindungsgemäßes Klimaregelsystem. Das Energieversorgungsunternehmen wirkt auf das System durch ein radiofrequentes Signal über eine Signalempfangseinheit 130 ein, die außerhalb des Gebäudes in der Nähe des Regelprozessors angeordnet ist. Auf Grund eines Befehls des Energieversorgungsunternehmens übernimmt das System die Steuerung von dem internen Raumthermostat 103. Das System steuert seinerseits die elektrische Last 145 für die Klimaregelung.

Der Thermostat ist ein herkömmlicher Uhrenthermostat mit einer Halbleiter-Steuereinrichtung, in die über eine Tastatur 110 Daten eingegeben werden können. Die Halbleiter-Steuereinrichtung umfaßt einen taktgesteuerten programmierbaren Chip, der seinerseits eine Flüssigkeitskristallanzeige ansteuern kann. Eine Zeit wird durch einen Kristall-Oszillatorschaltkreis 112 vorgegeben und ein Block 113 liefert eine Benutzerinformation und enthält einen Batterie-Hilfsschaltkreis. Andere bekannte vorgesehene Thermostatfunktionen umfassen eine manuelle Sollwerteinstellung 114, eine manuelle Einstellung einer Absenkung oder Anhebung durch ein Potentiometer 115 und einen Raumtemperaturfühler 116. Eine Betriebsauswahl für Heizen, Abschaltung, Kühlung und den automatischen oder eingeschalteten Betrieb des Gebläses ist ebenfalls vorgesehen.

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Das System kann auch mit einem anderen Thermostaten arbeiten, der die Einheiten 110 bis 113 nicht aufweist, wobei eine nichtdargestellte Anzeige in Form einer lichtemittierenden Diode den Betrieb des Thermostaten unter Steuerung durch das Energieversorgungsunternehmen während des Lastabwurfintervalles anzeigt. Ein externer, nicht dargestellter Zeittakt ist in diesem Fall ebenfalls vorgesehen, um die Absenkungs- und Anhebungsfunktionen zu steuern.

Der Zeittakt des Thermostaten 103 wird dem Mikroprozessor 132 des Systems über Eingangspuffer 133 zugeführt. Eine Schaltbrücke kann an dem Thermostat vorgesehen sein, um eine Vorkühlung im Zusammenhang mit dem gleitenden Lastabwurf des Systems auszuwählen. Entsprechende Eingangssignale werden dem Mikroprozessor 132 über die Eingangspuffer 133 zugeführt.

Eine Gleichspannung von einer geregelten Gleichspannungsquelle 134 wird dem Thermostaten und anderen Einheiten des Systems zugeführt und sie wird ebenfalls benutzt, um die verschiedenen von dem Mikroprozessor 132 gesteuerten Leistungs- und Gebläserelais 135a über Relaistreiber 135 in bekannter Weise anzusteuern.

Eine von dem Thermostaten empfangene Temperaturinformation, die den Wert des Kühlungs- oder Heizungssollwertes umfaßt, eine den Betriebsstatus anzeigende Information und das gemessene Raumtemperatursignal werden nach entsprechender Verarbeitung durch verschiedene Komponenten nach Auswahl durch einen Multiplexer 136 dem Mikroprozessor 132 zugeführt. Die verschiedenen Komponenten umfassen einen Analog/Digital-Wandler 138, der von dem Puffer 139 über Logikgatter 140 beaufschlagt wird und eine Analog/Digital-Steuereinheit 141, die Flip-Flops und Zähler aufweist. Ein Zeittakt für die Koordination der Systemkomponenten wird durch einen Kristalloszillator 142 vorgegeben.

Ein Uberwachungsschaltkreis 143 überwacht das Vorliegen einer richtigen System-Eingangsspannung und sie stellt automatisch

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den Mikroprozessor zurück, wenn ein Eingangssignal mit zu niedriger Spannung festgestellt wird. Der Überwachungsschaltkreis 143 führt ebenfalls zu einer automatischen Rückstellung, wenn er feststellt, daß das Programm nicht in normaler Folge durch seine Programmzyklen fortschreitet.

Eine Buchse 144 für eine optische Logikanalyse bildet eine Schnittstelle zwischen einem externen Logikanalysator und dem Datenbus des Mikroprozessors 132. über diese Buchse kann beispielsweise der Inhalt des Speichers RAM des Mikroprozessors über eine Kathodenstrahlröhre zur Darstellung gebracht werden.

Der allgemeine Betrieb des von dem Mikroprozessor gesteuerten Systems hängt von dem Zustand verschiedener diskreter, decodierter und gemessener Eingangssignale ab. Diese Eingangssignale umfassen den Eingang des Raumtemperaturfühlers des Thermostaten. Diese Raumtemperatur wird durch einen Platin-Dickfilm-Fühler gemessen, der einen charakteristischen, sich linear mit der Temperatur veränderten Widerstand über den Bereich der vorkommenden Temperaturen aufweist. Das Sollwert-Eingangssignal wird durch einen veränderbaren Widerstand vorgegeben, der an dem Thermostaten von Hand eingestellt werden kann, um eine Temperatur von 7°C bis 30⁰C vorzugeben. Das dem Betriebsstatus zugeordnete Eingangssignal liefert eine Information, über die dem System mitgeteilt wird, ob sich der Thermostat im Heizbetrieb, im abgeschalteten Zustand oder im Kühlbetrieb befindet und ob das Zirkulationsgebläse automatisch eingeschaltet wird oder sich konstant im Einschaltzustand befindet. Zusätzlich ist eine Anhebungs/Absenkungs-Einstellung durch den Thermostaten vorgesehen. Bei dem dargestellten Thermostaten kann die Absenkung zwischen 0⁰C und 8⁰C über einen variablen Widerstand 114 eingestellt werden. Wenn es sich nicht um den dargestellten Uhrenthermostaten handelt, so kann durch einen externen Taktgeber der Anhebungs- oder Absenkungszeitpunkt vorgegeben werden. Bei dem dargestellten Thermostaten erfolgt die Zeitgabe intern.

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Die Schaltbrücke, die eine Vorkühlung (Vorheizung) oder keine solche Vorkühlung (Vorheizung) vorgibt, ist wiederum eine interne Schaltbrücke, die dem Mikroprozessor mitteilt, ob die Vorkühlsegmente der Lastabwurffolge gemäß dem vorliegenden System auszulösen sind, wenn das von dem Versorgungsunternehmen gesteuerte "Startsignal" empfangen wird.

Die über Radiofrequenzen von dem Versorgungsunternehmen empfangenen Anweisungen umfassen die Startanweisung für den Mikroprozessor während der gesamten Lastabwurffolge, eine Rückkehranweisung für eine Rückkehr auf die normale Steuerung über eine Rückkehrrampe, eine Halteanweisung zum Halten der vorliegenden Raumtemperatur und eine Notabschaltungsanweisung, die im Falle eines Spannungsausfalles oder eines anderen Notfalles die Heizoder Kühleinrichtung von dem Netz abtrennt.

All diese Signale bilden nach einer geeigneten Schnittstellenverarbeitung die spätere Basis für bestimmte Ausgangssignale des Mikroprozessors 132. Der Mikroprozessor 132 steuert die Relaistreiber für die Heiz- bzw. Kühleinrichtung, d. h. einen Brenner oder einen Kühlkompressor sowie für ein Gebläse 145. Der Mikroprozessor steuert ebenfalls die Versorgungsspannung und den Strom für den Betrieb des Thermostaten.

Der Multiplexer 136 wird mit einem konstanten Strom von 1,17 mA gespeist, wobei dieser Strom dem ausgewählten Kanal des Multiplexers auf Grund einer geeigneten Adressierung durch den Mikroprozessor 132 zugeführt wird. Der unbekannte Widerstand am Eingang des Multiplexers 136 kann entweder den Sollwert, die Raumtemperatur oder den Betriebsstatus des Thermostaten repräsentieren, wobei eine durch diesen Konstantstrom vorgegebene Spannung abfällt.

Der Analog/Digital-Wandler 138 wird durch die Steuerlogik 140 gesteuert. Jeder Wandlerzyklus beginnt mit der unbekannten Spannung, die über eine bekannte Zeitperiode integriert wird.

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Nach Ablauf dieser Zeitperiode beginnt der Integrator mit der Integration einer bekannten Spannung, so daß ein bekanntes Rampensignal in einer Richtung ausgelöst wird, die dem Rampensignal auf Grund der unbekannten Spannung entgegengesetzt ist. Dies wird während einer unbekannten Zeitperiode fortgesetzt bis der Ausgang des Integrators einen Spannungspegel erreicht, bei dem der gesamte Zyklus gestartet wird. An diesem Punkt schaltet sich die Integration für diesen Zyklus selbst ab.

Der unbekannte Widerstand wird über einen Zähler in der A/D-Steuereinheit 141 in einen Digitalwert umgesetzt. Dieser Zähler startet, ausgehend von dem Zählstand Null an dem Punkt, wo der Analog/Digital-Wandler mit der Integration der bekannten Spannung beginnt und er wird solange fortgeschaltet bis die Integration bei Beendigung des Wandlerzyklus abgeschaltet wird. Der erreichte Zählstand ist direkt der anfänglich integrierten unbekannten Spannung zugeordnet. Je größer somit der Widerstand ist, umso langer ist das Intervall und umso größer ist der erreichte Zählstand. Dieses gewandelte Signal wird sodann durch den Mikroprozessor benutzt.

Die A/D-Steuereinheit 141 umfaßt ebenfalls einen Zähler zur Unterbrechung des Mikroprozessors bei jedem Zählstand von 1024 innerhalb des Wandlerzyklus. Hierdurch wird für den Mikroprozessor in bekannter Weise eine regelmäßige Zyklische Routine vorgegeben.

über den Puffer 131 wird das radiofrequente Eingangssignal in den Mikroprozessor 132 eingegeben. Die Eingangssignale auf diesen Leitungen können nur den hohen oder niedrigen Pegel besitzen und nicht kontinuierlich verlaufen, wie dies bezüglich der über den Multiplexer zugeführten Eingangssignale der Fall war, die im Zusammenhang mit der Analog/Digital-Wandlung erläutert wurden. Die radiofrequenten Eingangssignale bilden lediglich binäre Anweisungen, die in einfacher Weise vorgeben, ob die Relaiskontakte des externen Empfängers zu öffnen oder zu schließen sind.

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Der Überwachungsschaltkreis 143 arbeitet in der erwähnten Weise als automatische Rückstellung für den Mikroprozessor, wenn eine geringe Eingangsspannung festgestellt wird oder wenn festgestellt wird, daß das Programm aus irgendeinem Grund nicht seine normale Folge von Programmzyklen durchläuft. Der Schaltkreis enthält ein Monoflop, das von einem Ausgangssignal des Mikroprozessors 132 beaufschlagt wird und normalerweise den niedrigen Pegel aufweist und 'jedesmal getriggert wird, wenn das Programm des Mikroprozessors in einen neuen Folgezyklus eintritt. Wenn die sich ergebende Impulsfolge verschwindet, so verändert das Monoflop seinen Zustand und stellt den Mikroprozessor zurück. Der Schaltkreis 143 enthält ferner einen Transistor, der eingeschaltet ist, um den Strom zu ziehen, der sonst andernfalls die Relais 135a während der Spannungseinschaltung erregen würde. Dies ist auf eine Charakteristik des Mikroprozessors zurückzuführen, der während eines Rückstellzustandes an allen Anschlüssen einen hohen Pegel auslöst, durch den normalerweise alle Steuerrelais erregt werden.

Wie zuvor erläutert, muß das vorliegende System eine gesteuerte Sollwertverschiebung ausführen. Diese Verschiebung erfolgt von dem gemessenen Temperaturpegel am Beginn des Lastabwurfintervalles bis zu einer Komfortgrenze von 27,8⁰C bzw. 16,7⁰C. Es ist bekannt, daß Thermostate ohne eine integrale Rückstellfunktion die geregelte Raumtemperatur auf einem Wert halten, der von dem eingestellten Sollwert um 1⁰C bis 1,5°C abweicht. Diese Charakteristik haftet dem Betrieb von Proportionalreglern sowie den Ein/Aus-Steuerungen, wie beispielsweise Raumthermostaten an. Im Kühlbetrieb gestattet somit solch eine Temperatursteuerung eine TemperaturverSchiebung nach oben, wobei die Steuerung etwas über dem Sollwert erfolgt. Im Heizbetrieb gilt das Umgekehrte und die Raumtemperatur wird auf einem Sollwert gesteuert, der etwas unterhalb dem an dem Raumthermostaten eingestellten Sollwert liegt.

Da der Lastabwurf des vorliegenden Systems eine Bewegung des Sollwertes über einen bestimmten Bereich während eines bestimmten Zeitintervalles zusammen mit einer Begrenzung auf

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eine maximale Temperaturänderung des geregelten Raumes im Hinblick auf einen größeren Komfort der Bewohner beinhaltet, tendiert die fallende Charakteristik zu einer Begrenzung der durch den Lastabwurf erzielten Entlastung auf Grund der Verringerung des Bandes für die Temperaturänderung. Unter normalen Umständen kann der Abfallfehler durch einfache Manipulation des Sollwertes in der Weise kompensiert werden, daß die Raumtemperatur tatsächlich auf der gewünschten Temperatur geregelt wird, wobei der Sollwert etwas gegenüber dem gewünschten Wert verschoben ist.

Bei dem vorliegenden System ist es wünschenswert, daß die tatsächliche geregelte Raumtemperatur so eng wie möglich mit der Sollwerttemperatur übereinstimmt, so daß der maximale Temperaturänderungsbereich für den Lastabwurf verfügbar ist. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet daher zusätzlich zu der normalen Proportionalsteuerung, die durch einen typischen Raumthermostaten vorgegeben ist, eine integrierende Rückstellfunktion bezüglich des elektrischen Signales, das den abgetasteten Sollwert zu irgendeinem vorgegebenen Zeitpunkt repräsentiert. Diese integrierende Rückstellung ist durch das Programm des Mikroprozessors 13 2 vorgegeben.

Im Normalbetrieb löst das spezielle Energieversorgungsunternehmen ein Anweisungssignal aus, das im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein radiofrequentes Signal ist, welches das Lastabwurfsystem anstößt. Dieses Signal sei als "Abwurfstart" oder "Abwurfwiederaufnähme" bezeichnet. Dieses Signal wird über die Puffer 131 dem Mikroprozessor zugeführt, der sodann auf diesen Startbefehl antwortet. Unmittelbar darauf wird die momentan vorherrschende Raumtemperatur abgefragt und im Speicher gespeichert. Zusätzlich beginnt der Prozessor über seine Ein- und Ausgänge mit einer kontinuierlichen überwachung des Status bestimmter Parameter _f die die Stellungen verschiedener Systemschalter, auswählbarer Schaltbrücken zur Kennzeichnung des verwendeten Thermostaten, einer Vorkühlung oder Vorheizung usw. einschließen. Die Raumtemperatur wird kontinuierlich überwacht; das gleiche gilt für die radiofreguenten Anweisungen und im Falle eines

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kommerziellen Thermostaten für das externe Zeittaktrelais. Irgendwelche manuellen Sollwertveränderungen werden nicht beachtet.

Wenn sich der Betriebsartenschalter in der Stellung "Kühlung" befindet und keine Vorkühlung ausgewählt ist, so bleibt das System für die zweistündige Vorkühlperiode durch den Kunden steuerbar und es gibt keinen Hinweis auf eine Steuerung durch das Versorgungsunternehmen während dieser Periode. Nach Ablauf der Vorkühlperiode wird die Basistemperatur erneut abgefragt und gespeichert und es wird die Veränderungsgeschwindigkeit festgelegt, indem die Differenz zwischen der maximal statthaften Temperatur von 27,8°C und der Raumtemperatur ermittelt wird. Hierdurch ergibt sich die Geschwindigkeit, mit der der Sollwert angehoben werden muß, um die maximal statthafte Temperatur am Ende des Lastabwurfintervalles zu erreichen. Wenn die festgestellte Änderungsgeschwindigkeit geringer als die maximal statthafte Änderung pro Stunde ist, so wird die tatsächlich berechnete Geschwindigkeit benutzt. Wenn jedoch die festgestellte Änderungsgeschwindigkeit größer als die maximale Änderung pro Stunde ist, so wird die maximale Änderung pro Stunde während des Lastabwurfintervalles verwendet. Am Ende des Lastabwurfintervalles wird der Wiederaufnahmeteil des Zyklus entweder durch das interne Programm oder durch eine neue externe Anweisung von dem Versorgungsunternehmen ausgelöst und der Sollwert wird erneut langsam mit der Rückführungsgeschwindigkeit zurückgeführt, bis der Wert des ursprünglichen zuvor aufgezeichneten Sollwertes erreicht ist.

Wenn die Schaltbrücke für die Vorkühlung gesetzt ist, um dem Verschiebezyklus eine Vorkühlung hinzuzufügen, so wird nach einer Auslösung des Systems durch das von dem Versorgungsunternehmen empfangene Signal der Sollwert mit einer Geschwindigkeit von 0,83⁰C pro Stunde um 1,67°C während der zweistündigen Vorkühlperiode heruntergeführt. Nach Ablauf der Vorkühlperiode arbeitet der Zyklus in der gleichen Weise wie bei der zuvor beschriebenen Folge ohne Vorkühlung.

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Im Heizbetrieb wird die Temperatur nach unten zu einem Grenzwert geführt und statt einer Vorkühlperiode wird eine Vorheizperiode vorgeschaltet, in der die Temperatur nach oben geführt wird, bevor sie nach unten geführt wird.

Am Ende des Wiederaufnahmezyklus, wenn der vorliegende Sollwert oder die Raumtemperatur erreicht ist, die am Beginn des von dem Versorgungsunternehmen gesteuerten Zyklus gespeichert war, wird der Hinweis auf die Steuerung durch das Versorgungsunternehmen abgeschaltet und die Steuerung des Systems wieder auf den Kunden übertragen.

Wenn das Signal "Abwurfstart" nach einer anderen Unterbrechung als der normalen Zyklusfolge empfangen wird, so wird die ursprünglich im Speicher aufgezeichnete Raumtemperatur verwendet und die Temperaturverschiebung wird in der Richtung wieder aufgenommen bzw. fortgesetzt, in der sie sich zum Zeitpunkt der Unterbrechung bewegte.

Zusätzlich zu den normalen Funktionen des Systems kann eine "Notabschaitungs"-Folge in der Weise vorgesehen sein, daß erforderlichenfalls das Versorgungsunternehmen alle Lasten im Notfall abschalten kann. Wenn daher die Notfall-Abschaltungsanweisung auftritt während sich das System unter Steuerung des Kunden befindet, so werden durch das System sofort alle Leistungsrelais abgeschaltet, mit der Ausnahme des Relais für das Gebläse, so daß die durch die Raumtemperaturregelung gebildete Last vollständig abgeschaltet ist. Dieser Status wird für die Dauer einer Anweisung aufrechterhalten oder solange bis eine andere Anweisung von dem Energieversorgungsunternehmen empfangen wird.

Wenn die Notabschaltung auftritt, während das System in der Lastabwurfperiode betrieben wird, so wird die zu Beginn des Lastabwurfzyklus gespeicherte Bezugstemperatur beibehalten und es werden alle Leistungsrelais geöffnet, so daß die gesamte Last abgetrennt ist. Dieser Status wird ebenfalls für

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die Dauer der Anweisung beibehalten oder solange bis eine andere Anweisung von dem Versorgungsunternehmen empfangen wird.

Eine Startanweisung nach einer Notabschaltungsanweisung wird als eine normale Startanweisung behandelt, wenn sich das System unter Steuerung durch den Kunden befunden hat. Wenn sich jedoch das System unter Steuerung durch das Versorgungsunternehmen befand und es tatsächlich bereits sein Lastabwurfprogramm ausführte, so wird die Lastabwurf-Temperaturverschiebung mit der sodann vorliegenden Raumtemperatur und der ursprünglich berechneten Verschiebegeschwindigkeit erneut gestartet. Um die Bewohner zu schützen, wenn während der Notabschaltung das System die Temperaturen über die zulässigen Grenzen verschoben hat, wird die Steuerung mit der vorbestimmten Grenztemperatur durchgeführt und die Temperatür auf diesem Wert gehalten, bis die Zeit für die normale Rückführungsverschiebung erreicht ist.

Das System kann ebenfalls auf eine "Halte"-Anweisung ansprechen. Bei der Halteanweisung wird die vorliegende Raumtemperatur zur Steuertemperatur während der Dauer der Anweisung. Die zuvor gespeicherte Bezugstemperatur wird als zukünftiger Rampengeschwindigkeits-Bezugspunkt festgehalten.

Natürlich können andere Befehlsfolgen in einer speziellen Ausführungsform des Systems enthalten sein, falls dies gewünscht ist, ohne daß von der grundlegenden LastabwurfStrategie abgewichen wird.

Fig. 2 zeigt eine Gruppe von Diagrammen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des vorliegenden Systemes bei Installierung in einem typischen Eigenheim. Die Darstellung wurde durch Simulation auf einem Computer unter Verwendung von 25 linearen Differentialgleichungen gewonnen. Das Diagramm 2A zeigt die Außentemperatur, die einen Spitzenwert von 40,6⁰C erreicht. Das Diagramm 2B zeigt die Sollwerttemperatur, deren Anstieg um 12.30 Uhr veranlaßt wird. Das Diagramm 2C zeigt die Innen-

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Komforttemperatur, die durch das gewichtete Mittel der mit einem Trockenkugeltemperaturfühler gemessenen Innentemperatur (Bewertung 1/2) und der Abstrahlungstemperatur der 4 Wände, des Bodens und der Decke (Bewertung mit 1/12) ermittelt wird. Der Sägezahn gemäß dem Diagramm 2C ist typisch für eine normalerweise zyklisch betriebene Klimaanlage. Die Diagramme 2D und 2E zeigen die zyklisch wirksame mittlere Leistung für ein System, bei dem der Sollwert kontinuierlich auf 24,4⁰C (Diagramm 2D) gehalten wird und bei dem die tatsächliche Temperatur gemäß der Diagramme 2B und 2C (Diagramm 2E) vorliegt. Die zyklisch

die geschaltete mittlere Leistung ist die,durch das System während eines 'einzigen vollständigen Zyklus (EIN und AUS) verbraucht wird. Diese ist typischerweise sehr viel kleiner als die augenblickliche Leistungsanforderung bei der Einschaltung des Kompressors der Klimaregelung. Da die von dem Versorgungsunternehmen angeforderte Nennleistung für die Klimaregelung durch die Summe der momentanen Leistungsanforderungen aller Klimaregelungen innerhalb eines vorgegebenen Kundengebietes vorgegeben ist, ist die zyklisch geschaltete Leistung bezüglich eines typischen Gebäudes praktisch repräsentativ für die durch eine große Anzahl von Gebäuden verbrauchte mittlere Leistung. Wenn das Lastabwurfsystem nicht die natürliche Phasenvielfalt stört, ist sodann die mittlere zyklisch geschaltete Leistung ein gutes Maß für die mittlere Leistungsanforderung pro Gebäude in einem vorgegebenen Kundengebiet. Wenn jedoch die natürliche Phasenvielfalt gestört wird, so werden alle Klimaanlagen zum gleichen Zeitpunkt betätigt, was zu einer weit größeren Leistungsaufnahme gegenüber der mittleren zyklisch geschalteten Leistung führt und katastrophale Folgen haben kann.

Obgleich dies nicht dargestellt ist, wurden die entsprechenden Diagramme für einen Tag mit einer maximalen Außentemperatur von 32,2°C errechnet und es hat sich hierbei herausgestellt, daß der mittlere Lastabwurf während der Spitzenlastperiode nahezu der gleiche ist. Dieser Fall liegt in dem Bereich zwischen den Diagrammen 2D und 2E, wobei das Diagramm 2D über dem Diagramm 2E liegt. Das Energieversorgungsunternehmen kann

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somit mit einem im wesentlichen konstanten Betrag des Lastabwurfes rechnen.

Fig. 3 zeigt eine Gruppe von Diagrammen entsprechend denen in Fig. 2, wobei jedoch eine Vorkühlperiode von 2 Stunden vorgesehen ist. Während dieser Vorkühlperiode wird die Temperatur um 1,7⁰C zwischen 10.30 Uhr und 12.30 Uhr heruntergeführt. Dies gestattet eine Aufwärtsverschiebung zwischen 12.30 Uhr und 18.30 mit einer größeren Geschwindigkeit, die hier mit 0,83⁰C pro Stunde gegeben ist. Die Abwärtsverschiebung nach 18.30 Uhr ist die gleiche wie in Fig. 2. Dies führt zu einer etwas geringeren mittleren Temperatur für den geregelten Raum während des Zeitintervalles ohne Beeinträchtigung des Lastabwurfes während des Spitzenlastintervalles. Der reguläre Sägezahn-Temperaturverlauf zeigt keine Zeichen der Störung auf Grund der veränderten Änderungsgeschwindigkeit, so daß sich auch kein Verlust der natürlichen Phasenvielfalt auf Grund der angewandten Strategie zeigt. Das Diagramm 3E zeigt die entsprechende zyklisch geschaltete mittlere Leistung. Ein Vergleich dieses Diagrammes mit dem Diagramm 2E zeigt einen etwas größeren Lastabwurf während des Anforderungsintervalles aber einen geringfügig größeren Gesamt-Leistungsverbrauch insofern, als die Vorkühlung im 1,7°C etwas mehr Energie erfordert.

Es liegt auf der Hand, daß eine Strategie der schrittweisen Erhöhung der Sollwerttemperatur durch Steuerung von dem Energieversorgungsunternehmen in festen Schritten und festen Intervallen im Vergleich zu dem vorliegenden System insofern nachteilig ist, als dies zu einer Synchronisation der Klimaregelungen eines Gebietes und zur Zerstörung der natürlichen Phasenvielfalt führt, wobei zwar im Mittel ein Lastabwurf erzielt wird, der jedoch auf Kosten von ausgeprägten Schwankungen bezüglich der mittleren zyklisch geschalteten Leistung führt. Die schrittweise Veränderung kann ebenfalls dazu führen, daß die Komforttemperatur den geforderten Maximalwert von 27,8⁰C überschreitet.

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Der Einfluß eines Thermostaten mit abfallender Temperaturcharakteristik anstatt eines Thermostaten mit integraler Rückstellung wurde ebenfalls bezüglich des vorliegenden Systemes errechnet, obgleich die entsprechenden Diagramme hier nicht dargestellt sind. Kurz gesagt, ergibt .sich dort die Auswirkung, daß der Sollwert auf die Ablesung des Fühlers zu dem Zeitpunkt erhöht wird, wenn der Lastabwurf beginnt. Diese Ablesung ist höher als der normale Sollwert und die Änderungsgeschwindigkeit muß daher reduziert werden, wenn die maximal statthafte Temperatur nicht überschritten werden soll.

Die anfängliche Rückstellung um 12.30, durch die die Komforttemperatur mit der Sollwerttemperatur synchronisiert wird, besitzt ebenfalls die Auswirkung der Synchronisierung der Klimeregelgeräte auf Grund des großen anfänglichen Änderungsschrittes. Erneut wird durch die Proportionalverschiebung, die durch die integrale Rückstellung nicht unterdrückt worden ist, in diesem Beispiel durch die Sensorablesung der obere Grenzwert erreicht, bevor der Sollwert durch den insgesamt statthaften Bereich verschoben wurde. Die Verschiebung wird somit ungefähr um 16 Uhr angehalten und der Sollwert wird bis zum Ende des Anforderungsintervalles konstant gehalten. Um 18.30 Uhr wird der Sollwert erneut auf den Ausgangspegel zurückgeführt.

Der Einfluß dieser Maßnahme auf die Kurve der zyklisch geschalteten mittleren Leistung liegt darin, daß ein großer Teil der anfänglichen Entlastung auf Grund des dynamischen Lastabwurfes an dem ersten Rückstellpunkt zwischen 12.30 Uhr und ungefähr 13.15 Uhr auftritt. Der Gesamtbetrag des Lastabwurfes durch den verschiebenden Thermostaten mit integraler Rückstellung ist jedoch sowohl der diskreten schrittweisen Hochschaltung des Thermostaten ohne integrale Rückstellung als auch der Verschiebung eines herkömmlichen Thermostaten ohne integrale Rückstellung überlegen. Dies trefft insbesondere für die späteren Stunden des Intervalles, beispielsweise nach 16 Uhr zu, wenn die höheren Steuerpunkte der Thermostate ohne integrale Rückstellung eine Beschneidung der Sollwerterhöhung bei Erreichen der oberen Grenze durch die Komforttemperatur verursachen. Die Verschiebung

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mit integraler Rückstellung erscheint somit im Hinblick auf den Betrag des Lastabwurfes während des Lastabwurfintervalles als auch im Hinblick auf die mittlere Komforttemperatur des geregelten Raumes überlegen.

Das vorliegende System kann mit dem bekannten Verfahren der zyklischen Lasteinschaltung verglichen werden. Bei diesen Verfahren wird der Kompressor des Klimaregelgerätes für eine bestimmte Zeitdauer von beispielsweise 10, 15 oder 20 Minuten in jeder Periode von 30 Minuten abgeschaltet. Das Gebläse kann normalerweise kontinuierlich durchlaufen. Je länger die Ausschal tdauer ist innerhalb der Periode, umso größer ist der Effekt des Lastabwurfes. Die Gebäudetemperatur kann jedoch leicht über die Komfortgrenze ansteigen. Ferner besitzen am Ende der Lastabwurfperiode alle Klimaregelgeräte das Bestreben, kontinuierlich während einer beträchtlichen Zeitdauer zu arbeiten, wobei dies in Abhängigkeit von der maximalen Außentemperatur für 1 bis 3 Stunden der Fall sein kann. Auf diese Weise wird zwar die Gebäudetemperatur auf den Sollwert zurückgeführt; dies ist jedoch gleichbedeutend mit einer hohen Belastung des Netzes. Zusätzlich wird bei diesem Verfahren der Betrieb aller Klimaregelgeräte synchronisiert. Um diesem Problem entgegenzuwirken, müssen die Versorgungsunternehmen den Lastzyklus auf Untergruppen in einem bestimmten Kundengebiet verteilen. Hierbei wird jede Untergruppe asynchron zu einer anderen Gruppe gestartet, um in etwa die natürliche Phasenvielfalt der gesteuerten Lasten aufrechtzuerhalten. Dies erfordert natürlich zusätzliche Nachrichtenkanäle oder zusätzliche Übertragungszeit in einem einzigen Kanal, um alle diese Maßnahmen zu koordinieren.

Ein zusätzlicher Nachteil der zyklischen Lastbetätigung, der sich bei dem vorliegenden System nicht ergibt, liegt in der Tatsache, daß die zyklisch betätigten Geräte typischerweise außerhalb der geregelten Räume angeordnet sind und daß die zyklische Betätigung nur den Kompressor und nicht das im Raum befindliche Gebläse betrifft. Die vorhandenen Thermostate steuern das im Raum installierte Gebläse. Wenn bei der

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zyklischen Lastbetätigung eine Anhebung der Innentemperatur angefordert wird, so fordert der Thermostat eine Kühlung an und schaltet das Gebläse an. Hierdurch wird ein Betrieb des Gebläses auch dann veranlaßt, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, wobei dieser Betrieb nicht der thermostatischen Steuerung dient. Auf Grund dessen ergibt sich eine erhöhte Leistungsanforderung durch den nicht gesteuerten festen Sollwert. In den Fällen, wo die Luftkanäle in Teilen des Gebäudes mit höherer Temperatur verlaufen, kann somit die Innentemperatur in Wirklichkeit auf Grund der in die Verteilungskanäle eindringenden Hitze erhöht werden, da das Gebläse die erhitzte Luft in den zu regelnden Raum einbläst.

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Leerseite

Claims

HONEYWELL INC. 16. Februar 1981

Honeywell Plaza " ' ^ ^ ' '^ 1008541 GE

Minneapolis, Minnesota, USA Hz/de

Steuersystem für eine elektrische Heizoder Kühleinrichtung.

Patentansprüche:

.) Steuersystem für eine elektrische Heiz- oder Kühleinrichtung mit einem Thermostaten, der in Abhängigkeit von der Abweichung von einem Sollwert auf die Einrichtung einwirkt, um die Abweichung zu verringern, gekennzeichnet durch eine auf ein Lastabwurfsignal ansprechende Einrichtung (130,132) zur kontinuierlichen Veränderung des Sollwertes während des Lastabwurfintervalles.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Rückführung des effektiven Sollwertes auf den ursprünglichen Wert mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit am Ende des Lastabwurfintervalles.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderungsgeschwindigkeit des effektiven Sollwertes so eingestellt ist, daß die Temperatur einen maximal statthaften Wert am Ende des erwarteten Lastabwurfintervalles erreicht.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderungsgeschwindigkeit des effektiven Sollwertes so eingestellt ist, daß sie einen voreingestellten Wert nicht überschreitet.

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5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerung durch den Thermostaten wieder übernommen wird, wenn die Temperatur einen maximal statthaften Wert erreicht.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive Sollwert auf die tatsächliche Temperatur zu Beginn des Lastabwurfintervalles eingestellt wird.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine auf ein Vor-Lastabwurfsignal ansprechende Einrichtung, um während eines Intervalles vor dem Lastabwurfintervall den Sollwert in einer Richtung zu verändern, die der Veränderungsrichtung im Lastabwurfintervall entgegengesetzt ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Lastabwurfsignal von einem Energieversorgungsunternehmen ausgesendet wird.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieversorgungsunternehmen ein gemeinsames Lastabwurfsignal an alle Steuersysteme aussendet.

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