DE3140355A1

DE3140355A1 - "selbsttaetige steueranordnung fuer eine luftkonditionier- oder klimaanlage"

Info

Publication number: DE3140355A1
Application number: DE19813140355
Authority: DE
Inventors: Rollie Richard Louisville Ky. Herzog; Custis Lee Tyler Tex. Stamp jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Trane Cac Inc (eine Gesellschaft Ndgesd Staat
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1982-08-19
Also published as: FR2492073A1; FR2492073B1; IT1139542B; JPS5798743A; IT8124486A0; US4373351A

Description

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Selbsttätige Steueranordnung für eine Luftkonditicnier- oder Klimaanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Steueranordnung für eine Luftkonditicnier- oder Klimaanlage und betrifft insbesondere eine Anordnung, mit der sich Energiesparbetriebsarten während wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitperioden in einer Periode von 24 h herstellen lassen. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einer Wärmepumpenklimaanlage, die sowohl eine Heiz- als auch eine Kühlbetriebsart zum Aufrechterhalten eines gewünschten normalen Komfortniveaus innerhalb des konditionierten Raums aufweist.

Es ist bei Heiz- und Kühlanlagen bekannt, eine Steueranordnung vorzusehen, die automatisch die Anlagensolltemperatur während eines Teils des Tages so einstellt, daß weniger Energie verbraucht wird als erforderlich wäre, um die Temperatur des konditionierten Raums auf einem normalen oder üblichen Komfortwert zu halten. Beispielsweise stehen üblicherweise Steuereinrichtungen zur Verfügung, die so eingestellt werden

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können, daß sie das Zurückstellen der Solltemperatur einer Heizanlage auf eine niedrigere Temperatur veranlassen, und zwar entweder bei Nacht, wenn die Bewohner einer Wohnung schlafen, oder während des Tages, wenn die Bewohner zum Arbeiten außer Haus sind. Darüber hinaus steht wenigstens eine Steuereinrichtung zur Verfügung, die auch die Temperaturzurückstellung während zwei gesonderten Zeitperioden während des Tages gestattet, um beide Abwesenheitsperioden abzudekken. Bei dieser letztgenannten Steuereinrichtung ist die Zurückstelltemperatur für beide Zeitperioden dieselbe.

Die Erfindung schafft eine selbsttätige Steueranordnung für eine Klimaanlage, die für zwei unterschiedliche Zeitperioden unabhängige Temperatureinstellungen festsetzt, welche für jede Zeitperiode verschieden sein können, so daß die unabhängige Wahl der gewünschten Energiesparbetriebsarten möglich ist.

Weiter schafft die Erfindung eine Steueranordnung, die insbesondere bei einer mit einer Wärmepumpe ausgerüsteten Klimaanlage brauchbar ist und automatisch die Solltemperatur von der normalen eingestellten Temperatur auf'unabhängig-gewählte unterschiedliche Temperatureinstellungen für zwei verschiedene Zeitperioden des Tages erhöht oder verringert und so wahlweise unterschiedliche Energiesparbetriebsarten für Tag- und Nachtperioden schafft.

Außerdem schafft die Erfindung eine Steueranordnung der genannten Art, die zwei Energiesparbetriebsarten mit verschiedenen Solltemperaturen während zwei verschiedenen S5©itperioden des Tages festsetzt, wobei dies® Zeitparioden überlappende Zeitabschnitte haben können und wobei dl© Steueranordnung so ausgelegt ist, daß sie die wirksamste Energiesparbetriebsart auswählt, die durch die Solltemperaturen für jeden der einander überlappenden Zeitabschnitte festgelegt wird.

Ferner schafft die Erfindung eine Steueranordnung, die Energie sparende Solltemperaturen festsetzt, welche von der normalen Temperatureinstellung verschieden sind,und automatisch gewährleistet, daß wenigstens eine vorbestimmte Mindestdifferenz in der Energiesparrichtung zwischen der normalen und der Energie sparenden Solltemperatur aufrechterhalten wird, wenn eine Änderung in der normalen Temperatureinstellung erfolgt.

Die Erfindung schafft für eine Klimaanlage (Luftkonditionieranlage) eine Steueranordnung zum selbsttätigen Auswählen und Implementieren, als eine Anlagensollbetriebstemperatur, von mehreren vom Benutzer festgesetzten Temperatureinstellungen, die zu unterschiedlichen Tageszeiten wirksam sein sollen. Die Steueranordnung enthält eine Takteinrichtung, die ein Signal liefert, welches die tatsächliche Tageszeit darstellt, und weiter eine vom Benutzer betätigte Dateneingabe- und Speichereinrichtung zum Festsetzen von mehreren gewünschten Zeit- und Temperatureinstellungen, mit denen die Anlage arbeiten soll. Die Dateneingabe- und Speichereinrichtung enthält eine erste Einrichtung zum Festsetzen einer Primärtemperatureinstellung, die während einer gewünschten normalen Betriebsart der Anlage wirksam sein soll, eine zweite Einrichtung zum Festsetzen von wenigstens zwei unterschiedlichen Energiesparzeitperioden, während denen die Anlage in Energiesparbetriebsarten arbeiten soll, und eine dritte Einrichtung zum Festsetzen von sekundären Temperatureinstellungen, die voneinander verschieden sein können, um während jeder der Energiesparzeitperioden wirksam zu sein. Die Steueranordnung nach der Erfindung enthält weiter eine Betriebsartsteuersignalerzeugungseinrichtung, die auf die Takteinrichtung und die Dateneingabe- und Speichereinrichtung anspricht, um Steuersignale festzusetzen, die jede Energiesparzeitperiode darstellen, welche zu der betreffenden Tageszeit vorhanden ist. Die Anordnung enthält weiter eine Temperatursteuersignalerzeugungseinrichtung, die auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung und auf die Betriebs-

artsteuersignalerzeugungseinrichtung anspricht, um ein AnIagensolltemperatursteuersignal festzusetzen, das die Primärtemperatureinstellung darstellt, wenn die Tageszeit außerhalb der Energiesparzeitperioden liegt, und eine der sekundären Temperatureinstellungen, wenn die Tageszeit innerhalb einer Energiesparzeitperiode liegt. Schließlich enthält die Steueranordnung nach der Erfindung einer Anlagenbetriebssteuereinrichtung, die auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung und auf die Temperatursteuersignalerzeugungseinrichtung anspricht und die Anlage auf der Anlagensolltemperatur betreibt, die durch das Temperatursteuersignal angegeben wird.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist die Dateneingabe- und Speichereinrichtung in der Lage, zwei Zeitperioden festzusetzen, die überlappende Zeitabschnitte haben, und die Betriebsartsteuerslgnalerzeugungseinrichtung ist in der Lage, Steuersignale festzusetzen, die das gemeinsame Vorhandensein von beiden Energiesparzeitperioden zu der betreffenden Tageszeit darstellen, und die Temperatursteuereinrichtung ist in der Lage, das Steuersignal auszuwählen und festzusetzen, das die energiersparendste Temperatureinstellung darstellt, die während der überlappenden Zeitabschnitte vorhanden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, die gewährleisten, daß die Energiespartemperatureinstellungen auf einem Wert gehalten werden, der um wenigstens eine vorbestimmte Mindesttemperaturdlfferenz von der Primärtemperatureinstellung entfernt ist, und die, wenn notwendig, automatisch die Energiespartemperatureinstellung ändern, damit dieses Mindestkriterium erfüllt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

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fig. 1 eine vereinfachte schematische

Darstellung einer Wärmepumpenanlage mit einer selbsttätigen Steueranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Ausgestaltung einer Steuerta

fel mit Schaltern und Ablesevorrichtungen, die bei einer durch den Benutzer bedienten Anlagenkonsole von Fig. 1 vorgesehen ist,

Fig. 3 einen Zeitplan zur Erläuterung der

Arbeitsweise der Erfindung und

die Fig. 4-6 Computerprogrammflußdiagramme für

den Anlagenkonsolenmikroprozessor von Fig. 1 zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung.

!•'ig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Form eine Wärmepumpenklimaanlage, die einen Kompressor 10 enthält, der über liin Umschaltventil 11 und durch Kältemittelleitungen 12 und 13 mit einem Innenwärmetauscher 14 bzw. einem Außenwärmetauscher 15 verbunden ist. Die Inneneinheit 16 der Anlage enthält außerdem ein Innengebläse 17 zum Umwälzen von Luft durch den konditionierten Raum und Hilfsheizvorrichtungen 18, die für eine zusätzliche Heizung an extrem kalten Tagen sorgen. Zusätzlich zu dem Kompressor 10, dem Umschaltventil 11 und dem Wärmetauscher 15 enthält die Außeneinheit 20 außerdem ein Außengebläse 21 zum Umwälzen von Luft durch die Schlangen des Wärmetauschers. Da sämtliche Bauteile der Inneneinheit 16 und der Außeneinheit 20 herkömmlich aufgebaut sind und auf herkömmliche Weise arbeiten, sind zum richtigen Verständnis keine weiteren Einzelheiten erforderlich.

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Der normale Anlagenbetrieb der Wärmepumpenbauteile, die vorstehend beschrieben worden sind, wird in der Anlage von Fig. 1 mit Hilfe einer mit einem Mikroprozessor versehenen AnIagensteuereinheit 25 gesteuert. Zu diesem Zweck kann der Mikroprozessor 29 auf bekannte Weise geeignet programmiert werden, um die Betätigung von Niederspannungsrelais 31 über Relaistreiberverstärker 30 zu steuern, damit Strom aus einer Quelle 32 geeigneten Teilen der Wärmepumpenanlage zu den richtigen Zeiten zugeführt wird. Eingangsnachrichten werden dem Mikroprozessor 29 in Form von Temperaturablesungen aus einem Innentemperaturfühler 23, der einen oder mehrere temperaturabhängige Thermistoren enthalten kann, und einem Außentemperaturfühler 22, der ebenfalls einen temperaturäbhängigen Thermistor enthalten kann, über einen Multiplexer 26 und einen A/D-Wandler 27 zugeführt. Darüber hinaus werden Anlagenbetriebssteuersignale, einschließlich Signalen,welche Solltemperatureinstellungen darstellen, bei denen die Wärmepumpenanlage von Zeit zu Zeit arbeiten soll, aus einer Anlagenkonsole 40 empfangen.

Die Anlagenkonsole 40 dient als primäres Interface zwischen dem Benutzer und der Wärmepumpenanlage und ist deshalb vorzugsweise in einer zweckmäßigen Position innerhalb des konditionierten Raums angeordnet, damit es für den Benutzer leicht zugänglich ist und dieser den Betrieb der Anlage nach seiner Wahl steuern kann. Der Temperaturfühler 23 kann ebenfalls innerhalb der Konsole 40 vorgesehen sein, obgleich das nicht erforderlich ist. Die Eingabe von Steuerdaten erfolgt mittels Membranschaltern 42, während die optische Anzeige von Zeit- und Tömperaturlnformationen mit Hilfe einer Leuchtdiodenanzeige 43 erfolgt. Die Konsole 40 enthält außerdem einen Mikroprozessor 41, der so programmiert ist, daß er die Beziehung zwischen den durch den Benutzer über die Schalter 42 eingegebenen Daten und den verschiedenen Funktionen herstellt, die zum Betreiben der Wärmepumpenanlage von Fig. 1 erforderlich

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sind. Gemäß der Erfindung ist der Mikroprozessor 41 so programmiert , daß er die durch den Benutzer eingegebenen Daten in Steuersignale umwandelt, die der Anlagensteuereinheit 25 übermittelt werden und mehrere Temperatureinstellungen darstellen, die zu unterschiedlichen Tageszeiten wirksam sein sollen.

Für eine "Echtzeit"-Steuerung der Wärmepumpenanlage dient ein Teil des Programms für den Mikroprozessor 41 als Takteinrichtung, welche ein Steuersignal liefert, das die tatsächliche Tageszeit darstellt. Gemäß Fig. 2 wird "AM"(vor Mittag 12 Uhr) oder "PM" (für nach Mittag 12 Uhr) für die Tageszeit durch Aufleuchten der entsprechenden Leuchtdiodenanzeige 44 oder 45 angezeigt. Zum Einstellen der Zeit in dem Taktteil des Mikroprozessors 41 und auf der Anzeige 43 drückt der Benutzer die "Zeit"-Schaltertaste 46. Wenn eine Temperaturanzeige vorher geliefert wurde, so würde das bewirken, daß die Zeitanzeige an Stelle der Temperaturanzeige erscheint. Der Benutzer stellt dann die passende Zeit durch Betätigen der Stunden- und Minuteneinstellschalter 47-49 ein.

Die gewünschten Zeit- und Temperatureinstellungen, bei denen die Wärmepumpenanlage von Fig. 1 arbeiten soll, werden in dem Mikroprozessor 41 folgendermaßen festgesetzt: Niederdrücken der "Anlagentemperatureinstellung"-Taste 52 bewirkt, daß die Solltemperatur auf der Anzeige 43 angezeigt wird. Der Mikroprozessor 41 ist so programmiert, daß er diese Solltemperaturanzeige für eine vorbestimmte Zeit, beispieleweise von einer Minute, festhält, während der der Benutzer den Sollwert für die Primärraumtemperatureinstellung einstellen oder ändern kann, die während einer gewünschten normalen Betriebsaft der Wärmepumpenanlage wirksam sein soll. Das wird durch Drücken der geeigneten Tasten 53 oder 54 erreicht, mittels welchen die Solltemperatureinstellung in der gewünschten Weise erhöht oder erniedrigt wird.

Bevor betrachtet wird, wie die Energiespareinstellungen gemäß der Erfindung vorgenommen werden, sei angemerkt, daß die abgefühlte Außentemperatur durch Drücken der "Außentemperatur" -Taste 55 angezeigt werden kann, und daß alternativ die abgefühlte Innentemperatur durch Drücken der "Innentemperatur "-Taste 50 angezeigt werden kann. Außerdem werden die grundsätzlichen Betriebsarten "Heizen" und "Kühlen" gewählt, indem die geeigneten Schalter 57 bzw. 58 gedrückt werden. Das Drücken des "Aus"-Schalters 59 sperrt den Betrieb der Heizteile und schaltet sämtliche Leuchtdioden ab, mit Ausnahme einer Service-Leuchtdiode 51, wenn diese vorher eingeschaltet war. Die Service-Leuchtdiode 51 wird aktiviert, um das Vorhandensein einer Störung in der Anlage anzuzeigen, die einen Serviceaufruf benötigt, um korrigiert zu werden. Die Mikroprozessoren 41 und 29 durchlaufen weiterhin ihre betreffenden "Aus"-Programme so lange, wie die Betriebsstromversorgung mit den Einheiten verbunden ist.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung sind "Energiesparer "-Tasten 60-63 vorgesehen, um mehrere ausgewählte Temperatureinstellungen festzusetzen, die von der Primärtemperatureinstellung verschieden sind und bei denen das System während ausgewählten Zeitperioden des Tages arbeiten soll, während denen es erwünscht ist, den Energieverbrauch durch die Wärmepumpenanlage zu beschränken. Das Niederdrücken der "ES Ein/Aus"-Taste 63 veranlaßt das Programm in dem Mikroprozessor 41, die dem Mikroprozessor 29 übermittelte Solltemperatur auf die gewählte Energiespartemperatur zu ändern, die der Benutzer gewählt hat und die während der ausgewählten Zeitperioden des Tages wirksam sein soll. In der Anlage von Fig. 1 und 2 aktiviert das erste Drücken des Schalters 63 eine erste oder Tageszeitperiode, die durch die "Tag"-Leuchtdiode angezeigt wird. Das erneute Drücken des Schalters 63 veranlaßt die Anlage, eine zweite oder Nachtzeitperiode in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors 41 zu aktivieren, die durch

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die "Nacht"-Leuchtdiode 65 angezeigt wird. Ein drittes Drükken des Schalters 63 aktiviert sowohl die "Tag"- als auch die "Nacht"-Energiesparzeitperioden in der Anlage. Der Energiesparbetrieb der Anlage wird durch ein viertes Drücken des Schalters 63 gesperrt oder abgeschaltet.

Wenn entweder der "Tag"- oder der "Nacht"-Energiesparbetrieb in der Anlage unter Ausschluß des jeweils anderen Betriebes festgesetzt wird, was durch die Betätigung des Schalters 63 festgelegt und entweder durch die Lampe 64 oder durch die Lampe 65 angezeigt wird, kann die Solltemperatur für den entsprechenden Energiesparbetrieb für den ausgewählten Betrieb durch Drücken der "ES Temperatureinstellung"-Taste 62 und der Taste 53 und 54 festgesetzt werden. Wenn keiner der Energiesparbetriebe in der Anlage festgesetzt worden ist oder wenn stattdessen beide Energiesparbetriebe durch das vorgenannte dritte Niederdrücken des Schalters 63 festgesetzt worden sind, können die Energiesparsolltemperaturen nicht geändert oder angezeigt werden.Gemäß einem Aspekt der Erfindung bewirkt das Programm in dem Mikroprozessor 41, daß eine EnergiesparSolltemperatur aufrechterhalten wird, die immer in der Richtung des Betriebes liegt, der energiewirksamer ist als der bei der Primärtemperatureinstellung vorhandene, die während des normalen Betriebes der Anlage in der Betriebsart "Heizen" oder "Kühlen" benutzt wird, und die immer wenigstens um eine vorbestimmte Mindestdifferenz von der Primärtemperatureinstellung entfernt ist. Beispielsweise kann eine Temperaturdifferenz von wenigstens etwa 1 ⁰C (oder etwa 2⁰F, beide Werte sind für die Zwecke der Erfindung ungefähr gleich) zwischen der Primär- und der Energiesparsolltemperatur aufrechterhalten werden, und, wenn die Anlage in der Betriebsart "Kühlen" ist, liegt diese Differenz oberhalb der Primärtemperatureinstellung während sie, wenn die Anlage in der Betriebsart "Heizen" ist, unter der Primärtemperatureinstellung gehalten wird. Dieses Merkmal gewährleistet, daß ein Benutzer nicht

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unabsichtlich eine Energiespartemperatureinstellung wählen kann, die einen weniger wirksamen Betrieb als bei der Primärtemperatureinstellung ergibt. Es gewährleistet außerdem, daß, wenn eine oder mehrere Energiesparbetriebsarten festgesetzt worden sind und die Primärtemperatureinstellung anschließend auf einen Wert geändert wird, der dem Energiesparbetrieb zuwiderlaufen würde, die Steuereinheit automatisch eine derartige Einstellung vornimmt, daß wenigstens ein Mindestniveau an Energiesparbetrieb während der gewählten Energiesparbetriebszeitperioden bewahrt wird.

Nachdem die gewünschten Zeit- und Temperatureinstellungen, bei denen die Anlage arbeiten soll, festgesetzt worden sind, wird die Art und Weise, auf die das Programm des Mikroprozessors die notwendigen Steuersignale für die übertragung zu dem Mikroprozessor 29 in der Steuereinheit 25 festsetzt, nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3-6 beschrieben.

Der Plan in Fig. 3 veranschaulicht die Beziehung der 24-h-Uhr, auf der die Takteinrichtung des Mikroprozessors 41 basiert, zu der 12-h-Uhr. Die dritte und die vierte Spalte des Zeitplans zeigen Start- und Stopzeiten für die "Tag"- und "Nacht"-Energiesparzeitperioden. So beginnt in dem dargestellten Beispiel die "Tag"-Energiesparzeitperiode bei 3 Uhr (3 AM) oder 300 h und stoppt bei 18 Uhr (6 PM) oder 1800 h, während die "Nachf-Energiesparzeitperiode bei 22 Uhr (10 PM) oder 2200 h beginnt und bis in den folgenden Morgen bis 9 Uhr (9 AM) oder 900 h andauert. Bs ist für den Benutzer möglich, die Zeitperioden mit überlappenden Zeltabschnitten festzusetzen, und zu Erläuterungszwecken ist in Fig. 3 eine 3-hüberlappungszeitperiode dargestellt,

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4-6 werden nun die Progranunflußdiagramme betrachtet, die bei dem vorprogrammierten Mikroprozessor 41 verwendbar sind, welcher zum Steuern der Wärmepum-

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penanlage in den Energiesparbetriebsarten benutzt wird. Die Gesamtbetriebsweise der Steueranordnung beim Energiesparen gemäß der Erfindung läßt sich am besten beschreiben, wenn angenommen wird, daß der Benutzer die Energiesparer - Ein/Aus-Taste 6 3 dreimal gedrückt hat, um sowohl die Tag- als auch die Nachtbetriebsart in der Anlage zu aktivieren, wie oben erläutert. An einem geeigneten Punkt in dem Hauptsteuerprogramm in dem Mikroprozessor 41, beispielsweise während einer Reihe von Datenprüfunterroutinen, leitet das Programm eine Unterroutine ein, die dem in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramm entspricht, um die Richtigkeit der Sekundärenergiespartemperatureinstellungen in Abhängigkeit von der Primärraumtemperatureinstellung zu prüfen, von denen jede normalerweise durch den Benutzer eingegeben worden ist, wie oben beschrieben. Zweck dieser Prüfunterroutine ist es, festzustellen, ob die gespeicherten Temperatureinstellungen so sind, daß sie während der gewählten Energiesparbetriebsarten tatsächlich zu einem Energiesparbetrieb führen. Von dem Steuerprogramm aus stellt daher die Abfrage 66 fest, ob die Anlage auf die Heizbetriebsart eingestellt ist, und, wenn ja, fragt sie in einem Block 67 ab, ob die Primärtemperatureinstellung, die in dem Konsolenspeicher gespeichert ist, größer als die oder gleich den gespeicherten Energiespartemperatureinstellungen plus in jedem Fall einer Mindesttemperaturdifferenz von beispielsweise 1 ⁰C (2⁰F) ist. Wenn beispielsweise die Primärtemperatur auf 21 ⁰C (70⁰F) eingestellt ist, so würde jede Energieeinspartemperatur von 20 ⁰C (68°F) oder darunter dieses Kriterium erfüllen. Alle Energiespartemperatureinstellungen müssen der Reihe nach geprüft werden, und, wenn beide oder sämtliche Energiespartemperatureinstellungen dieses Kriterium erfüllen, kehrt die Unterroutine zu dem Hauptsteuerprogramm zurück. Andernfalls bewirkt für jede Energiespartemperatur eins te llung, die dieses Kriterium nicht erfüllt, der Programmbefehlsblock 68, daß die entsprechende gespeicherte Energiespartemperatureinstellung automatisch um die Min-

desttemperaturdifferenz von 1 ⁰C (2°F) unter die Primärtemperatureinstellung geändert wird, d.h. in der energiewirksameren Richtung in dem Fall des Heizbetriebes. Es ist möglich, die anfängliche, vom Benutzer festgesetzte Differenz beizubehalten, in einer tatsächlich hergestellten Ausführungsform wird jedoch zu der Mindestdifferenz von 1 ⁰C (2°F) automatisch zurückgekehrt, ungeachtet der Anfangsdifferenz.

Wenn angenommen wird, daß der Abfrageblock 66 feststellt, daß die Anlage nicht in der Heizbetriebsart arbeitet, dann wird durch eine Abfrage 66a festgestellt, ob die Anlage in der Kühlbetriebsart ist. Wenn nicht, wird die Unterroutine beendet und kehrt zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn angenommen wird, daß die Anlage in der Kühlbetriebsart ist, dann stellt ein Abfrageblock 69 fest, ob die Ehergiespartemperatureinstellung das Mindestkriterium erfüllt, gleich der oder größer als die Primärtemperatureinstellung zu sein. Das würde selbstverständlich in der energiewirksameren Richtung in der Kühlbetriebsart sein. Wenn die Einstellung dieses Kriterium nicht erfüllt, veranlaßt ein Befehlsblock 70, daß die geeigneten Energiespartemperatureinstellungen automatisch geändert werden, so daß sie die vorbestimmte Mindesttemperaturdifferenz in der korrekten Richtung für einen energiewirksameren Betrieb während der Energiesparbetriebsart erfüllen. Es wird zwar eine Differenz von 1 ⁰C (2⁰F) in der Anlage festgesetzt, wie beschrieben, das ist jedoch nur ein bevorzugter Wert, denn es könnten auch andere Werte benutzt werden. Werte von weniger als 1 ⁰C (2⁰F) werden wahrscheinlich jedoch nicht zu einem nennenswerten Ausmaß an Energieeinsparung führen.

Gemäß Fig. 5 tritt zu einer späteren geeigneten Zeit bei dem programmierten Betrieb des Mikroprozessors 41 dieser in den Energiesparprogrammstartbetrieb und, gemäß einem Befehlsblock 71a, in eine Energiesparprüfroutine ein, die in Fig. 6 gezeigt ist. Beim Eintritt in diese Unterroutine leitet das Programm die erste Abfrage 100 ein, wodurch die Daten, die in

einem ersten Speicherregister gespeichert sind und der "Tag"-Knuryiesparzeitperiode entsprechen,abgefragt werden,um festzustellen, ob die Stopzeit größer ist als die Startzeit. Wenn dem so ist, wird die Tageszeit aus der Takteinrichtung abgerufen, und es wird eine Abfrage 101 durchgeführt, um festzustellen, ob die Tageszeit innerhalb der Start- und der Stopzeit der Energiesparzeitperiode liegt. Wenn angenommen wird, daß dem so ist, dann leitet das Programm einen Befehl 102 ein, um das "Energiesparen aktiv"-Steuersignal, das diesem Speicherregister entspricht, festzusetzen, und kehrt dann zu dem Energiesparprogramm von Fig. 5 zurück. An diesem Punkt, Befehlsblock 71b, wird das Programm veranlaßt, wieder in die Energiesparprüfunterroutine von Fig. 6 einzutreten und das Speicherregister für die Nachtenergiesparzeitperiodendaten abzufragen und festzustellen, ob die Stopzeit größer als die Startzeit ist, Befehlsblpck 100. Wenn angenommen wird, daß der Benutzer . die Start- und Stopzeiten für den Nachtbetrieb gemäß der Darstellung in Fig. 3 festgesetzt hat, so wird die Antwort nein lauten, und das Programm fragt dann in einem Block 103 mit Bezug auf die Takteinrichtung ab, ob die Tageszeit kleiner als die festgesetzte Stopzeit ist. Wenn die Antwort ja lautet, so zeigt das an, daß die Anlage in dem frühen AM-Teil der Nachtenergiesparzeitperiode arbeitet, und das Programm leitet daher einen Befehl ein, um das "Energiesparen aktiv"-Steuersignal für dieses zweite Speicherregister festzusetzen. Wenn die Tageszeit größer als die Stopzeit ist, leitet das Programm eine zweite Abfrage, Block 104, ein, um festzustellen! ob die Tageszeit größer als die oder gleich der Startzeitperiode ist, da eine Antwort ja angibt, daß die Anlage in den spaten PM-Stunden der Zeitperiode arbeitet, und setzt deshalb ein Energiesparen-aktiv-Steuersignal fest. Wenn die Antwort bei dieser zweiten Abfrage nein ist, fällt die Tageszeit aus der Nachtenergiesparzeitperiode für dieses Speicherregister heraus, und das Programm gibt einen Befehl in einem Block 105, um das Energiesparen-aktiv-Steuersignal zu verbieten. Im Anschluß an das Einleiten jedes dieser Befehle kehrt das Pro-

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gramm zu dem Energiesparprogramm von Fig. 5 zurück.

Nachdem festgestellt worden ist, daß die Tageszeit in eine der Energiesparprogrammzeitperioden fällt, fragt das Programm in einem Block 72 ab, ob der Benutzer durch Betätigung des Schalters 63 tatsächlich entweder den "Tag"- oder den "Nacht"-Energiesparbetrieb gewählt hat. Wenn nein, bewegt sich das Programm weiter zu einem Befehl 73, um die normale Temperatureinstellung als den Anlagensollwert zu benutzen, und das Programm kehrt dann zu dem Hauptanlagenbetriebssteuerprogramm zurück. Wenn entweder das "Tag"- oder das "Nacht"-Energiesparbetriebsartprogramm gewählt worden ist, geht das Programm zu einer Abfrage 74, um festzustellen, ob "Tag"- und "Nacht"-Energiesparen-aktiv-Signale als Ergebnis der Ausführung der Programmunterroutine entsprechend dem Flußdiagramm von Fig. 6 festgesetzt worden sind. Der Zweck dieser Abfrage ist es, festzustellen, ob die Tageszeit in die einander überlappenden Zeitabschnitte der beiden Energiesparzeitperioden fällt, was einem weiter unten beschriebenen Zweck dient. Wenn sie nicht in überlappenden Zeitabschnitten liegt, bewegt sich das Programm weiter zu einer Abfrage 75, um festzustellen, ob das "Tag"-Energiesparen-aktiv-Signal festgesetzt worden ist. Wenn dem nicht so ist, so bedeutet das selbstverständlich, daß die Tageszeit ausschließlich innerhalb der "Nacht"-Energiesparzeitperiode liegt, und daher geht das Programm zu einem Befehl 76, um die "Nachf-Energiespartemperatureinstellung als den Anlagensollwert zu benutzen.

Wenn bei der Abfrage 74 festgestellt wird, daß die Tageszeit in überlappend© Zeitabschnitte von zwei Energiesparaeitperioden fällt, ist es ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um festzustellen, welches dor energiewirksamste Betrieb der Anlage sein würde,und um in diese Betriebsart einzutreten. Zu diesem Zweck bewegt eine bejahende Antwort auf die Abfrage 74 das Programm zu einer

Abfrage 77, um festzustellen, ob die Anlage in der Betriebsart "Heizen" arbeiten sollte. Wenn ja, stellt eine Abfrage 80 fest, ob die Energiespartemperatureinstellung für die "Tag"-Energiesparzeitperiode höher als oder gleich der "Nacht"-Energiespartemperatureinstellung ist. Wenn dem so ist, dann geht das Programm zu dem Befehl 76, um die "Nacht"-Energiespartemperatureinstellung für den Anlagensollwertbetrieb zu benutzen. Der Grund dafür ist, daß in dem Fall der niedrigeren Solltemperatur in der Betriebsart "Heizen" die niedrigere Temperatur einen energiewirksameren Betrieb als die höhere Temperatur darstellt. Wenn die EnergiesparSolltemperatur, die für die "Tag"-Energiesparzeitperiode festgesetzt worden ist, niedriger als die "Nacht"-Energiespartemperatureinstellung ist, geht das Programm zu einem Befehl 81, um die "Tag"-Energiespartemperatureinstellung als AnlagenSollwert zu benutzen. Wenn bei der Abfrage 77 festgestellt wird, daß die Anlage nicht in der Betriebsart "Heizen" ist, dann geht das Programm zu einem Befehl 78, um festzustellen, ob das System in der Betriebsart "Kühlen" ist, und, wenn dem so ist, dann stellt eine Abfrage 79 auf gleiche Weise wie in dem Fall der Betriebsart "Heizen" fest, welche Energiespartemperatureinstellung zu benutzen ist, und geht zu dem passenden Befehl 76 oder 81. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Anlage in der energiewirksamsten Betriebsart arbeitet. Wenn in den Anfragen 77 und 78 festgestellt wird, daß die Anlage weder in der Betriebsart "Heizen" noch in der Betriebsart "Kühlen" ist, so ergeht der Befehl zur Benutzung der normalen Temperature instellung. In Wirklichkeit hat das keine Bedeutung, da der Kältemittelkompressorteil der Anlage nicht arbeitet, es dient aber trotzdem als eine Maßnahme, um das Energiesparprogramm zu dem Hauptanlagenbetriebsprogramm zurückkehren zu lassen.

Am Ende jeder Energiesparperiode kehrt die Anlage zu der Primär- oder normalen Raumteperatureinstellung zurück, wie

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oben beschrieben. Das Auftreten dieser Änderung kann sofort veranlaßt werden, d.h. die Anlage benutzt direkt die Raumtemperatureinstellung als Solltemperatur in Verbindung mit der passenden Heiz- oder Kühlfunktion, um diese Solltemperatur
in kürzest möglicher Zeit zu erreichen. Stattdessen kann zum Optimieren der Vorteile des Energiesparbetriebes die Anlage so programmiert werden, daß sie sich der Primärraumtemperatur gesteuert nähert, um einen übermäßigen Energieverbrauch zu vermeiden, wie er beispielsweise durch Oberschwingen der Raumtemperatur beim Erreichen der Raumsolltemperatur, die
tatsächlich benötigt wird, verursacht wird.

Leerseite

Claims

Dr. rer. nat. Horst Schüler

PATENTANWALT

6000 Frankfurt/Main 1, 8.Okt. 19»-] Kaiserstrasse 41 Me./Vo./he

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Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt/M.

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GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenctady, N.Y./U.S.A.

Patentansprüche :

.J Selbsttätige Steueranordnung für eine Luftkonditionier- oder Klimaanlage zum Wählen und Implementieren von mehreren vom Benutzer festgesetzten Temperatureinstellungen, die zu unterschiedlichen Tageszeiten wirksam sein sollen, als Anlagensollbetriebstemperatur, gekennzeichnet durch:

a) eine Takteinrichtung zum Liefern eines Signals, das die tatsächliche Tageszeit darstellt;

b) eine vom Benutzer bediente Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) zum Festsetzen von mehreren gewünschten Zeit- und Temperatureinstellungen, bei denen die Anlage arbeiten soll,mit

i) einer ersten Einrichtung (52, 53, 54) zum Festsetzen einer Primärtemperatureinstellung, die in einer gewünschten normalen Betriebsart der Anlage wirksam sein soll,

i.i) einer zweiten Einrichtung (60, 63) zum Festsetzen von wenigstens zwei unterschiedlichen Energiesparzo L tper i o~ den»während denen die Anlage in EneryiesparbeLriebaai'-ten arbeiten soll,

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iii) einer dritten Einrichtung zum Festsetzen von mehreren Sekundärtemperatureinstellungen, die jeweils voneinander verschieden sein können und während jeder der Energiesparzeitperioden wirksam sein sollen;

c) eine Steuerbetriebsartsignalerzeugungseinrichtung, die auf die Takteinrichtung und die Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) anspricht, um Steuersignale zu bilden, die irgendeine Energiesparzeitperiode darstellen, welche zu Uor betreffenden Tageszeit vorhanden ist;

d) eine Temperatursteuersignalerzeugungseinrichtung, die auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) und auf die BetriebsartsteuerSignalerzeugungseinrichtung anspricht, um ein Änlagensolltemperatursteuersignal zu bilden, das die Primärtemperatureinstellung darstellt, wenn die Tageszeit außerhalb der Energiesparzeitperiode liegt, und eine der Sekundärtemperatureinstellungen, wenn die Tageszeit innerhalb einer ihr entsprechenden Energiesparzeitperiode liegt; und

e) eine Anlagenbetriebssteuereinrichtung, die auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) und auf die Temperasteuersignalerzeugungseinrichtung anspricht, um die Anlage mLt der Anlagensolltemperatur zu betreiben, die durch das Toniperaturs teuer signal angezeigt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärtemperatureinstellungen jeweils von der Primärtemperatureinstellung in einer energiewirksamer'en Richtung um wenigstens eine vorbestimmte Mindesttemperaturdifferenz abweichen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestdifferenz wenigstens ungefähr 1 ⁰C (ungefähr 2°F) beträgt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

, daß die vom Benutzer bediente Einrichtung das Festvon zwei Hnergiesparzeitperioden mit überlappenden

Zeitabschnitten gestattet, daß die Betriebsartsteuereinrichtung Steuersignale bildet, die das Vorhandensein von beiden Energiesparzeitperioden zu der betreffenden Tageszeit darstellen, und daß die Temperatursteuereinrichtung das Steuersignal wählt und festsetzt, das die energiewirksamste Temperatureinstellung während der überlappenden Zeitabschnitte darstellt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sind, die auf eine Veränderung in der Primärtemperatureinstellung in der ersten vom Benutzer bedienten Einrichtung auf eine neue Einstellung ansprechen, welche von der Sekundärtemperatureinstellung während einer der Energiesparbetriebsarten in einem Ausmaß abweicht, das kleiner als die vorbestimmte Mindesttemperaturdifferenz ist oder dazu führt, daß die Sekundärtemperatur in einer weniger energiewirksamen Richtung ab der Primärtemperatureinstellung ist, um selbsttätig zu bewirken, daß die Sekundärtemperatureinstellung so geändert wird, daß wenigstens die vorbestimmte Mindestdifferenz in der energiewirksameren Richtung aufrechterhalten wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Benutzer bediente Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) Anlagensteuersignale bildet, die Anlagenbetriebsarten darstellen, zu denen "Heizen", "Kühlen", und "Aus" gehören, und mehrere gewünschte Zeit- und Temperatureinstellungen ,

daß sie die zweite Einrichtung enthält zum Festsetzen von zwei verschiedenen Energiesparzeitperioden, während denen die Anlage in Energiesparbetriebsarten arbeiten soll, wobei die Möglichkeit besteht, daß die Zeitperioden überlappende Zeitabschnitte haben,

daß sie die dritte Einrichtung enthält zum Festsetzen von Sekundärtemperatureinstellungen für jede der Zeitperioden, die

während jeder der Energiesparzeitperioden wirksam sein sollen und von der Primärtemperatureinstellung verschieden sind und außerdem von einander verschieden sein können und den Energiesparbetriebsarten entsprechen; daß die Betriebsartsteuersignalerzeugungseinrichtung auf die Takteinrichtung und auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) wänrend der überlappenden Zeitabschnitte der Energiesparzeitperioden anspricht, um Steuersignale zu bilden, die das gemeinsame Vorhandensein, der Energiesparzeitperioden zu der betreffenden Tageszeit darstellen; und

_w daß die Temperatursteuersignalerzeugungseinrichtung auf die Dateneingabe- und Speichereinrichtung (41) und auf die Betriebsartsteuersignalerzeugungseinrichtung anspricht, um ein Anlagensolltemperatursteuersignal zu bilden, das die höhere der beiden Sekundärtemperatureinstellung darstellt, wenn die Anlage in der Betriebsart "Kühlen" arbeitet, und die niedrigere der beiden Sekundärtemperatureinstellungen, wenn die Anlage in der Betriebsart "Heizen" arbeitet, wobei das Solltemperatursteuersignal wenigstens für die Dauer der überlappenden Zeitabschnitte gebildet wird.
7. Anordnung nach Anspruch 6, insbesondere für eine Wärmepumpenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärtempera-

***" tureinstellungen von der Primärtemperatureinstellung in einer energiewirksameren Richtung um wenigstens eine vorbestimmte Mindesttemperaturdifferenz verschieden sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf ein Verändern der Primärtemperatureinstellung in der ersten vom Benutzer bedienten Einrichtung (52, 53, 54) auf eine neue Einstellung ansprechen, die von der Sekundärtemperatureinstellung während einer der Energiesparbetriebsarten in einem Ausmaß verschieden ist, das kleiner ist als die vorbestimmte Mindesttemperaturdifferenz, oder das dazu führt, daß, wenn die Sekundärtemperatur in einer weniger energiewirksamen Richtung ab der Primärtemperatureinstellung ist,

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die Sekundärtemperatureinstellung automatisch so geändert wird, daß wenigstens die vorbestimmte Mindestdifferenz in der energiewirksameren Richtung aufrechterhalten wird.