DE3325993C2 - Regeleinrichtung zum Regeln der Temperatur eines zu Heizkörpern vorlaufenden Wärmeträgers - Google Patents

Abstract

Die Temperatur-Regelung einer Heizung (H) ist kombiniert mit einer stufenweise und lastabhängig wirkenden Kaskadenschaltung (22, 25, 39) zur Zu- und Abschaltung mehrerer Wärmeerzeuger (1a, 1b, K). Sie eignet sich für einen mehrstufigen Wärmepumpen-Betrieb (1a, 1b) in einer bivalenten Heizungsanlage mit einem Kessel (K) für fossile Brennstoffe als Zusatzwärmeerzeuger. Ein Integrator (18) integriert eine Temperaturdifferenz (Δθ) zwischen einem Soll- und einem Istwert (θvs, θvj) über die Zeit (t). Ein erster vom Integral beeinflußter Schwellenwert-Schalter (23) regelt in Abhängigkeit des Wärmebedarfes jeweils einen der Wärmeerzeuger (1a, 1b, K) im Ein/Aus-Betrieb oder als Impulsgeber (24) ein Stellglied (6, 7) quasistetig. Das gleiche Integral steuert über einen zweiten Schwellenwert-Schalter (22) mit höherem Schwellenwert die lastabhängige Zu- und Abschaltung der Wärmeerzeuger. Die Regelung und Steuerung eignet sich für Niedertemperatur-Heizanlagen mit flacher Heizkurve und verhindert auch unter Grenzbedingungen kurzfristiges Ein- und Ausschalten des geregelten Wärmeerzeugers (1a, 1b, K).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zum Regeln der Temperatur eines zu Heizkörpern vorlaufenden Wärmeträgers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei großen Heizungsanlagen ist es bekannt mehrere Heizkessel zu verwenden und diese in Abhängigkeit der Last meist über ein Zeitglied gesteuert mit sogenannten Kaskadenschaltungen stufenweise in Betrieb zu setzen. Darüber hinaus ist es bekannt ein- oder mehrstufige Wärmepumpen in Abhängigkeit von der Außentemperatur in Betrieb zu nehmen und bei sinkender Außentemperatur im bivalenten Betrieb als zusätzlichen oder alternativen Wärmeerzeuger einen mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizkessel zu verwenden. Da mit sinkender Außentemperatur die Leistung einer Wärmepumpe abnimmt, insbesondere wenn die Außenluft als Wärmequelle benutzt wird, andererseits die benötigte Wärmeleistung der Heizanlage zunimmt, wird üblicherweise bei einer vorbestimmten Außentemperatur ein zusätzlicher Wärmeerzeuger in Betrieb gesetzt und die Wärmepumpe entweder außer Betrieb genommen oder bis zu einer tieferen, festgelegten Außentemperatur als Grundlastheizung im Dauerbetrieb gehalten. Der momentan erforderliche Wärmebedarf eines zu beheizenden Gebäudes ist jedoch von der Art seiner Wärmeisolation und von seinem Speichervermögen abhängig, sowie vom Verhalten der Bewohner. Ferner variiert beim Wärmepumpenbetrieb auch die der Luft entziehbare Wärmemenge bei gleicher Außentemperatur je nach den momentanen Witterungsverhältnissen. Die Außentemperaturschwelle, bei welcher der zusätzliche Wärmeerzeuger in Betrieb genommen wird, muß aus Komfortgründen so gewählt werden, daß bei Außentemperaturen oberhalb dieser Schwelle auch unter ungünstigen Bedingungen die Wärmepumpe den Wärmebedarf decken kann. Andererseits können Bedingungen bei Außentemperaturen unterhalb der so gewählten Schwelle auftreten, bei denen eine Wärmepumpe durchaus allein fähig ist den momentanen Wärmebedarf wirtschaftlich zu decken.

Die EP-A 0 056 445 beschreibt eine lastabhängige Zuschaltung eines zusätzlichen Wärmeerzeugers, wenn

a) ein Temperatur-Sollwert während einer bestimmten Zeit unterschritten ist und

b) während einer festen Zeitspanne ein minimal geforderter Temperaturanstieg nicht erreicht wird,

wobei b) bei einer Soilwertänderung ein zu frühzeitiges Einschalten des zusätzlichen Wärmeerzeugers verhindern soll. Ein die Wärmezufuhr des zusätzlichen Wärmeerzeugers regelndes Stellorgan gibt in seiner Schließstellung ein Signal zur Wieder-Abschaltung dieses Wärmeerzeugers. Zu diesem Zweck muß immer ein

Stellglied vorhanden sein, und eine in der Art eines Durchlauferhitzers geschaltete Gastherme ist in dieser Weise nicht verwendbar.

Würde andererseits die Zu- und Abschaltung einer Gastherme in einer Durchlauferhitzer-Schaltung nur nach der Temperaturabweichung zwischen dem SoIl- und dem Istwert erfolgen, dann ergäben sich Pendelerscheinungen, indem die kurzzeitig auftretenden Temperaturänderungen beim Zuschalten der Gasiherme, bedingt durch das kleine Wärmespeichervermögen der Gastherme, zum kurzfristigen Ein- und Ausschaken führen würde.

Nach der DE-A 31 '2 220 ist darüber hinaus eine Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt Dabei erfolgt die Zu- und Abschaltung von Wärmeerzeugern energiemäßig dadurch wirksamer, daß die Zuschaltung eines weiteren Wärmeerzeugers bzw. die Abschaltung von dauernd eingeschalkönnte dies ebensogut ein Vierwegmischer sein.

Im Beispiel der Fig.2 ist die Wärmepumpe 1 mit einer Gastherme 9 hydraulisch in Reihe geschaltet. Es kann dabei entweder die Wärmepumpe 1 allein oder gemeinsam mit der Gastherme 9 im Betrieb stehen.

Mit 10 ist ferner in der F i g. 1 ein Steuergerät bezeichnet, an dessen Ausgang 11 immer ein Signal ansteht, das den momentan geforderten Te.-nperatur-Sollwert &VS am Vorlauf 4 des zu beheizenden Gebäudes

ίο bildet Das Steuergerät 10 enthält einen Programmgeber zu·· zeitlichen Steuerung des thermischen Zustandes des Gebäudes und erfaßt beispielsweise die Außentemperatur &A zur Bildung des Sollwertes &vs aufgrund einer festgelegten Heizkurve. Doch kann die Bildung des

Sollwertes &vs auch allein aufgrund einer erfaßten Raumtemperatur &r erfolgen, oder es beeinflussen sowohl die Außentemperatur tf_A als auch die Raumtemperatur ζ?« den Sollwert Pvs- Dem Steuergerät 10 ist ein Differenzbildner 13 nachgeschaltet, der eine momenta-

teten Wärmeerzeugern erst dann stattfindcl, wenn entsprechend dem Befehl einer von einem Multivalenz- 20 ne Temperaturdifferenz J#zwischen einem am Tempeschalter unabhängig arbeitenden Regeleinrichtung die raturfühler 5 gemessenen Vorlauftemperatur-lstwert erforderliche Wärmemenge von den bislang im Betrieb &vi und dem Sollwert j$vs bestimmt. Ein Ausgang 14 befindlichen Wärmeerzeugern nicht mehr aufgebracht wird über einen ersten Umschalter 15 zu einem ersten werden kann bzw. die dauernd eingeschalteten Wärme- Vergleicher 16 und zu einem zweiten Vergleicher 17 erzeuger zuviel Wärme abgeben. Es wird damit zwar 25 geführt, von denen immer nur der eine, wie dies weiter eine verzögerte Zu- oder Abschaltung weiterer Wärme- unten dargelegt wird, tätig ist. Beide VergHcher 16 und erzeuger erreicht, doch werden beispielsweise die beim 17 dienen dem Zweck, einen nachgeschalteten Integra-Zuschalten einer Wärmepumpe ohne Speicher auftre- tor 18 bei wenigstens annähernder Übereinstimmung tenden Temperatursprünge noch zu wenig berücksich- von Teinperatur-Isiwert &vi und Sollwert &vs. doch frütigt, da der auf einer reinen Temperaturmessung be>-u- 30 hestens beim Zurückgehen auf eine vorgegebene zuläshende Regler die Wärmepumpe bald wieder abschaltet sige Temperaturdifferenz ±Δ& auf Null zu setzen. Da-

und dabei ein Ein/Aus-Schalten mit unerwünscht kurzen Laufzeiten entsteht Sofern nicht zusätzliche Regler angewendet werden, ergeben sich doch relativ große Regelschwankungen, was unerwünscht ist.

Schließlich ist es auch bekannt (DE-OS 27 U 951), einen als Regler wirkenden Integrator von einem Ist-Wert eines Tachometer-Signals bei einem Magnetband-Aufzeichnungsgerät zurückzusetzen.

zu sind beide Vergleicher 16, 17 mit je einem ersten Ausgang 19 bzw. 20 an einen ersten Rücksetz-Anschluß

21 des Integrators 18 angeschlossen.

Dem Integrator 18 sind ein erster Grenzwertschalter

22 dauernd sowie alternativ ein zweiter Grenzwertschalter 23 bzw. ein dritter Grenzwertschalter 24 nachgeschaltet Der Grenzwertschalter 22 mit einem größeren Grenzwert kann einen Stufenschalter 25 um jeweils

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regel- 40 eine Leistungsstufe verstellen. Die auf einen kleineren einrichtung der eingangs genannten Gattung dahinge- Grenzwert ansprechenden Grenzwertschalter 23 und

24 wirken als Temperaturregler für die nachgeschaltete Leistungsstufe. Zu diesem Zweck ist ein Eingang 26 des Grenzwert-Schalters 22 mit einem Ausgang 27 des Integrators 18 verbunden. Ferner führt der Ausgang 27 über einen zweiten Umschalter 28 wahlweise entweder zu einem Eingang 29 des Grenzwert-Schalters 23 oder zu einem Eingang 30 des Grenzwert-Schalters 24. Jeder der Grenzwert-Schalter 23 oder 24, die dem Integrator 18 wahlweise nachgeschaltet sind, wirkt als Regler. Während der Grenzwertschalter 23 immer dann im Einsatz ist, wenn die gerade in Betrieb stehende Heizungsstufe in Ein-Aus-Betrieb geregelt wird, muß der Grenzwertschalter 24 dann im Einsatz sein, wenn eine quasistetig geregelte Heizungsstufe in Betrieb ist. Bei steigendem Wert J Δϋ· ■ dt am Ausgang 22 werden bei unterschiedlichen Grenzwerten für die beiden Grenzwert-Schalter 23 und 24, doch vor dem Erreichen des zum Grenzwert-Schalter 22 gehörenden größeren Grenz-

der F i g. 1 handelt es sich um eine zweistufige Wärme- ω wertes, Stellbefehle zur Vergrößerung bzw. Verkleinepumpe 1, deren Stufen mit la und \b bezeichnet sind. rung des momentan geregelten Wärmeerzeugers abge-Die Heizungsanlage besteht ferner aus Radiatoren H, ' '

einer Umwälzpumpe 3 im Vorlauf 4 und einem dort

hend zu verbessern, daß sich bei geringem Aufwand, das heißt einfachem Aufbau, eine Laufzeitverlängerung bei geringer Schalthäufigkeit auch bei stark unterschiedlichen Lasten ergibt.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet, und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeipiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Regel- und Steuereinrichtung samt dem hydraulischen Schema einer Heizungsanlage mit einem Mischventil,

F i g. 2 ein hydraulisches Schema einer Heizungsanlage mit einer Wärmepumpe und einer Gastherme und F i g. 3 vier aufeinander bezogene Diagramme.

In den F i g. 1 und 2 bedeutet 1 eine Wärmepumpe, die in den Rücklauf 2 einer Heizungsanlage eingebaut ist In

angebrachten Temperaturfühler 5. Im Beispiel der Fig. 1 sind ferner ein Mischer 6 mit seinem Antrieb 7 und einer Bypassleitung 8 sowie ein Heizkessel K vorhanden, die in bekannter Weise zusammengeschaltet sind. Als Mischer 6 dient ein Dreiwegmischer, doch geben, womit der Integrator 18 in einen Regelkreis eingeschlossen ist, der den zeitlichen Mittelwert der Temperaturdifferenz auf Null regelt. Dies steht im Gegensatz zum Bekannten, bei dem als Regelgröße die Temperaturdifferenz selbst dient. Der Regelkreis wird weiter unten noch näher erläutert.
Vorerst erfolgt eine Beschreibung des Grenzwert-

Schalters 22 mit seinem nachgeschalteten Stufenschalter 25:

Der Grenzwert-Schalter 22 hat einen die Heizleistung vergrößernden Ausgang 31 und einen diese verkleinernden Ausgang 32. Beide sind mit dem Stufenschalter 25 verbunden und sind außerdem an je einen weiteren Rücksetz-Anschluß 32 und 34 des Integrators 18 angeschlossen. Jedes von den Ausgängen 31 und 32 her auf den Stufenschalter 25 einwirkende Signal bewirkt durch die Rücksetz-Anschlüsse 33 und 34 eine Rückstellung des Integrators 18 auf Null.

Auch der Grenzwert-Schalter 23 ist mit einer Leitung 35 mit dem Stufenschalter 25 verbunden. Durch diese Leitung 35 gibt der Grenzwert-Schalter 23 beim Erreichen des kleineren Grenzwertes des Integrals J Δ& ■ df je nach der Richtung der momentanen Temperaturdifferenz Δΰ· einen entsprechenden Befehl an im Ein/Aus-Betrieb geregelte Wärmeerzeuger. Im Beispiel der Fig. 1 bewirkt dies durch die Betätigung des Stufenschalters 25 um einen Schaltschritt die Ein- oder Ausschaltung einer der Stufen la, Xb der Wärmepumpe 1. Die Integration am Integrator 18 wird dabei nicht unterbrochen, denn der bei dieser Betriebsart dem Integrator 18 vorgeschaltete Vergleicher 16 bewirkt die Nullstellung des Integrators 18 erst dann, wenn die Temperaturdifferenz Δ<&=0 wird.

Der Stufenschalter 25 teilt seine Schaltstellung über drei Leitungen 36, 37, 38 einer Schaltlogik 39 mit, welche die nötigen Steuerbefehle an die einzelnen Wärmeerzeuger weiterleitet Letzterem Zweck dienen zwei Verbindungen 40 und 41, welche im Beispiel der F i g. 1 an die beiden Stufen Xa bzw. Xb angeschlossen sind. Im Beispiel der F i g. 2 ist die eine Verbindung 40 an die dortige Wärmepumpe 1 und die Verbindung 41 an die dort verwendete Gastherme 9 angeschlossen. Zwei weitere Ausgänge 42 und 43 (Fig. 1) der Schaltlogik 39 dienen der Inbetriebsetzung des Heizkessels K samt dem Mischer 6 mit seinem Antrieb 7. Der Ausgang 42 gibt den Betrieb des Heizkessels K frei und ist mit einem Kesselthermostaten 44 verbunden, was andeuten soll, daß letzterer die Temperatur des Heizkessels überwacht. Der Wert am Ausgang 43 bestimmt gemeinsam mit den vom Grenzwert-Schalter 24 durch eine Leitung 45 übertragenen Befehlen die Stellung des Mischers 6.

Zwei weitere, in der F i g. 1 gestrichelt eingezeichnete, von der Schaltlogik 39 ausgehende Linien 46,47 bringen zum Ausdruck, daß die Umschalter 15 und 28 ebenfalls von der Schaltlogik 39 her gesteuert werden, das heißt die Schaltlogik 39 bestimmt, basierend auf der Stellung des Stufenschalters 25, welcher die beiden Vergleicher 16, 17 und welcher der beiden Grenzwert-Schalter 23 oder 24 wirksam sein sollen, während der Grenzwert-Schalter 22 den Ausgang 27 des Integrators 18 immer überwacht

Wie bereits erwähnt, wird der Stufenschalter 25 sowohl vom Grenzwert-Schalter 23 als auch vom Grenzwert-Schalter 22 betätigt Der Stufenschalter 25 erfüllt damit zwei Aufgaben, deren erste bereits vorangehend beschrieben ist und bei der der Grenzwert-Schalter 23 mit dem Stufenschalter 25 als Ein/Aus-Regler wirkt Seine zweite Aufgabe erfüllt der Stufenschalter 25 als Kaskadenschalter, indem er bei sich stark änderndem Wärmebedarf, der durch volles Zu- bzw. Abschalten des momentan geregelten Wärmeerzeugers nicht mehr ausgeglichen werden kann, aufgrund der an den Ausgängen 31 und 32 erscheinenden Signale einen Wärmeerzeuger neu in Betrieb nimmt (Ausgang 31) oder einen bisher im Betrieb stehenden Wärmeerzeuger außer Betrieb setzt (Ausgang 32).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Regeleinrichtung wird nachfolgend anhand der F i g. 3 näher erläutert. Sie bezieht sich auf eine zweistufige Heizanlage, beispielsweise nach der F i g. 2 oder auf den Betrieb der beiden Stufen 1 a und 1 /> der Wärmepumpe 1 der F i g. 1, und zeigt linearisiert in einem oberen Diagramm 48 den Verlauf der Vorlauftemperatur &v über der Zeit f und in einem mittleren Diagramm 49 den Verlauf des Integrales \Δ& ■ df. Die zwei untersten Diagramme 50,51 zeigen den Schaltzustand der zwei Wärmeerzeuger 1 und 9 bzw. la und Xb. Im mittleren Diagramm 49 sind als waagerechte Geraden positive und negative kleinere Grenzwerte 52a bzw. 52b des Integrals für den Grenzwert-Schalter 23 sowie positive und negative größere Grenzwerte 53a bzw. 530» für den Grenzwert-Schalter 22 eingezeichnet.

Gemäß den Diagrammen 50 und 51 ist zur Zeit fo die Stufe la der Wärmepumpe 1 (Fig. 1) dauernd eingeschaltet (Diagramm 50) während die Stufe Xb im Ein/ Aus-Betrieb geregelt wird (Diagramm 51). Das heißt, an der Leitung 36 (Fig. 1) liegt ein Dauersignal, während die Leitung 37 das Signal für die Ein/Aus-Regelung der Stufe Xb überträgt. Die Leitung 38 ist ohne Signal. Ferner ist aus dem Diagramm 48 ersichtlich, daß zur Zeit fo eine den Temperatur-Sollwert &vs unterschreitende (negatived) Temperaturdifferenz Δ& vorhanden ist, und zwar mit weiter sinkender Tendenz. In diesem Betriebszustand hat die Schaltlogik 39 (Fig. 1) die Umschalter 15 und 28 in die in der F i g. 1 gezeichnete Stellung gebracht, dem Integrator 18 ist der Vergleicher 16 mit Rücksetzung bei Jt?=0 vorgeschaltet, und die beiden Grenzwert-Schalter 22 und 23 sind dem Integrator 18 nachgeschaltet.

Ausgehend von der Zeit fo steigt der Ausgangswert des Integrators 18 durch das Vorhandensein der negativen Temperaturdifferenz Δΰ· gemäß dem Diagramm 49 als negativer Wert so weit an, bis er zur Zeit fi einen Stellbefehl auslöst, indem der Grenzwert 526 für \Δ& · df erreicht wird und dadurch der Grenzwert-Schalter 23 anspricht, über die Leitung 35 den Stufenschalter 25 betätigt und dieser über die Leitung 37 und durch die Schaltlogik 39 die momentan geregelte Stufe 1 b einschaltet Der Integrator 18 führt dabei seine Integration ohne Nullsetzung weiter. Die Nullsetzung erfolgt erst, wenn durch die zugeschaltete Stufe Xb die Vorlauf temperatur«? ν gemäß dem Diagramm 48 wieder ansteigt und die Temperaturdifferenz Δΰ=0 wird, was zur Zeit h der Fall ist Weil die Temperatur nach der Zeit f₂ weiter steigt, vergrößert sich die jetzt den Temperatur-Sollwert &VS übersteigende (positive) Temperaturdifferenz +Δΰ- wieder, und die Integration erfolgt neu, jetzt gemäß dem Diagramm 49 als positiver Wert, bis zur Zeit t_s, bei der der nachgeschaltete Grenzwert-Schalter 23 seinen Grenzwert 52a erreicht, wodurch über den Stufenschalter 25 die Stufe Xb wieder abgeschaltet wird. Das gleiche Spiel wiederholt sich, bis daß zur Zeit U eine Lastverringerung die Temperatur ΰν nicht mehr absinken läßt Es verbleibt eine annähernd gleiche Temperaturdifferenz Δΰ. Der Ausgang 27 des Integrators 18 erreicht zur Zeit h den Grenzwert 52a des Grenzwert-Schalters 23 und veranlaßt das Ausschalten der Stufe 1 b. Doch danach sinkt die Temperatur noch nicht, so daß zur Zeit te der größere Grenzwert 53a erreicht und der Grenzwert-Schalter 22 zum Ansprechen kommt Dabei erscheint ein Impuls an seinem Ausgang 32, der einerseits den Integrator 18 über den Rücksetz-Anschluß 33 auf Null stellt und andererseits

den nun als Kaskadenschalter wirkenden Stufenschalter 25 um eine Stufe zurückschaltet. Dadurch wird die bisher in Dauerbetrieb gestandene Stufe la abgeschaltet und in den Ein/Aus-Regelkreis einbezogen. Nachdem jetzt keine Wärme mehr zufließt, sinkt die Temperatur &v, und es wird in gleicher Weise, wie dies vorher für die Stufe 16 beschrieben ist, die Stufe la gemäß dem Diagramm 50 im Ein/Aus-Betrieb geregelt. Zur Zeit h tritt eine Lastvergrößerung ein, welche als erstes das Wiedereinschalten der Stufe la zur Zeit f₈ bewirkt und dann nach dem Erreichen des negativen größeren Grenzwertes 536 zur Zeit fg der Grenzwert-Schalter 22 die Stufe la auf Dauerbetrieb und die Stufe 16 zusätzlich in Betrieb setzt. Anschließend erfolgt wieder eine Ein/AusRegelung der Stufe 16.

Wenn gemäß der F i g. 1 die Anlage noch eine weitere Leistungsstufe in Form eines Dreipunktreglers aufweist, dann ist es zweckmäßig, wenn dem Integrator 18 ein den Integrator 18 bereits bei einem Temperatur-Istwert nahe dem Temperatur-Sollwert Δ&ζ auf Null stellender Vergleicher vorgeschaltet ist. Dazu dient der Vergleicher 17. Genügt die von den beiden Stufen la und 16 erbrachte Wärmeleistung nicht mehr, dann wird entsprechend den vorstehenden Erläuterungen bei einer länger andauernden negativen Temperaturdifferenz der größere negative Grenzwert 536 des Integrals erreicht. Der Grenzwert-Schalter 22 spricht an und veranlaßt neben der Rücksetzung des Integrators 18 auf Null eine Weiterschaltung des Stufenschalters 25 um eine Stufe höher. Dies ist in der F i g. 3 nicht mehr dargestellt. Über die Schaltlogik 39 bewirkt dies durch Betätigung des Umschalters 15, daß dem Integrator 18 nunmehr der Vergleicher 17 vorgeschaltet ist, welcher die Nullsetzung des Integrators 18 innerhalb einer vorgegebenen zulässigen Temperaturdifferenz von ±Δ& aufrechterhält und den Ausgangswert des Integrators 18 immer auf Null beläßt, wenn sich der Temperatur-Istwert i?y/ innerhalb dieser zulässigen Temperaturdifferenz ± Δ& befindet. Gleichzeitig mit dem Umschalter 15 betätigt die Schaltlogik 39 auch den Umschalter 28. Dadurch wird dem Integrator 18 der als Impulsgeber wirkende Grenzwert-Schalter 24 nachgeschaltet, der dann zusammen mit dem Integrator 18 einen auf den Antrieb 7 wirkenden Dreipunktregler bildet. Ferner gibt die Schaltlogik 39 über ihren Ausgang 42 den Betrieb des Heizkessels K frei, dessen Temperatur nunmehr entweder vom Kesselthermostaten 44 direkt oder gleitend von der Außentemperatur ■&* abhängig geregelt wird. Außerdem nimmt die Schaltlogik 39 am Ausgang 43 ein Signal weg, das bisher den Mischer 6 in seiner Schließstellung hielt, das heißt in der Stellung, die keinen Wärmeträgerfluß durch den Heizkessel K erlaubte.

Vorausgesetzt, daß der Temperatur-Istwert «?w um mehr als die zulässige Temperaturdifferenz Δ&ζ vom Temperatur-Sollwert «?vs abweicht, löst die von Null aus beginnende Integration am Impulsgeber 24 Impulse aus, die dem Anstieg des Wertes \Δ& ■ dt proportional sind und deren Richtung der Temperaturdifferenz Δ& entsprechen. Vorteilhafterweise liefert der Impulsgeber 24 Impulse von konstanter Dauer, deren zeitlicher Abstand proportional zum Anstieg des Integrals ist, so daß mit steiler werdendem Anstieg der Impulsabstand immer kürzer wird. Wenn es sich beim Antrieb 7 um einen Stellmotor handelt, dann lösen die Impulse am Antrieb 7 Stellschritte aus, die je nach Regelabweichung in der einen oder anderen Richtung eine Verstellung des Mischers 6 bewirken. Bei größerer Regelabweichung treten pro Zeiteinheit vermehrte Impulse auf als bei einer kleineren, das heißt es ändert sich die mittlere Verstellgeschwindigkeit des Stellgliedes, und daraus resultiert eine quasi-stetige I-Regelung.

Das beschriebene Verfahren und die Regeleinrichtung erlauben es, die unerwünschten großen Temperatursprünge, welche beim Ein oder Ausschalten z. B. einer Wärmepumpe oder Gastherme entstehen, aufzufangen, ohne daß dabei durch den Temperaturfühler der Schaltvorgang nach kurzer Zeit wieder rückgängig gemacht wird.

Hierdurch wird eine Laufzeitverlängerung erreicht. Dies ist besonders bei Schwachlast und bei der Verwendung von Luft/Wasser-Wärmepumpen von Vorteil, indem unter diesen Bedingungen als Schaltkriterium sowohl bei Minimallast als auch bei Vollast ein konstanter Integralwert (größerer und kleinerer Grenzwert 52a bzw. 52ty beibehalten werden kann, während bekannte Regeleinrichtungen zwecks Anpassung der Wärmepumpen an die Grenzbedingungen mit einer von der Vorlauftemperatur abhängigen Schaltdifferenz betrieben werden müssen. Die bei bekannten Regeleinrichtungen auftretenden Einstellprobleme fallen weg.

Dank der Integration bringt auch eine länger dauernde geringe Regelabweichung, die bei einer quasistetigen Regelung innerhalb der Neutralzone oder bei einer Ein/ Aus-Regelung innerhalb der Schaldifferenz liegt, im Gegensatz zu bekannten Regelungen einen Schaltbefehl. Dies ist vor allem bei Temperaturen nahe der Heizgrenze beim Wiedereinschalten der Heizung nach einer Periode ohne Heizung von Vorteil und wirkt sich vor allem bei Fußbodenheizungen in Niedertemperatursystemen vorteilhaft aus, die mit einer geringen Steilheit der Heizkurve und mit ihr bis zur Heizgrenze gleitend abnehmender Temperatur betrieben werden können, was insbesondere beim Wärmepumpen-Betrieb im Gegensatz zu ölkesseln möglich ist.

Die Erfindung ist aber nicht nur auf den Wärmepumpen-Betrieb beschränkt, sondern auch für mehrstufige Elektro-Direktheizungen oder stufenweise Zu- oder Abschaltungen von Heizkesseln in der Art eines Kaskadenschalters vorteilhaft anwendbar. Die Art der zu- und abschaltenden Heizsysteme ist dabei durch an das jeweilige System angepaßte Vergleicher 16, 17 und Grenzwertschalter 23,24 zu berücksichtigen.

Die neue Regeleinrichtung kann für alle üblichen hydraulischen Schaltungen angewandt werden, auch wenn kein Pufferspeicher vorhanden ist Bisherige Anlagen mußten zur Verringerung der Schalthäufigkeit beim Fehlen eines Speichers vielfach als Rücklauftemperaturregelung betrieben werden, was bei unterschiedlichen Wassermengen, bedingt durch die Verwendung von Radiatorventilen, wiederum zu Unstabilitäten der Regelung führte. Bei einer Vorlauftemperaturregelung fällt dieses Problem dahin.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung zum Regeln der Temperatur eines zu Heizkörpern vorlaufenden Wärmeträgers, bei der einzelne Wärmeerzeuger lastabhängig in den Wärmeträgerkreislauf einschaltbar sind, mit einem Ist-Wert-Fühler für die Voriauftemperatur, mit einem Multivalenzschalter und einem mit diesem zusammenwirkenden Regler und einem Vergleicher zum Vergleichen des Ist-Werts mit dem Soll-Wert der Vorlauftemperatur und zur Bildung eines Differenzwertes zwischen denselben und mit einer vom Multivalenzschalter schaltbaren Steuereinrichtung zum Steuern der Wärmeerzeuger, bei der der Multi- is valenzschalter einen Integrator und zwei Grenzwertschalter aufweist, von denen ein dem Integrator nachgeschalteter und an einen Rücksetzeingang des Integrators anschließbaren Grenzwertschalter einen Toleranzbereich für einen Ausgangswert des Integrators bestimmt, bei dessen Ober- oder Unterschreiten die Steuereinrichtung Wärmeerzeuger zu- oder abschaltet, und der andere Grenzwertschalter einen weiteren Toleranzbereich für einen von der Abweichung des Ist-Werts vom Soll-Wert der Vorlauftemperatur abhängigen Vergleichswert bestimmt, bei dessen Über- oder Unterschreiten ebenfalls Schaltvorgänge auslösbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (16,17) den Integrator (18) über einen weiteren Rücksetzeingang (21) dann zurücksetzt, wenn der Differenzwert (Δϋ) zwischen dem Ist-Wert (&vi) und dem Soll-Wert (&vs) mindestens annähernd Null ist, daß die Toleranzbereiche beider Grenzwertschalter (22, 23, 24) durch den Ausgangswert des Integrators (18) bestimmt sind und daß der Toleranzbereich des einen Grenzwertschalters (22) größer ist und auf größere das Schalten von Wärmeerzeugern (1, 9, K) steuernde Grenzwerte (53a, 55b) anspricht als der Toleranzbereich des anderen Grenzwertschalters w (23, 24) mit kleineren Grenzwerten (52a, 52b) des über die Zeit (t) integrierten Differenzwerts (Δϋ·).

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (18) bei Erreichen der kleineren Grenzwerte (52a, 52b) ohne Nullsetzung weiter integriert.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Grenzwertschalter (22) beim Überschreiten des größeren Grenzwertes (53a,) einen Stufenschalter (25) um eine Leistungsstufe tiefer und beim Unterschreiten des größeren Grenzwertes (53b) um eine Leistungsstufe höher verstellt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltlogik (39) der Steuereinrichtung aufgrund der Stellung des Stufenschalters (25) mittels eines Umschalters (15) verschiedene Vergleicher (16,17) und mittels eines weiteren Umschalters (28) verschiedene Grenzwertschalter (23, 24) ansteuert.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Umschalter (15) einen Vergleicher (16) zuschaltet, der beim Differenzwert Null(A?=O)den Integrator(18)zurücksetzt.

6. Regelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Umschalter (15) einen weiteren Vergleicher (17) zuschaltet, der bei einem Differenzweit Δ& innerhalb einer vorgegebenen Sollwertabweichung (±Δ&_Ζ) den Integrator (18) dauernd auf Null zurücksetzt

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Umschalter (28) einen anderen Grenzwertschalter (24) zuschaltet, der Impulse konstanter Dauer abgibt, deren zeitlicher Abstand dem Anstieg des am Integrator (18) abnehmbaren Integrals \Δ& ■ df proportional ist, so daß sich mit steiler werdendem Anstieg der Impulsabstand immer weiter verkürzt