DE3300082C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem aus der FR-PS 14 61 767 bekannten Verfahren zum
Optimieren einer Heizkurve wird die Raumtemperatur auf die
Weise geregelt, daß mindestens ein Parameter der Heizkurve
in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen dem
Sollwert und dem Istwert der Raumtemperatur selbsttätig so
verstellt wird, daß die Regelabweichung verkleinert wird.
Die Heizkurve wird hierdurch selbsttätig den Werten des
betreffenden Gebäudes und der Heizungsanlage angepaßt, und
nach einiger Zeit kann die Regelung der Raumtemperatur
abgeschaltet und im weiteren nur noch die Heizungsvorlauftemperatur
in einer durch die zuletzt eingestellte Heizkurve
bestimmten Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuert
werden.
Ferner ist aus der DE-OS 31 10 730 eine Regelvorrichtung für
eine Heizungsanlage bekannt, die eine Optimierungsschaltung
aufweist, der die Regelabweichung zwischen Raumtemperatur-Istwert
und Sollwert sowie die Außentemperatur als Führungsgröße
zugeführt werden und die auf eine Bewertungsschaltung
einwirkt, um durch Multiplikation oder Addition der Außentemperatur-Führungsgröße
mit vorgegebenen Werten eine
Änderung der Steigung oder des Niveaus der Heizkennlinie und
damit eine Änderung der Heizungsvorlauftemperatur herbeizuführen.
Bei den bekannten Verfahren wird die Optimierung der
Heizkurve gestört, wenn kurzzeitige Störgrößen die Raumtemperatur
unkontrolliert beeinflussen, beispielsweise durch
zeitweises Öffnen von Fenstern. Zudem bedingen diese
bekannten Verfahren einen relativ hohen Rechenaufwand für
die Berechnung der jeweils optimalen Heizkennlinie.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum automatischen Optimieren der Heizkurve eines
Heizkreises anzugeben, welches sich mit geringem Rechenaufwand
so durchführen läßt, daß es gegen unvorhergesehene
kurzzeitige Störgrößen der Raumtemperatur verhältnismäßig
unempfindlich ist und bei welchem ferner jederzeit zuverlässige
Kriterien für die Optimierung der Heizkurve
verfügbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine
Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mittels
kostengünstiger Einrichtungen durchführen, da nur
eine relativ geringe Anzahl von beispielsweise vier
bis sechs unterschiedlich gekrümmten Heizkurven vorgesehen
werden müssen, die das Heizkurvenbüschel bilden.
Zur Optimierung wird dann nach Erfordernis oder
je nach vorgegebenen Kriterien zur Optimierung der
Heizkurve von einer Heizkurve zu einer anderen Heizkurve
des Heizkurvenbüschels bei unveränderter Steigung
der allen Heizkurven gemeinsamen Sehne dieses
Heizkurvenbüschels übergegangen oder es wird zum
Übergang auf eine neue Heizkurve die Steigung S der
Heizkurve Y i =S · f i (x) geändert. Die Krümmungsfunktion
f i (x) wird dabei in letzterem Falle nicht geändert.
Indem die Raumtemperatur nicht geregelt, sondern nur
durch die Steuerung oder vorzugsweise Regelung der
Heizungsvorlauftemperatur gemäß der Heizkurve gesteuert
wird, können vor jeder neuen Optimierung
der Heizkurve die Abweichungen der Raumtemperatur
von ihrem Steuer-Sollwert über längere Zeit gemittelt
werden, so daß kurzzeitig auftretende Störgrößen der
Raumtemperatur sich in dem Mittelwert der ermittelten
Abweichung des Istwertes der Raumtemperatur vom
Steuer-Sollwert nur unbedeutend niederschlägt und
so hierdurch die Optimierung nicht oder vernachlässigbar
beeinflußt wird. Beispielsweise kann in vielen
Fällen zweckmäßig so vorgegangen werden, daß die Raumtemperaturabweichung
sei es unter kontinuierlicher Messung
oder durch Einzelmessungen in Zeitabständen über mindestens
eine Stunde gemittelt und der Mittelwert danach daraufhin
überprüft wird, ob eine neue Heizkurve erforderlich
wird. Bevorzugt kann hierbei vorgesehen sein, daß
innerhalb 24 Stunden jeweils nur einmal die mittlere
Abweichung der Raumtemperatur vom Steuer-Sollwert ermittelt
und entsprechend einmal pro 24 Stunden geprüft
wird, ob eine neue Optimierung der Heizkurve
vorgenommen werden muß oder nicht. Wird diese Frage
bejaht, findet dann eine Neueinstellung der Heizkurve
sei es durch Übergang auf eine andere Heizkurve
des Heizkurvenbüschels bei unveränderter Steigung
der Sehne oder durch Änderung der Steigung S
der Sehne des Kurvenbüschels Y i =f i (x) statt.
Wenn der Heizkreis mit Taganhebung und Nachtabsenkung
betrieben wird, kann zweckmäßig vorgesehen sein,
daß die mittlere Abweichung der Raumtemperatur vom
Steuer-Sollwert über die Zeitdauer der Taganhebung
ermittelt und anschließend sofort oder innerhalb
der nachfolgenden Nachtabsenkungszeitdauer eine
neue Heizkurve eingestellt wird, wenn die hierfür
vorgesehenen Kriterien dies zur Optimierung erforderlich
machen.
Eine Heizungsanlage kann einen oder mehrere Heizkreise
aufweisen. Ein Heizkreis ist dadurch definiert, daß
er der Beheizung eines oder mehrerer oder gegebenenfalls
auch vieler Räume des betreffenden Gebäudes oder
einer Gebäudezone oder dergleichen dient und daß die
Heizungsvorlauftemperatur des in diesen Heizkreis
einströmenden Heizmittels (Heizmedium), bei dem es
sich im allgemeinen um Wasser handeln kann, zur
Steuerung der Raumtemperatur in Abhängigkeit der
Außentemperatur gemäß einer Heizkurve geführt werden
kann. Beispielsweise kann die Heizungsvorlauftemperatur
des betreffenden Heizkreises mittels eines Mehrweg-Mischventiles,
vorzugsweise mittels eines Dreiweg-
oder Vierweg-Mischventiles gesteuert werden.
Im einfachsten Fall hat eine Heizungsanlage einen einzigen
Heizkreis und es kann dabei konstante oder
gleitende Kesselvorlauftemperatur vorgesehen sein.
Auch wenn die Heizungsanlage mehrere Heizkreise
aufweist, kann mit konstanter oder in manchen Fällen
auch mit gleitender Kesselvorlauftemperatur gearbeitet
werden, wobei jedoch die Heizungsvorlauftemperatur
jedes Heizkreises unabhängig von dem oder den
anderen Heizkreisen in Abhängigkeit der Außentemperatur
gemäß der zugeordneten Heizkurve geregelt oder
gesteuert werden kann.
Unter der Außentemperatur ist eine für die Witterung
maßgebende Temperatur zu verstehen, bei der es
sich also um die Außenlufttemperatur allein oder um
eine Temperatur handeln kann, die außer der Außenlufttemperatur
auch noch andere Witterungsgrößen,
wie Wind, Sonneneinstrahlung oder dergleichen berücksichtigt.
Bei der Raumtemperatur, die bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren gesteuert wird, handelt es sich
um die Temperatur eines einzigen Raumes oder um
den Mittelwert der Raumtemperaturen mehrerer vorbestimmter
beheizter Räume. Im allgemeinen ist es ausreichend,
falls der betreffende Heizkreis mehrere
oder viele Räume beheizt, nur die Raumtemperatur eines
einzigen ausgewählten Raumes für die Optimierung
der Heizkurve zu erfassen. Bei der Raumtemperatur
dieses Raumes kann es sich dabei um eine Lufttemperatur
oder gegebenenfalls auch um einen Mittelwert aus
mehreren Temperaturen handeln, beispielsweise um einen
gewichteten Mittelwert aus einer Lufttemperatur und
einer Wandtemperatur des betreffenden Raumes, der dem
Behaglichkeitsempfinden von in dem Raum befindlichen
Personen Rechnung trägt.
Indem erfindungsgemäß jeweils die günstigste Heizkurve
des gegebenenfalls zum Verändern der Steilheit
der Sehne geschwenkten Heizkurvenbüschels ausgewählt
wird, ergibt sich, daß die jeweilige Heizungsvorlauftemperatur
für die Steuerung der Raumtemperatur praktisch optimal ist.
Störgrößen, welche die Raumtemperatur beeinflussen,
wie z. B. das zeitweilige Öffnen von Fenstern, die
Anwesenheit einer mehr oder weniger großen Zahl von
Personen im Raum, das Vorhandensein wärmeentwickelnder
Maschinen oder dergleichen, werden in ihrer Wirkung auf
den Optimierungsvorgang relativ klein gehalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der
Zeichnung noch
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine grafische Darstellung von fünf
ein Kurvenbüschel bildenden normierten
Heizkurven Y i (x), die unterschiedlich gekrümmt
sind, jedoch eine gemeinsame Sehne E
aufweisen,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung zur
Erläuterung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ablaufenden Schritte beim Übergang zu
einer neuen Heizkurve anderer Krümmungsfunktion
ausgehend von zu hoher Raumtemperatur,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung zur Erläuterung
der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ablaufenden Schritte beim Übergang zu einer neuen
Heizkurve geänderter Sehnensteigung, ausgehend von
zu hoher Raumtemperatur,
Fig. 4 und 5 den Fig. 2 bzw. 3 entsprechende Darstellungen zur
Erläuterung der beim erfindungsgemäßen Verfahren
ablaufenden Schritte beim Übergang zu einer
neuen Heizkurve, ausgehend von zu niedriger
Raumtemperatur,
Fig. 6 ein schematisches Flußdiagramm,
Fig. 7 eine Heizungsanlage mit einer Einrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird von der
bekannten Beziehung zwischen der Heizungsvorlauftemperatur,
der Außentemperatur, der Raumtemperatur
und den Nennwerten der drei genannten Größen
für den jeweiligen Auslegungsfall der Heizungsanlage
sowie von den bekannten, für die Heizkurvenkrümmung
verantwortlichen Werten m ausgegangen. Dabei ergibt
sich folgende bekannte Beziehung:
wobei
ϑ z =Raumtemperatur ϑ a =Außentemperatur ϑ HV =Heizungsvorlauftemperatur j R =Rücklauftemperatur m=für den Heizkörper charakteristischer Exponentialfaktor n=Index für die Nenngrößen der Heizungsanlage im Auslegungsfall.
ϑ z =Raumtemperatur ϑ a =Außentemperatur ϑ HV =Heizungsvorlauftemperatur j R =Rücklauftemperatur m=für den Heizkörper charakteristischer Exponentialfaktor n=Index für die Nenngrößen der Heizungsanlage im Auslegungsfall.
Wenn in der Beziehung gemäß Gleichung (1) folgende Substitutionen
durchgeführt werden:
ϑ HV -j z =Y; ϑ HVn -ϑ zn =Y n
ϑ z -ϑ a =x; ϑ zn -ϑ an =x n
dann läßt sich die Gleichung (1) wie folgt schreiben:
In dieser Gleichung (2) ist x die einzige Variable
des Nenners, solange gilt: m=konstant, was insofern
praktisch stets der Fall ist, als m durch die Art der
verwendeten Heizkörper und dergleichen des betreffenden
Heizkreises bestimmt wird.
Mit Gleichung (2) lassen sich folglich alle Heizkurven
für die jeweilige Auslegung der Heizungsanlage bzw. des
betreffenden Heizkreises darstellen. Diese mathematische
Beziehung ist jedoch so komplex, daß ihre Realisierung
auch bei Einsatz eines Mikroprozessors, insbesondere
wegen des relativ hohen Bedarfs an Speicherplätzen und
Rechenzeit zu aufwendig würde.
Gemäß der Erfindung werden eine Mehrzahl von Heizkurven
nach Gleichung (2) für vorbestimmte Werte x n , ϑ HVn , ϑ Rn ,
j zn , m
durch folgende Beziehung dargestellt;
Y i =S · f i (x) (3)
wobei f i so bestimmt wird, daß die Gleichung (2) im vorliegenden
Außentemperaturbereich jeweils mit guter Näherung erfüllt
wird, was am einfachsten durch Annäherung mittels
Polynomen erfolgen kann. Der Index i (i=1, 2 . . .) definiert
die unterschiedlichen Heizkurven des Heizkurvenbüschels
und S ist die Steigung tg α der Sehne E der
Heizkurven, während die Funktion f i (x) die Krümmungsfunktion
der normierten Heizkurve darstellt. Unter einer
normierten Heizkurve ist eine Heizkurve zu verstehen,
die vom Nullpunkt eines Koordinatensystems ausgeht,
dessen Nullpunkt so gewählt ist, daß dort die Heizungsvorlauftemperatur
gleich der Raumtemperatur ist.
Gemäß der Erfindung werden eine Anzahl Heizkurven Y i
unterschiedlicher Krümmungsfunktionen f i (x) vorgegeben,
wobei die durch diese Funktionen f i (x) bestimmten
Krümmungen so gewählt sind, daß sie über den
in der Praxis vorkommenden Wertbereich m der Gleichung
(2) gleichmäßig verteilt sind. Wie erwähnt, ist m
abhängig von den Heizkörpern und die in der Praxis
üblichen Heizkörper liegen im wesentlichen in dem
Wertbereich von m=1,1 bis 1,6. Man kann nun vorsehen,
die Funktionen f i (x) so auszuwählen, daß
sie nur einen Teilbereich dieses Wertbereiches erfassen,
beispielsweise für eine Einrichtung den
Wertebereich von 1,1 bis 1,35 und für eine andere
Einrichtung den Wertbereich 1,35 bis 1,6. In diesem
Fall können dann beispielsweise zwei oder drei unterschiedliche
Funktionen f i (x) für das Heizkurvenbüschel
ausreichen. Günstiger ist es jedoch, eine
solche Anzahl von Funktionen f i (x) in der Einrichtung
zu speichern, daß sie den genannten Wertebereich
von m=1,1 bis m=1,6 - oder gegebenenfalls einen
noch größeren Wertebereich - als Büschel erfaßt.
Dies kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
auf die Weise erfolgen, daß insgesamt fünf Funktionen
f i (x) unterschiedlicher Krümmungen ausgewählt
werden, die ungefähr den Werten m=1,15; 1,25;
1,35; 1,45 und 1,55 zugeordnet sind. Dies ist an
einem Beispiel in Fig. 1 dargestellt. Die Fig. 2 bis 4
gehen von Heizkurven der Fig. 1 aus.
In Fig. 1 ist ein Heizkurvenbüschel mit fünf Heizkurven
Y₁, Y₂, Y₃, Y₄ und Y₅ dargestellt, wobei
Y i =S · f i (x)
ist. Diese Heizkurven Y i weisen eine einzige
gemeinsame Sehne E auf, deren Steigung S=tg α
ist. Dieses Heizkurvenbüschel Y i ist so normiert,
daß sein Nullpunkt in den Nullpunkt des rechtwinkligen
Koordinatensystems Y, x fällt. x bedeutet die vom
Nullpunkt aus abwärts verlaufende Außentemperatur
und Y die vom Nullpunkt aus aufwärts verlaufende
Heizungsvorlauftemperatur. Der Nullpunkt entspricht
dem jeweiligen Steuer-Sollwert der Raumtemperatur,
der mittels Regelung oder Steuerung der Heizungsvorlauftemperatur
gemäß der jeweiligen Heizkurve
gesteuert wird. Wenn also der Steuer-Sollwert der
Raumtemperatur beispielsweise +20°C beträgt, dann
entspricht der Nullpunkt des Koordinatensystems
für beide Koordinatenachsen 20°C, da im Nullpunkt die
Heizungsvorlauftemperatur gleich der Raumtemperatur
und diese hier gleich der Außentemperatur ist. Die
Koordinaten Y n und x n der Sehne E und damit der
obere Endpunkt des Heizkurvenbüschels entspricht
den Nenngrößen der Heizungsanlage, wobei jedoch
Y n durch Verstellung der Steilheit S zur Heizkurvenoptimierung
selbsttätig durch die erfindungsgemäße
Einrichtung verstellt werden kann. Wenn beispielsweise
die Heizungsanlage auf eine minimale
Außentemperatur von -15°C ausgelegt ist, dann entspricht
x n dieser Außentemperatur von -15°C. Ist die Heizungsanlage
auf eine max. Heizungsvorlauftemperatur von
90°C ausgelegt, dann entspricht Y n dieser Heizungsvorlauftemperatur
von 90°C. Die Krümmungsfunktionen
f i (x) berücksichtigen ferner gemäß Gleichung (2) die
Temperaturspreizung ϑ HVn -ϑ Rn , auf die die jeweilige
Heizungsanlage ausgelegt ist. Bei einer Heizungsanlage,
die auf 90°C maximale Heizungsvorlauftemperatur
ausgelegt ist, beträgt die Temperaturspreizung
meistens 20 K, d. h. daß dann die maximale
Heizungsrücklauftemperatur 70°C beträgt. Sofern die
Heizungsanlage für eine andere Temperaturspreizung
ausgelegt ist, dann muß dies bei den Funktionen
f i (x) berücksichtigt werden.
Zur Heizungskurvenoptimierung kann zwischen den fünf
Funktionen f i (x) gewechselt werden und ferner kann
die Steigung S der Sehne E des Heizkurvenbüschels stetig
oder in kleinen Schritten verstellt werden.
Wie bereits oben angedeutet, ist es besonders zweckmäßig,
wenn die Funktionen f i (x) nicht als stetige
Funktionen im Rechner behandelt werden, sondern durch
den exakten stetigen Funktionen in ausreichender
Näherung angepaßte Polynome, für die gilt:
Durch die Nachbildung der Krümmungsfunktionen f i durch
solche Polynome wird die mathematische Behandlung
dieser Gleichungen in der Optimierungseinrichtung
wesentlich vereinfacht, u. a. deshalb, weil nur
noch eine verhältnismäßig beschränkte Anzahl von
unterschiedlichen Koeffizienten a k gespeichert werden
müssen. Es hat sich dabei als besonders günstig erwiesen,
wenn die Gleichung (4) mit w=5 verwendet
wird, d. h. insgesamt sechs unterschiedliche Koeffizienten
a k pro Einzelfunktion f i (x) verwendet werden,
nämlich a₀, a₁, a₂, a₃, a₄ und a₅. Diese Koeffizienten
werden für die betreffende Funktion so berechnet, daß
die Gleichung eine möglichst gute Annäherung an die
für die betreffenden Werte der Gleichung (2) sich
ergebende stetige Heizkurve darstellt. Es läßt sich
zeigen, daß dann, wenn man fünf unterschiedliche Heizkurvenkrümmungen,
d. h. i=5 und w=6 vorsieht,
dann der maximale Betrag des Fehlers in der Steuerung
der Raumtemperatur auf den gewünschten Sollwert
kleiner als 0,5 K wird, was bei den in der Praxis
auftretenden Bedingungen voll ausreichend ist.
Mit noch höheren Werten für i und gegebenenfalls
w läßt sich dieser Fehler natürlich noch weiter verringern.
Unter Berücksichtigung der vorstehend angenommenen
Vereinfachungen, die im Hinblick auf die in der Praxis
gewünschte Einhaltung der Raumtemperatur auch in
schwierigen Fällen normalerweise völlig ausreichend
sind, lassen sich alle erforderlichen Heizkurvendaten also
beispw. in Form von fünf Polynomen mit jeweils sechs
Koeffizienten a k bequem speichern. Ein derart geringer
Speicherplatzbedarf kann bei der heutigen Halbleitertechnologie
ohne weiteres auf einer integrierten
Schaltung zur Verfügung gestellt werden.
Nachdem vorstehend die Grundlagen der Datenaufbereitung
für bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare
Heizkurven ausführlich dargelegt wurde, wird nachfolgend
noch näher an Ausführungsbeispielen darauf eingegangen,
wie man mit Hilfe geeigneter Suchalgorithmen jeweils
die günstigste Heizkurve ermitteln kann, um diese
jeweils günstigste Heizkurve möglichst durch nur
einen Einstellschritt bereits zu erreichen.
Hierzu wird auf die Fig. 2 bis 5 der Zeichnung verwiesen,
in denen jeweils x-Y Diagramme für ein Heizkurvenbüschel
der Fig. 1 dargestellt sind. Es sei dabei
angenommen, daß zum betrachteten Zeitpunkt
jeweils die mit A bezeichnete Heizkurve
als Ausgangskurve eingestellt
sei und es hätte sich das Kriterium ergeben, auf eine
günstigere Heizkurve überzugehen. Dies ist dann der
Fall, wenn die Differenz Δ z zwischen Steuer-Sollwert
und Istwert der Raumtemperatur einen vorbestimmten
positiven oder negativen Schwellwert überschreitet.
Es kann dabei zwar vorgesehen sein, daß sofort nach
jedesmaligem Überschreiten des Schwellwertes auf
eine neue, die Raumtemperaturabweichung verringernde
Heizkurve übergegangen wird, doch ist bevorzugt vorgesehen,
daß die Raumtemperaturabweichung zum Ausschalten
von kurzzeitigen zufälligen Überschreitungen
des Schwellwertes die Raumtemperatur erst nach
längerzeitiger, z. B. mindestens eine Stunde betragender
Überwachung daraufhin ausgewertet wird, ob
tatsächlich der Übergang auf eine andere Heizkurve
sinnvoll ist. Auf vorteilhafte Möglichkeiten hierfür
wird weiter unten noch eingegangen.
In dem Diagramm nach Fig. 2 sei angenommen, daß sich
in dem Raum, dessen Raumtemperatur auf den Sollwert
ϑ zn gesteuert wird, eine Übertemperatur Δ z
über einen längeren Zeitraum ergeben hat, beispielsweise
über mindestens eine Stunde hinweg, die anzeigt,
daß die monentane Heizkurve A falsch gewählt ist
und deshalb Übergang auf eine andere, die Raumtemperatur
genauer steuernde Heizkurve erwünscht ist. Die
momentane Außentemperatur betrage x₀ und es ergibt
sich dann aus der eingestellten Heizkurve A, daß
momentan die Heizungsvorlauftemperatur auf den
Wert Y₀ geregelt wird. Dieser Wert Y₀ führte also
dazu, daß der Steuer-Sollwert der Raumtemperatur
bleibend um den Betrag Δ z überschritten würde,
die Raumtemperatur also ϑ zn +Δ z beträgt. Es wird
deshalb unter den gespeicherten Heizkurven eine
andere Heizkurve gesucht, die den Sollwert
der Raumtemperatur möglichst gut erreichen läßt, also
daß bei der Außentemperatur x₀ die Heizungsvorlauftemperatur
gemäß der neuen Heizkurve auf einen solchen
Wert geregelt wird, daß die Raumtemperatur ungefähr
den Wert ϑ zn annimmt. Der Suchalgorithmus kann
nunmehr, wie in Fig. 2 dargestellt, so arbeiten,
daß zuerst in diesem Diagramm bei unveränderter
Steigung S des Heizkurvenbüschels Y i geprüft wird,
ob es eine Heizkurve enthält, die bei der vorliegenden
Außentemperatur x₀ durch Verringerung der
Heizungsvorlauftemperatur die Raumtemperatur soweit
absenkt, daß der Sollwert ϑ zn mit einer vorbestimmten
Genauigkeit von beispielsweise ±0,5 K
eingehalten wird. Dies kann mit guter Näherung zum
Beispiel so erfolgen, daß für den Koordinatenpunkt
Y₀ i x₀+Δ z geprüft wird, ob er innerhalb
der Heizungskurvenschar Y i liegt oder nicht. Falls ja,
wird ermittelt, welche Heizkurve Y i diesem Koordinatenpunkt
am nächsten liegt und es wird dann auf diese neue
Heizkurve (Heizkurve B in Fig. 2) umgeschaltet, so daß nunmehr
gemäß ihr die Heizungsvorlauftemperatur in Abhängigkeit
der Außentemperatur geregelt wird. Diese Heizkurve
bleibt dann solange eingestellt, bis sich wieder
eine signifikante Abweichung Δ z ergeben hat, die
den Übergang zu einer anderen Heizkurve erforderlich
macht. Dies wird jedoch allenfalls nur bei erheblich
geänderten Außentemperaturen auftreten.
Wenn die Übertemperatur Δ z auf die beschriebene
Weise nicht korrigiert werden kann, dann wird anstelle
des Aufsuchens einer neuen Krümmungsfunktion f i (x)
die Steigung S der Heizkurve A unter Beibehalt der
Heizkurvenkrümmungsfunktion f i (x) geändert und hierdurch,
wie in Fig. 3 dargestellt, als neue Heizkurve
die Heizkurve B erhalten. Die vorzunehmende Änderung
von S kann auf irgendwelche Weise vorgegeben werden,
beispielsweise eine konstante Änderung von S programmiert
sein, oder was besser ist, die Änderung von S kann
rechnerisch so ermittelt werden, daß die neue
Heizkurve bereits den Steuer-Sollwert der Raumtemperatur
möglichst genau bei der vorliegenden Außentemperatur
x₀ steuert. Dies kann vorzugsweise wie folgt erreicht werden:
Ausgehend von den Momentanwerten x₀/Y₀ wird der Abszissenwert X₀+Δ z ermittelt
und dann der ihm zugehörige Wert
Y₁=Y₀+Δ Y
auf der
Ausgangsheizkurve A ermittelt. Dann ergibt sich als
Steilheit S B der Sehne E B der neu einzustellenden
Heizkurve B in guter Näherung gemäß dem Strahlensatz:
und S A die Steilheit der Sehne der Ausgangsheizkurve A ist. Obwohl die Krümmungsfunktion
f i (x) dabei nicht geändert wurde, ist die neue Heizkurve
B wegen der verringerten Steigung S B schwächer gekrümmt als die Heizkurve
A. Der Nennwert Y n der Heizungsvorlauftemperatur hat sich von
Y nA auf Y nB verringert, was jedoch bei der Krümmungsfunktion f i (x)
nicht berücksichtigt werden muß, da vernachlässigbar. Es
stellt sich dann bei dieser Außentemperatur X₀ durch die
Regelung der Heizungsvorlauftemperatur auf den durch die
neue Heizkurve B bestimmten Wert eine Raumtemperatur ein,
die dem Steuer-Sollwert der Raumtemperatur entspricht oder
sehr nahe an ihm liegt.
Nach der vorstehend erläuterten Korrektur der Steilheit
S kann u. U. eine weitere Annäherung durch Übergang
auf eine andere Krümmungsfunktion wünschenswert
sein. Eine entsprechende Korrektur könnte dann
wieder in der Weise erfolgen, wie dies anhand der
Fig. 2 erläutert wurde. Insgesamt ist jedoch gewährleistet,
daß ein größerer Fehler in der Raumtemperatur
nach Durchführung eines der vorstehend beschriebenen
Näherungsschritte allenfalls erst dann wieder auftreten
kann, wenn sich die Witterungsbedingungen stärker
verändert haben und die eingestellte Krümmungsfunktion
und Steilheit der Heizkurve noch nicht ausreichend
genau genug waren.
Wenn sich anstelle einer Übertemperatur der Raumtemperatur
eine Untertemperatur ergibt, dann erfolgt der Übergang von der
jeweiligen Ausgangsheizkurve A zu der neuen Heizkurve B
in entsprechender Weise gemäß Fig. 4 und 5 der Zeichnung,
die im Hinblick auf die obigen Erläuterungen keiner
weiteren Erläuterungen bedürfen. Für Fig. 5 gilt
S A · Y₀/(Y₀-Δ Y), da hier Δ Y negativ ist.
Auf die beschriebene Weise läßt sich in relativ kurzer
Zeit die Heizkurve optimieren. Diese Zeitdauer kann
bspw. einige Tage oder einige Wochen betragen. Je
stärker die Außentemperaturen schwanken, umso rascher
wird die optimale Heizkurve eingestellt. Nach erfolgter
Einstellung der optimalen Heizkurve kann gegebenenfalls
die Optimierung abgeschaltet werden, oder die Optimierungseinrichtung
ganz abgenommen werden. Jedoch ist
es zweckmäßiger, die Optimierungseinrichtung ständig
wirksam sein zu lassen, so daß auch etwaige bauliche
Änderungen an dem Heizkreis oder in dem betreffenden
beheizten Raum eine erneute Optimierung auslösen
oder auch Nachoptimierungen aus anderen Gründen
stets stattfinden können.
Der vorstehend erläuterte Suchalgorithmus, welcher
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise angewandt
werden kann, läßt sich sehr übersichtlich als
ein Flußdiagramm darstellen, wie dies Fig. 3 zeigt.
Die Blöcke in Fig. 3 haben folgende Bedeutung:
Block 100=Start.
Block 102=Ermittle mittleren Fehler Δ z der Raumtemperatur
über einen vorbestimmten, zyklisch wiederholten
Zeitraum, z. B. über jeweils 24 h
oder über die tägliche Belegzeit des betreffenden
Raumes von bspw. 8 h/Tag.
Block 104=Überschreitet Δ z den zulässigen Schwankungsbereich
um den Sollwert der Raumtemperatur
nach oben oder nach unten?
Block 106=Läßt sich der Raumtemperaturfehler durch
Übergang auf eine andere Krümmungsfunktion
f i (x) bei unverändertem S korrigieren?
Block 108=Ermittle die neu einzustellende Heizkurvenfunktion
f i (x), durch die der Raumtemperaturfehler
am stärksten verkleinert wird und
stelle diese neue Heizkurvenfunktion ein.
Block 110=Ermittle diejenige Steigung der Sehne E
des Heizkurvenbüschels, bei welcher bei
unveränderter Krümmungsfunktion f i (x)
der Raumtemperaturfehler am stärksten verkleinert
oder vollständig beseitigt wird
und stelle diese neue Steigung S ein.
Ferner bedeuten in Fig. 6
J=JA
N=NEIN
Wie das Flußdiagramm gemäß Fig. 6 zeigt, wird also nach
dem Start - Block 100 - des Suchalgorithmus eine mittlere Abweichung
Δ z der Raumtemperatur, bspw. aufgrund einer
Änderung der Außentemperatur gemäß Block 102 ermittelt.
Der ermittelte Wert Δ z der Temperaturabweichung
wird dann gemäß dem Entscheidungsblock 104 darauf überprüft,
ob er eine vorgegebene Fehlergrenze überschreitet.
Wenn dies der Fall ist (JA), dann erfolgt gemäß dem Entscheidungsblock
106 eine Überprüfung, ob eine Korrektur
der Temperaturabweichung Δ z mit einer Heizkurve
mit einer anderen Funktion f i (x) korrigiert werden kann.
Wenn die Temperaturabweichung Δ z die Fehlergrenze nicht
übersteigt, dann wird vom NEIN-Ausgang des Blockes 104
zum Eingang des Blockes 102 zurückgekehrt oder mit dieser
Rückkehr ggfs. bis zum zeitprogrammierten Beginn des nächsten
Zyklus zugewartet. Wenn gemäß Block 106 festgestellt wird, daß
eine Korrektur von Δ z bei Verwendung einer neuen Funktion f i ,
d. h. bei Arbeiten mit einer Heizkurve anderer Krümmung
möglich ist (JA), dann wird gemäß Block 108 die
neue Heizkurvenkrümmungsfunktion bestimmt. Andernfalls
wird über den NEIN-Ausgang des Blockes 106 gemäß
Block 110 eine neue Heizkurve mit der alten Funktion
f i (x), jedoch mit einer neuen Steilheit S ermittelt.
Vom Ausgang der Blöcke 108, 110 erfolgt dann die Rückkehr
zum Eingang des Blockes 102.
Vorstehend wurde erläutert, wie bei einer gegebenen mittleren
Temperaturabweichung Δ z der Raumtemperatur der Übergang
von einer Ausgangsheizkurve zu einer neuen
Heizkurve unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Suchalgorithmus durchgeführt werden kann. Dabei wurde
deutlich, daß ein relativ einfaches "Programm" gemäß
dem in Fig. 6 gezeigten Flußdiagramm durchlaufen
werden muß, wobei die erforderlichen Heizkurvendaten
aus entsprechenden Speichern abgerufen werden können.
An dieser Stelle sei nun darauf hingewiesen, daß die
Ermittlung der Abweichung Δ z der Raumtemperatur sowohl
manuell wie automatisch erfolgen kann. Dabei
wird im ersten Fall aufgrund von Messungen die Temperaturabweichung
Δ z festgestellt und die ermittelte
Abweichung Δ z wird von Hand über eine geeignete
Tastatur in das Gerät eingegeben (halbautomatischer
Betrieb). Im zweiten Fall wird die Raumtemperatur
mit Hilfe eines Raumtemperaturfühlers überwacht und
die jeweilige Temperaturabweichung Δ z wird automatisch
ermittelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperaturabweichung
vorzugsweise im automatischen Betrieb
nach einem statischen Verfahren ermöglicht, welches
dafür sorgt,, daß Störgrößen, wie Sonneneinstrahlung,
Lüften usw., nicht zu ständigen Änderungen der ausgewählten
Heizkurve führen.
Bevorzugt kann zur Ermittlung eines über einen vorbestimmten
längeren Zeitraum durch Mittelwertbildung
gebildeten Wertes Δ z, wie er nach Ende dieses vorzugsweise
mindestens eine Stunde betragenden Zeitraumes
dem Block 104 eingegeben wird, die Raumtemperatur ϑ z
in j zeitlich diskreten Schritten, z. B. in Abständen
von 1 min abgetastet werden, wobei jeweils die momentane Abweichung
berechnet wird. Aus diesen Einzelwerten der Temperaturabweichung
kann dann die mittlere Raumtemperaturabweichung
Δ z gemäß folgender Gleichung berechnet
werden:
wobei gilt:
Δ z₀=0
M=j für j j Grenz
M=j Grenz für j<j Grenz
wobei j Grenz =vorgegebene Höchstzahl der Abtastschritte
pro Zeitraum für die Bildung einer Abweichung ist.
j Grenz kann bspw. 2000 betragen.
Außerdem erfolgt die Berechnung der Temperaturabweichung
Δ z in Form eines Mittelwertes aus den bei mehreren
oder vielen Meßschritten erhaltenen Einzelabweichungen,
vorzugsweise nur während der Zeit, in der der betreffende
Raum normalerweise belegt ist bzw. in der die Heizungsanlage
im Normalbetrieb arbeitet und nicht im Nachtbetrieb
oder im Wochenendbetrieb bei abgesenkter
Temperatur.
Vorzugsweise erfolgt eine Änderung der Heizkurve
in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturabweichung
Δ z erst am Ende eines sogenannten Belegungsintervalles,
in dem der betreffende Heizkreis
im Normalbetrieb arbeitet. Die Neueinstellung kann
dann also bspw. während der Phase der nächtlichen
Temperaturabsenkung durchgeführt werden.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß eine Neueinstellung
der Heizkurve bereits während der Belegungszeit
durchgeführt wird, bspw. dann, wenn aus irgendwelchen
Gründen eine übermäßige Temperaturabweichung
Δ z festgestellt wird, die einen in diesem Zusammenhang
vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
Außerdem kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß nach
der Durchführung einer Neueinstellung der Heizkurve bis
zum Beginn der nächsten Neueinstellung eine Mindestzeit
von bspw. 2 h eingehalten wird, damit sich die Raumtemperatur entsprechend
der neu eingestellten Heizkurve stabilisieren kann.
Weiterhin kann für den Fall, daß die Heizanlage
ständig im Normalbetrieb arbeitet, die mittlere
Temperaturabweichung Δ z über 24 Stunden hinweg ermittelt
und bspw. jeweils um 24 Uhr eine Überprüfung
durchgeführt werden, ob die Heizkurve neu einzustellen
ist.
In Fig. 7 ist eine Heizungsanlage eines Gebäudes, einer
Gebäudezone oder dergl. ausschnittsweise dargestellt
und mit 10 bezeichnet, deren Heizkreis 11 eine mit 12
bezeichnete, in Blockbilddarstellung schematisch
dargestellte Optimierungseinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zugeordnet ist.
Die Heizungsanlage 10 weist einen Kessel 30, eine
Kesselvorlaufleitung 31, ein Dreiweg-Mischventil 32,
eine Heizungsvorlaufleitung 33, eine Heizungsrücklaufleitung
35 und eine Kesselrücklaufleitung 36
auf. Eine Abzweigung 35′ der Heizungsrücklaufleitung
führt zu dem einen Eingang des Ventils 32.
Die Kesselvorlauftemperatur kann auf konstanten Wert
geregelt werden. Das Mischventil 32 steuert die
Heizungsvorlauftemperatur, in dem es mittels eines
von einem Heizungsvorlauftemperatur-Regler 37 angesteuerten
Stellmotor 38 verstellt wird. Diese
Heizungsvorlauftemperatur wird mittels eines Temperaturfühlers
21 gefühlt und als Istwert dem Regler 37
eingegeben, dessen Heizungsvorlauftemperatur-Sollwert
von einem Multiplizierglied 39 geliefert
wird, das die von zwei Rechnern 108 und 110, die
den Blöcken 108 und 110 in Fig. 6 entsprechen, gelieferten
Werte f i (x) und S multipliziert, so daß
Y i =S · f i (x) ist und Y i ergibt für die momentane
Außentemperatur x₀ den Sollwert für die Heizungsvorlauftemperatur.
Der Momentanwert x₀ der
Außentemperatur wird von einem Außentemperaturfühler
20 in den Rechner 108 eingegeben. Dieser Rechner 108
weist Speichermittel zum Speichern der unterschiedlichen
Krümmungsfunktionen f i (x) auf, die vorzugsweise
in Form von Polynomen gemäß Gleichung (4)
gespeichert sein können. Für jede einzelne dieser
Krümmungsfunktionen f i (x) ist ein gesonderter Speicherabschnitt
vorhanden. Je nachdem, welcher Speicherabschnitt
für die Bildung der momentanen Heizkurve benutzt
wird, d. h. je nachdem, welche der Funktionen
f i (x) eingestellt ist, berechnet der Rechner 108 den
Momentanwert der betreffenden Funktion f i (x) aus den
betreffenden gespeicherten Kurvendaten und der momentanen
Außentemperatur x₀. Der Rechner 110 dient der
Vorgabe der Steilheit S der Sehne des betreffenden
Heizkurvenbüschels. Für die weiter oben anhand der
Fig. 2 bis 5 erläuterten Rechenoperationen wird den
Rechnern 108, 110 auch der Momentanwert Y i und dem
Rechner 110 die eingestellte Funktion f i (x) eingegeben.
Der Heizkreis 11 weist Wärmetauscher 40 auf, von denen
nur einer dargestellt ist, der einen Gebäuderaum 41
beheizt, dessen Raumtemperatur mittels eines Temperaturfühlers
22 gefühlt wird. Diese Raumtemperatur wird
einem dem Block 102 der Fig. 6 entsprechenden Rechner
102 als Istwert der Raumtemperatur eingegeben,
dem auch der Steuer-Sollwert der Raumtemperatur mittels
des Sollwert-Stellers 101 eingegeben wird. In diesem
Rechner 102 wird jeweils der mittlere Fehler Δ z
der Raumtemperatur über einen vorbestimmten, mittels
einer Zeitschaltuhr 99 zyklisch wiederholten Zeitraum,
z. B. über jeweils 24 Stunden oder über die
tägliche Belegungszeit des Raumes 41 von beispielsweise
acht Stunden/Tag berechnet. Die Abtastung des
Istwertes der Raumtemperatur kann dabei beispielsweise
in Zeitabständen von 1 min erfolgen. Aus den während
des betreffenden Abtastzeitraumes ermittelten Raumtemperaturabweichungen
wird fortlaufend der Mittelwert
der Raumtemperaturabweichung Δ z beispielsweise
gem. Gleichung (5) berechnet. Der im Block 102
berechnete Mittelwert Δ z wird jedoch gesteuert durch
die Zeitschaltuhr 99 erst am Ende des programmierten
Abtastzeitraumes aus dem Rechner 102 abgefragt und
unter Rückstellung des Rechners 102 auf Null
dann darauf in den Block 104 eingelesen und in ihm
überprüft, ob dieser Mittelwert Δ z den zulässigen
Schwankungsbereich um den Sollwert der Raumtemperatur
nach oben oder unten überschreitet. Falls die
Antwort NEIN ist, bleibt die Heizkurve ungeändert
und die Zeitschaltuhr sperrt weitere Arbeit der
Optimierungseinrichtung 12 bis zum Beginn des
nächsten programmierten Berechnungszyklus der mittleren
Raumtemperaturabweichung Δ z. War dagegen
die vom Block 104 gestellte Frage mit JA beantwortet
worden, dann wird Δ z in den Block 106 eingelesen
und in ihm darauf überprüft, ob sich der
Raumtemperaturfehler durch Übergang auf eine andere
Krümmungsfunktion f i (x) bei unverändertem S korrigieren
läßt oder nicht. Falls die Antwort JA ist,
wird Δ z in den Block 108 eingelesen, der dann, wie
anhand der Fig. 2 und 4 erläutert, eine neue Krümmungsfunktion
f i (x) sucht und einstellt, durch die
die Heizkurve optimiert wird. War dagegen die Antwort
NEIN, dann wird Δ z in den Rechner 110 eingelesen
und durch ihn diejenige Steigung S der Sehne E
(Fig. 3, 5) des Heizkurvenbüschels berechnet, bei
der bei der unverändert bleibenden, im Rechner 108
momentan eingestellten Krümmungsfunktion der Raumtemperaturfehler
am stärksten verkleinert oder
vollständig beseitigt wird und er stellt diese
neue Steigung S ein. Findet eine Änderung der Heizkurve
bei dieser Optimierung statt, dann wird die
neue Heizkurve für die Berechnung des Sollwertes
der Heizungsvorlauftemperatur solange verwendet,
bis bei einem späteren Optimierungsvorgang eine neue
Heizkurve eingestellt wird.
Wie bereits erwähnt, werden die Funktionen f i (x) für
die Auslegungsnennwerte der Heizungsanlage 10 und den
vorgesehenen Raumtemperatur-Steuer-Sollwert gemäß
Gleichung (3) so berechnet, daß sie für die vorbestimmten
Werte von m die Gleichung (2) möglichst gut
annähern. Diese Krümmungsfunktionen f i (x) können
vorzugsweise gemäß Gleichung (4) als Polynome im
Speicher des Rechners 108 gespeichert werden. Diese
im Speicher des Rechners 108 gespeicherten Krümmungsfunktionen
f i (x) werden im Betrieb der Anlage nicht
geändert, wenn durch den Rechner die Steigung S zur
Heizkurvenoptimierung geändert wird. Hierdurch
wird der Rechner 108 erheblich vereinfacht.
Es sei nachfolgend noch ein Zahlenbeispiel gebracht:
Die Heizungsanlage 10 der Fig. 7 sei für folgende
Nennwerte ausgelegt:
ϑ HVn =90°Cϑ Rn =70°C
minimale Außentemperatur=-15°C
Ferner sei der Raumtemperatur-Steuer-Sollwert ϑ zn
auf 20°C festgesetzt. Es sollen die Polynome f i (x)
gemäß Gleichung (4) für fünf unterschiedliche Werte
m=1,15; 1,25; 1,35; 1,45; 1,55 und pro Polynom
sechs Koeffizienten a k vorgesehen werden. Es gelten
dann folgende Koeffizienten a k für diese fünf Funktionen
f i (x), die nach der Methode der kleinsten
Quadrate berechnet wurden:
Der Hinweis E-ON bedeutet, daß der betreffende
Koeffizient mit 10-N zu multiplizieren ist.
Vorstehend war beschrieben worden, daß immer dann, wenn
sich die Notwendigkeit einer Neueinstellung der Heizkurve
zu ihrer Optimierung erwiesen hat, dann zuerst
überprüft wird, ob die Verbesserung der Heizkurve durch
Einstellung einer anderen Krümmungsfunktion bei unveränderter
Steigung der Sehne des Heizkurvenbüschels vorgenommen
werden kann und bei positiver Beantwortung dieser
Überprüfung wird dann die bessere Krümmungsfunktion eingestellt.
Verlief dagegen die Überprüfung negativ, dann
wird die Steigung der Sehne des Heizkurvenbüschels
geändert und die eingestellte Krümmungsfunktion unverändert
belassen. Es bestehen hier jedoch auch
andere Möglichkeiten. So kann in vielen Fällen zweckmäßig
so vorgegangen werden, daß, wenn die Einstellung
einer besseren Heizkurve befohlen wird, dann
dies in ersten Fällen durch Änderung der Steigung der
Sehne und in zweiten Fällen in der Weise erfolgt, daß
zuerst die Möglichkeit einer Verbesserung der Heizkurve
durch Einstellung einer anderen Krümmungsfunktion
überprüft und bei Bejahung dieser Art der
Verbesserung der Heizkurve durchgeführt und bei Verneinung
die Verbesserung durch Änderung der Steigung
der Sehne durchgeführt wird, wobei, ob gemäß dem
ersten oder dem zweiten Fall jeweils zu verfahren
ist, durch einen Zufallsgenerator bestimmt wird,
oder zwischen dem ersten und zweiten Fall in vorbestimmter
Weise gewechselt, vorzugsweise alternierend
gewechselt wird. Bei diesem Verfahren wird also in
vorbestimmter Weise oder durch den Zufallsgenerator ausgewählt,
ob entweder gemäß dem ersten Fall oder gemäß
dem zweiten Fall die jeweils neue Heizkurve eingestellt
wird. Unter alternierendem Wechsel zwischen ersten
und zweiten Fall ist verstanden, daß jede übernächste
Einstellung einer neuen Heizkurve gemäß dem ersten
Fall und die dazwischen liegenden Einstellungen gemäß
dem zweiten Fall durchgeführt werden. Auch anderer
vorbestimmter Wechsel zwischen dem ersten und dem
zweiten Fall kann vorgesehen werden, beispielsweise
daß jeweils zweimal hintereinander gemäß dem ersten
Fall und dann einmal nach dem zweiten Fall eingestellt
wird, etc.
Claims (14)
1. Verfahren zum automatischen Optimieren der Heizkurve eines
der Beheizung mindestens eines Raumes eines Gebäudes oder
dergleichen dienenden Heizkreises einer Heizungsanlage,
welche Heizkurve zur Steuerung der Raumtemperatur auf einen
vorbestimmbaren Steuer-Sollwert den Zusammenhang zwischen
der Außentemperatur und der Heizungsvorlauftemperatur des
Heizkreises vorgibt und wobei zum Optimieren der Heizkurve
die Raumtemperatur gefühlt und ihre Abweichungen vom
Steuer-Sollwert erfaßt und in vorbestimmter Weise daraufhin
ausgewertet werden, ob sie tolerierbar sind oder nicht,
dadurch gekennzeichnet, daß für die
Verknüpfung von Außentemperatur und
Heizungsvorlauftemperatur ein Heizkurvenbüschel mit
mindestens zwei Heizkurven Y i =S i (x)
unterschiedlicher Krümmungsfunktionen f i (x) vorgegeben
wird, deren durch die beiden Endpunkte des zu erfassenden
Bereichs der Außentemperaturen bestimmten Sehnen identisch
sind und die Steigung S haben und daß bei
nicht-tolerierbarer Abweichung der Raumtemperatur vom
Steuersollwert entweder eine neue Heizkurve des
Heizkurvenbüschels mit anderer Krümmungsfunktion oder eine
durch Änderung der Steigung S der Sehne des Heizkurvenbüschels
hervorgegangene neue Heizkurve eingestellt wird,
durch die die von der bisherigen Heizkurve verursachte
Abweichung der Raumtemperatur von deren Sollwert verkleinert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Heizkurvenbüschel mit fünf Heizkurven verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizkurven des Heizkurvenbüschels derart
ausgewählt werden, daß die Krümmungsfunktion jeder
der fünf Heizkurven durch jeweils einen für einen
bestimmten Heizkörpertyp charakteristischen Exponentionalfaktor
m mit ungefähr folgenden Werten bestimmt
wird:
m=1,15; 1,25; 1,35; 1,45; 1,55.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Einstellen einer
jeweils neuen Heizkurve zuerst die Möglichkeit
einer Verbesserung der Heizkurve durch Auswahl
einer neuen Heizkurve anderer Krümmungsfunktion
des Heizkurvenbüschels überprüft wird und bei
positivem Ergebnis dieser Überprüfung diese Art
der Verbesserung der Heizkurve durchgeführt wird,
wogegen dann, wenn die obige Überprüfung negativ
verlief, eine neue Heizkurve durch Änderung der
Steigung der Sehne bei unverändert bleibender
Krümmungsfunktion eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß, wenn die Einstellung einer
besseren Heizkurve befohlen wird, dann dies in ersten
Fällen durch Änderung der Steigung der Sehne und in
zweiten Fällen in der Weise erfolgt, daß zuerst die
Möglichkeit einer Verbesserung der Heizkurve durch
Einstellung einer anderen Krümmungsfunktion überprüft
und bei Bejahung diese Art der Verbesserung
der Heizkurve durchgeführt und bei Verneinung die Verbesserung
durch Änderung der Steigung der Sehne durchgeführt
wird, wobei, ob gemäß dem ersten oder dem zweiten
Fall jeweils zu verfahren ist, durch einen Zufallsgenerator
bestimmt wird, oder zwischen dem ersten und zweiten
Fall in vorbestimmter Weise gewechselt, vorzugsweise
alternierend gewechselt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Krümmungsfunktionen
durch Polynome
angenähert werden, wo k=0, 1, 2, . . . w ist und
deren Koeffizienten a k in Form numerischer Werte
gespeichert werden, wobei w eine kleine Zahl, vorzugsweise
5, ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Raumtemperaturabweichung
vom Steuer-Sollwert jeweils über einen
vorbestimmten vorzugsweise mindestens eine Stunde
betragenden Zeitraum gemittelt wird, und daß dieser
Mittelwert für die jeweilige Entscheidung, ob die
momentane Heizkurve zur Optimierung geändert wird
oder nicht, verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Heizungsanlage mit automatischer
Nachtabsenkung der Mittelwert der Raumtemperaturabweichung
jeweils über eine, zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Nachtabsenkungen vorliegende
Taganhebung der Raumtemperatur gebildet
wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in Zeitabständen von
24 Stunden eine Überprüfung stattfindet, ob die
Heizkurve zur Optimierung geändert werden soll
oder nicht.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Heizkurvenbüschel
mindestens drei Heizkurven aufweist, bei
dem Übergang von einer Heizkurve zu einer anderen
Heizkurve des Heizkurvenbüschels die jeweils neue
Heizkurve dadurch ausgewählt wird, indem die der
Entscheidung, die Heizkurve zu ändern, zugrundeliegende
Raumtemperaturabweichung Δ z
zur momentanen Außentemperatur je nach Erfordernis
hinzuaddiert oder abgezogen wird und daß die diesem
neuen Koordinatenwert (x±Δ z) bei dem Sollwert
oder Istwert der momentanen Heizungsvorlauftemperatur
am nächsten liegende Heizkurve des Heizkurvenbüschels
als neue Heizkurve ausgewählt und eingestellt
wird (Fig. 2 und 4).
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einstellung
einer neuen Heizkurve durch Änderung der bisherigen
Steigung S A der Sehne des Heizkurvenbüschels
die Steigung S B der neuen Sehne nach der
Gleichung
berechnet wird.
12. Einrichtung zum vorzugsweise vollautomatischen
Optimieren der Heizkurve eines der Beheizung mindestens
eines Gebäuderaumes eines Gebäudes oder
dergl. dienenden Heizkreises einer
Heizungsanlage, welche Heizkurve den Zusammenhang
zwischen der Außentemperatur und der
Heizungsvorlauftemperatur des Heizkreises vorgibt,
zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch
Anschlüsse zum Anschluß von Momentanwertgebern (20, 21, 22)
für die Außentemperatur, die Heizungsvorlauftemperatur
und die Raumtemperatur, mit Rechenmitteln
zum Berechnen der Daten der Heizkurven eines
Heizkurvenbüschels mit mindestens zwei Heizkurven
unterschiedlicher Krümmungsfunktion, deren durch
die beiden Endpunkte des zu erfassenden Bereichs
der Außentemperaturen definierten Sehnen identisch
sind, mit Optimierungsmitteln zum Auswählen einer
jeweils neuen Heizkurve des Heizkurvenbüschels
oder zum Ändern der Steigung der Sehne des Heizkurvenbüschels,
wenn die Auswertung der Raumtemperaturabweichung
das Erfordernis der Einstellung einer
neuen Heizkurve ergeben hat.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechenmittel derart ausgebildet
sind, daß in ihnen die Daten von fünf zu
einem Heizkurvenbüschel gehörigen Heizkurven digital
speicherbar sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechenmittel derart ausgebildet
sind, daß in ihnen Koeffizienten speicherbar
sind, welche Polynome definieren, durch die
die exakten Heizkurven des ausgewählten Heizkurvenbüschels
angenähert sind.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CENTRA-BUERKLE GMBH, 7036 SCHOENAICH, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |