DE3407591A1

DE3407591A1 - Heizkoerperventil mit einer regeleinrichtung zur regelung der raumtemperatur

Info

Publication number: DE3407591A1
Application number: DE19843407591
Authority: DE
Inventors: Johann Ing. Perchtoldsdorf Schmid; Hans Dipl.-Ing. Szeremeta; Franz Dipl.-Ing. Wien Voggenberger
Original assignee: Schrack Elektronik AG
Current assignee: Schrack Elektronik AG
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1984-09-20
Also published as: GB2136989A; GB8406804D0; CH667143A5; GB2136989B

Description

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Beim Euvopäleci-ivi Patentamt ii-ffelasae.ic Vertreter European Patent Attorneys

MANS LANGOSCH Dipl.-Ing. (1963-1961) UWE OREISS Or jur, DIpI.-Ing., M. Sc.

HEINZ HOSENTHIEN Or -Ing-. Oipl.-Ing. JÖRN FUHLENDORF Dipl.-big.

Γ" ' Ί

DREISS, HOSENTHIEN & FUHLENDORF, D-7000 STUTTGART 1

Anmelder: Firma Schrack Elektronik' AG · ' Pottendorferstr. 25-27 A-1120 Wien (Österreich)

D-7000 STUTTGART GEROKSTRASSE 6 TF (0711) 24 57 34/44 TG IDEAPAT TX 7-22 247 Idea d

tür Boüuehui

Arrrtl, Akt. Z. Off. S*r. No.

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1619 019

Datum
Date

29.02.1984 F/m

Titel:

Heizkörperventil mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der Raumtemperatur

Priorität: Österreich A 971/83 vom 18. März 1984

Poetecheckkonto Stuttgart 507 71-705 (BLZ 600100 70) Dresdner Bank Stuttgart 1919 854 (BLZ 600 800 00)

JHe Erfindung bezieht sich auf ein Heizkörperventil mit einer - =. Regeleinrichtung zur Regelühg~der"Raumtemperatur, bei der wenigstens -;.-. ein Sollwertgeber für die Raumtemperatur, und wenigstens ein Temperatur-, fühler vorgesehen sind, die einen Regler, der mit einem Stellglied i?i Verbindung steht, beeinflussen, und b.ei der ein Zeitgeber und ' '3 eine von diesem gesteuerte Stelleinrichtung'· zur Änderung des SoIl-

s. Wertes auf einen weiteren vorgegebenen Wert·vorgesehen ist.

In Wohn- und Arbeitsräumen, in denen sich Menschen aufhalten, besteht das Bestreben, eine einmal >.der jeweiligen Tätigkeit ange- ..·/ paßte- eingestellte Temperatur möglichst konstant zu halten. Dies ,V 1st auch im Hinblick auf möglichst geringe -Energievergeudung sinnvoll.

Bei den weitverbreiteten.Warmwasserheizungen wird dies i. a. durch sogenannte Thermostatventile, eventuell im Zusammenwirken mit einer ■'■■" aussentemperaturgeführten Vor lauf temperaturregelung» bewerkstelligt- ■ \ ■■■ Sei diesen Thermostatventilen dient i.a. ein· sich bei Erwärmung. ■'-.''.V-ausdehnendes Material gleichzeitig.als Temperaturfühler, Proportional-

• ' *■ -1.

regler und als Stellglied, welches über einen VentilstÖssel die ,.{·..

• - ,-W

Durchflussmenge im Heizkörper und damit- die Raumtemperatur regelt.' -.^-

Zur Sollwertvorgabe ist auch ein -eine Zufuhr der Raumluft zum ...'£

Temperaturfühler steuernder Schieber bekannt, dessen Steuerteil . " C^:

meist als Handrad ausgebildet ist, wobei sich aufgrund von Er- V f"^^;

fahrungswerten einer jeden Stellung' des e."mtemperatür. zuordnen JLäöt.

Handrades eine bestimmte

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Bei solchen Thermostatventilen ist, z.B. durch die DE-OS 3 018 237,vorgeschlagen worden, in der Nähe des sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnenden Materials eine elektrische Heizeinrichtung anzuordnen ,~dTenti&er" einen von einer Schaltuhr gesteuerten Kontakt mit einer gegebenenfalls steuerbaren Spannung versorgt wird und eine .erhöhte Raumtemperatur vortäuscht und so zu einer Verminderung des Durchflusses des Heizmediums durch den Heizkörper führt.

Derartige Regeleinrichtungen weisen erhebliche Nachteile auf. So zeigen sie ein rein proportionales; Regelverhalten, wobei · aus Gründen der Stabilität die.Regelkurve night beliebig steil sein darf. Dies führt aber dazu, daß sich bei vermehrter Fremdenergiezufuhr, z.B. durch Einschälten-.von Beleuchtungskörpern oder einer vermehrten:Persohenanzahl im Raum, sich die Betriebskennlinie des Raumes ändert und sicih daher aufgrund der Regelkurve des Thermostätventiles auch die Raumtemperatur erhöht. Das bedeutet, daß die Fremdenergie nicht voll zur Einsparung von Primärenergie genutzt werden kann, vielmehr wird ein Teil von ihr zur - unerwünschten - Raumtemperaturerhöhung verwendet. ■ ·

Ähnlich wirkt die Änderung der Aussentemperatur, da z.B. eine Erhöhung der Aussentemperatur zusätzlicher Fremdenergiezufuhr im Raum entspricht. · Wiederum bedeutet dies eine Temperaturerhöhung im Raum. Hier.; kann insoferne Abhilfe geschaffen werden, als die Vorlauf temperatur, von der Aussentemperatur abhängig gemacht wird·. . AEer'd'irigs besteht dann äTäs Problem, die verschiedenen Regelkennlinien aufeinander abzustimmen, was nur in seltenen Fällen optimal möglich ist.

': .:··■·'.' BAD'ORIGINAL ·

Durch reibungsbedingte Hysterese in herkömmlichen Thermostatventilen zerfällt die Thermostatventilkennlin^Le in je eine Schließ- und eine öffnmgskennlinie;·Auch' dies mindert die Möglichkeit der Ausnutzung der Fr.emdenergiezufuhr zur Einsparung der Primärenergie wesentlich. ^.--— · '

Ein weiteres Problem tritt auf","'wenn ^;größere. Unterschiede zwischen Temperatursoll- und -istwert .'in einer Anlage mit vielen Thermostatventilen gleichzeitig auftreten. Dies ist. z.B. dann der Fall, wenn eine solche Anlage .in Betrieb genommen wird, oder wenn bei mit Absenkung ausgestatteten¹ Ventilen der Sollwert erhöht wird. '. · "

In diesem Fall werden nämlich die der Pumpe am nächsten gelegenen Ventile bevorzugt mit dem Wärmeträger· versorgt, während die strömungstechnisch ungünstiger angebrachten Heizkörper erst '. dann voll mit dem Wärmeträger .versorgt werden> wenn die erstgenannten Ventile bereits gedrosselt haben- Diese' Probleme treten besonders bei den einfachen Eimtohrheizungen ^:auf .·■

Dies bedeutet, daß die Heizkörper' unterschiedlich rasch warm werden; die neue Solltemperatur wird in .einem Extremfall sehr rasch - mit beträchtlichem über schwingen,-,' im anderen Extremfall nur sehr langsam erreicht, wobei die. Differenz zwischen den beiden Fällen in ungünstigen Fällen mehrere Stunden betragen kann.

Ziel der Erfindung .ist. es ..ein..Heizkör.perventil mit .einer Regeleinrichtung zur Regelung der Raumtemperatur zu schaffen, bei

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welchem die Nachteile der umseitigen. Regeleinrichtungen vermieden sind,.- Auch soll eine entsprechende Einsparung an Primärenergie bei Fremdenergiezufuhr gewährleistet sein und eine weitgehende Konstanthaltung der Raumtemperatur auf einen gewünschten Wert ermöglicht werden. ■__ , -

Erfindungsgemäß wird dies bei—einem Heizkörperventil der eingangs genannten Art dadurch erreicht., daß die Regeleinrichtung einen* Mikrocomputer aufweist, der eingangsseitig an eine Bedientastatur über welche u.a. die Sollwertvorgabe erfolgt', angeschlossen ist, an den wenigstens ein Temperaturfühler geführt ist und der über einen seiner Ausgänge das Stellglied.entsprechend einem Soll- ; Istwertvergleich steuert und bei einer Erhöhung des Sollwertes eine Übergangskurve für den Sollwert·errechnet· und den Soll-Istwertvergleich nach dieser Kurve durchführt und über weitere Ausgänge die Anzeigeeinheit steuert, welche vorzusgweise hinsichtlich der Anzeige von der Bedientastatur yoreinstellbar ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich von der bisher üblichen Proportionalregelung abzugehen und komplexe Regeialgorithmen im Sinne' einer optimalen Energieeinsparung zu verwirklichen. Insbesondere dadurch,

. · ■ ist

daß .das Stellglied entsprechend einem Soll-.Istwertyergleich gesteuert/ und bei einer Erhöhung des Sollwertes.eine Übergangskurve für den Sollwert errechnet und der Spll-Istwertvergleich nach dieser Kurve durchgeführt wird, wird erreicht, daß unabhängig von den thermischen Gegebenheiten des Aufstellungsraumes, wie z.B. dem Verhältnis von Heizkörperfläche zu Raumgröße, der Vorlauftemperatur des Wärmeträgers, der·Wärmedämmung des Raumes,

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-3-

dem Fremdenergieeinfluß, wie Sonneneinstrahlung usw., mit.

geringstem Energieaufwand ein Maximum an Behaglichst· erreicht
v;erden kann. Weiters wird verhindert/ daß es bei einer sprung haften Erhöhung der Solltemperatur, z.B..nach dem Ende einer
Nachtabsenkung,zu einem vollständigen öffnen"des Ventils kommt bis die Raumtemperatur den neuen·-Sollwert erreicht hat, wobei
ein Uberschwingen der Raumtemperatur, und damit eine Energiever geudung nicht zu vermeiden wäre;'·

In Weiterbildung der Erfindung Jiann So vorgegangen werden, daß .der Mikrocomputer eine Rechen- .und Steuereinheit umfaßt, die
bei Erhöhung des Sollwertes.der Raumtemperatur yon T soll-alt " auf T soll-neu unter Berücksichtigung.einer gegebenenfalls einstellbaren Zeitdauer t für den übergang der Raumtemperatur auf den neuen Sollwert eine ideale'Ubergangskurve der Raumtemperatur im wesentlichen nach.der Beziehung

" ' ' ' - n.tau

T ist - ideal = T soll-alt + T soll-neu (1-e t )
errechnet, wobei tau einen¹ Abtästintervall und η die Folge der natürlichen Zahlen bedeutet, und der in Übereinstimmung hiemit den Temperatursollwert aktualisiert. ■

Durch.-tfiLese Maßnahme wird eine Anpassung .der Raumtemperatur
an den neuen Sollwert innerhalb einer bestimmten .3eit erreicht, wobei der übergang allmählich erfolgt und_i ein überschwingen
vermieden ist. ' · · · · ·

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Ferner kann in Weiterbildung der Erfindung.vorgesehen sein, daß der Mikrocomputer_eine_n ^Differenzverstärker, der mit dem Sollwertgeber und dem Temperaturfühler; verbunden ist, und dem ein oder mehrere Regelglieder mit unterschiedlichem Regelverhalten, z.B. proportionalem, integralem, differentiellem, Deadbeat, oder anderem—Regelverhalten, nachgeschaltet sind, mxt dem Ausgang eines jeden dieser Regelglieder verbundene variable" Abschwächer oder Verstärker und eine mit deren Ausgängen verbundene Summierstufe sowie einen\setzbaren-.·Speicher und gegebenenfalls einen mit dem. Stellglied verbundenen .Umschalter umfaßt. . : · '. ,

Durch diese Maßnahme wird!eine sehr günstige Regelcharakteristik erreicht, die es ermöglicht die'·Raumtemperatur auch bei Fremdenergiezufuhr konstant zu halten und dadurch Heizenergie zu sparen, wobei durch die in Reihe zu den Regelgliedern mit unterschiedlichem Regelverhalten geschalteten.variablen Abschwächern oder Verstärkern eine Änderung der Aufteilung der Einflüsse dieser Regelglieder auf die Größe des. von der Summierstufe; gelieferten Stellsignals zur Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse zur Optimierung des Regelverhaltens möglich ist.

Ferner kann nach einem weiterem Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß bei einer Sollwerterhöhung der Differenzverstärker Punkte der errechneten idealen Ubergangskurve mit den tatsächlichen Istwerten vergleicht'"und' die Rechen- und Steuereinheit

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des Mikrocomputers entsprechend den Abweichungen die Verstärkung bzw. Abschwächung der. Verstärker bzw. Abschwächer verändert, um eine Anpassung des Regelverhaltens an die ideale Übergangskurve zu erreichen. Damit.ist es möglich ein adaptives Regelverhalten ~zu er zielen;, wobei die von der Steuereinheit bestimmten Verstärkungs- bzw.· Abschwächungsfaktoren der den Regelgliedern nachgeschalteten Abschwächer oder Verstärker nach der erfolgten Anpassung des Rege!verhaltene an die .errechnete Ubergangskurve bis zur nächsten Sollwerterhöhung konstant gehalten werden können. ; · ' .

Wird ein besonders hohes MaB an Energj.eeinsparung· angestrebt, so kann gemäß der Erfindung weiters ·vorgesehen sein, daß der Mikro computer weiters ein .taktgesteuertes·Schieberegister, das die Temperatur-Istwerte im Takt übernimmt, eine dem Schieberegister nachgeschaltete Differenzstufe/.die die Differenz zweier zeitlich aufeinander folgender Istwerte bildet, zwei der Differenzstufe parallel nachgeschaltete Schwellwertschalter-, ein dem einen auf überschreiten eines die normalen Regelbedingungen überschreitenden negativen Temperaturgradienten .ansprechenden Schwellwertschalter nachgeschaltetes Zeitglied, -einen· mit seinem Setzeihgang diesem Schwellwertschalter nachgeschaiteten-Speicher, der über das Zeitglied und/oder den zweiten auf einen·Temperaturgradienten £Ό ansprechendem Schwellwertschalter .rücksetzbar ist.,. aufweist, wobei der Speicher in seinem gesetzten Zustand einen Umschalter in einem Schaltzustand hält, in dem dieser'das Stellglied im Sinne

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des Schließens des Ventils beaufschlagt. Dadurch ist es möglich das Ventil während des Lüftens des Raumes, bei· dem immer ein großer negativer Temperaturgradient auftritt, automatisch zu schließen und so eine Energievergeudung zu vermeiden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Ausgang des Speichers über ein weiteres Zeitglied mit einem akustischen^ Signalgeber verbunden ist, wo-" durch eine Signalabgabe nach einer vorgegebenen,für ein sinnvolles Lüften eines Raumes ausreichenden Zeit; sichergestellt wird.

Die Erfindung wird nun an Hand .der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Regeldiagramm eines herkömmlichen Thermostatventils, Fig. 2 ein Diagramm eine.s herkömmlichen. TherniEtatventils unter Berücksichtigung der' Hysterese,, Fig. 3 ein Blockschaltbild der Elektronik eines erfindungsgemäßen Heizkörperventils, Fig. 4 ein Diagramm der Signale der Ablaufsteuerung-nach Fig. 3, Fig. 5 Diagramme des Überganges auf eirte höhere,Solltemperatur bei herkömmlichen Ventilen und einer· erf indungsgemäßen ,Regelung und Fig. 6 ein Detail .des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3.

Fig, 1 zeigt deutlich den Nachteil, der herkömmlichen Thermostatventilen anhaftet. So steigt aufgrund der Neigung der Regelkennlinie 1 der herkömmlichen Thermostatventile bei höher werdendem Fremdenergieeinfluß die Raumtemperatur an, obwohl, das Öffnungsverhältnis des Ventils absinkt. Berücksichtigt man· dabei noch die unvermeidliche Hysterese' der herkömmlichen Ventile-, so wird die unvermeidliche Abweichung der Raumtemperatur,vom-eingestellten

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Sollwert'noch größer, wie dies.aus Fig. 2 ersichtlich ist. Erhöht sich die Raumtemperatur auf Grund eines Fremdenergieeinflusses vom Wert T auf den Wert T| so ändert, sich das Ven.tilöf fnungsverhältnis aufgrund der durch "Reibung u. s.w. bedingten Hysterese

bei herkömmlichen Ventilen, z.B.. gemäß der DE-OS 30 18 237, zunächst nicht. Der Arbeitspunkt verschiebt .sich vom Punkt 2 zum' Punkt 3. Erst bei einer weiteren-Erhöhung sinkt das Ventil- "'■" Öffnungsverhältnis gemäß der Schließkennlinie -1 ".bis der Schnittpunkt 4 mit der Betriebskennlinie 6 erreicht·ist.·Sinkt der Fremdenergieeirfluß und damit die Raumtemperatur so ändert sich das Ventilöffnungsverhältnis nicht bis der Punkt 5 auf der Öffnungskennlinie 1' erreicht ist. Erst .bei weiterem Absinken der Raumtemperatur öffnet das Ventil gemäß der Öffnungskennlinie 1' wieder. Bei einem FremdenergifceelnflüßÄypn z.B. 20%, der leicht eintreten kann, wenn sich'mehrere! Personen in einem Raum aufhalten oder mehrere Beleuchtungskörper eingeschaltet werden, kommt es aufgrund der Neigung ,der Regelkennlinie . 1 und deren Hysterese zu Abweichungen der Raumtemperatur vom eingestellten Sollwert von ca. 1 bis 3⁰C, wodurch aber · trotz· der Regelung die durch den Fremdenergieeinfluß mögliche Einsparung an Heizenergie nur zu einem unbefriedigenden Teil erreicht werden kann..

Diese Nachteile werden durch die als Mikrocomputer 100 ausgebildete, in Fig. 3 gezeigte· Regeleinrichtung, vermieden. Gemäß Fig. 3 umfaßt der Mikrocomputer. 100 die mit vollen Linien umrandeten Schaltungsblöcke. Eingangsseitig ist an den Mikrocomputer

100 eine Bedientastatur 11 und !-wenigstens ein Temperaturfühler J9, dem ein A/D Konverter zugeordnet ist, angeschlossen. Der Mikrocomputer 100 weist einen·von^;der Bedientastatur 11 setzbaren Speicher 13 für eine Betriebsart auf, wie Regeln auf einen Sollwert, wie z.B. jenen der automatischen' Nachtabsenkung. Die Bedientastatur 11 dient—auch· zum Setzen eines EchtZeitgebers 16 - dies allerdings nur bei einer ersten Inbetriebnahme-, eines Speichers 14 für den Beginn und das Ende von Zeitabschnitten während der ein bestimmter Sollwert gehalten"werden soll, wobei die Sollwerte in den Speicher 15 einschreibbar sind. Die Bedientastatur wird"von einer Ablaufsteuerung26, die ±m wesentlichen von einem Oszillator gebildet ist und wie aus Fig. 4 ersichtlich an seinen verschiedenen Ausgängen zu verschiedenen Zeiten in regelmäßigen Abständen Impulse abg,i,bt'/>. abgefragt und .anfällige Änderungen in die entsprechenden Speicher".'13/ 14, 15 eingeschrieben. Weiters steuert die Bedientastatur 11.auch noch die ausgangsseitig an den Mikrocomputer 100 .angeschlossene Anzeige 12, von der wahlweise die einzelnen in·den Speichern 13 bis 15 eingeschriebenen Werte zur Anzeige·bringbar sind. .

Weiters umfaßt der Mikrocomputer^ eine Zeitbereich.sbewertung 17, die vom Speicher 13 aktivierbar A-st, wenn dieser auf automatische Nachtabsenkung oder eine andere Betriebsart gesetzt ist, bei der zu bestimmten vorwählbaren Zeiten' der Sollwert der Raumtemperatur geändert werden soll. Im aktivierten Zustand vergleicht die Zeitbereichsbewer'tung'17 im Rhythmus, der' Ans'teuerimpulse der

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Ablaufsteuerung 26, die Echtzeit mit dem Speicherinhalt des Speichers 14 und gibt, .bei Übereinstimmung einen Steuerbefehl zum Auslesen des für den beginnenden Zeitabschnitt vorgegebenen Sollwert vom Speicher ,15 in. ein,e Regelschaltung 24 an-diese ab. Die Schaltung 18 gibt bei Eintreffen-eines einem positiven Sprung des Sollwertes entsprechenden Signals von ..·"'""' der Regelschaltung 24 an diese.für eine bestimmte, der gewünschten· Dauer des Überganges von dem niedrigeren auf ;den höheren Sollwert entsprechenden Zeit ein Signal an die Regelschaltung 24 ab, wobei die Schaltung 18 z.B.. einfach durch einen durch ein Signal der Regelschaltung 24 aktivierbaren Zähler gebildet sein kann,der die Signale der Ablaufsteuerung'zählt und bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes sein Ausgangssignal ändert und stehen bleibt. · ■ .

Dem externen Temperaturfühler 19./ der. mit einem "Analog-Digital-Wandler verbunden ist, ist· an eine;n von der Ablaufsteuerung gesteuerten Speicher 20 geführt. .Dabei übernimmt der Soeicher bei jedem AnSteuersignal der Ablaufsteuerung·den momentanen Wert und löscht den ältesten gespeicherten Wert, wobei immer mindestens zwei aufeinanderfolgende Werte.gespeichert sind .und der zuletzt übernommene Wert der. Regelschaltung' 2.4 zugeführt wird. Im Rhythmus der Ansteuerimpulse der Ablaufsteuerung werden die im Speicher gespeicherten Werte auch in einen Differenzierer 21 ausgelesen der aus diesen Werten den Temperaturgradienten bestimmt und

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der Regelschaltung 24 zuleitet, die ein Stellglied 2if des Ventils {nicht dargestellt) steuert,.wobei das Stellglied 25 vorzugsweise durch einen auf den Ventilkörper des den Durchfluß durch einen Heizkörper steuernden Ventils einwirkenden Stellmotor

' ,Jt-*— ■ gebildet ist. -'·'..■

Weites ist noch eine Zeitverzögerung 22 vorgesehen, die bei eiftera von der Regelschaltung 24 kommenden, binem großen negativen Temperaturgradienten, wie er beim Lüf.ten auftritt, entsprechenden Signal nach Ablauf einer Zeit von z.B·; 3 bis 5 .Minuten einen akustischen Signalgeber 23 auslöst. '■ : .

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Ablaufsteuerung in einem gleichmäßigen Rhythmus, j edoch' zu.verschiedenen Zeiten, Ansteuerimpulse auf die Leitungen 32, 33, 34 und 35 abgibt.

In Fig. 6 ist der in Fig. 3 mit strichpunktierten Linien umrandete, die Regelschaltung -24 umfassende Teil des Mikrocomputers im Detail gezeigt. , ' . ' .

Die Regelschaltung 24 umfaßt im wesentlichen einen mit dem Speicher 15 für die Sollwerte der Temperatur und über den als Schieberegister ausgebildeten Speicher 20 mit dem Temperaturfühler 19 verbundenen Differenzverstärker 40, dessen Ausgang mit Regelgliedern 41, 42,-43 verbunden ist, denen je ein variabler Verstärker oder Abschwächer 44., :'45 , 46 , die von einer Rechen-

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und Steuereinheit 47 gesteuert sind, welchen Verstärkern oder Abschwächern eine Summierstufe. 48- und· dieser ein Speicher 4 9 nachgeschaltet sind. Weiters weist die Regelschaltung 24 noch zwei vom Differenzierer 21 versorgte Schwellwertschalter 50, 51, von denen der Schwellwertschalter 50 auf einen einen bestimmten Wert übersteigenden negativen Temperaturgradienten und der Schwell-, wertschalter 51 auf einen Temperaturgradienten> 0 anspricht, sowie ein dem Schwellwertschalter 50 riachgeschaltetes Zeitglied 52, ein dessen und den Ausgang des Schwellwertschalter 51 verknüpfendes ODER-Gatter 53 und einen weiteren Speicher 54 sowie einen Umschalter 55 auf, der mit dem; Stellglied 25 verbunden ist.

Der Differenzverstärker 4 0 vergleicht den zuletzt in den. Speicher 20 übernommenen Temperaturwert.mit dem vorgegebenen Sollwert, wobei sein Ausgangssignal gleichzeitig von mehreren Regelgliedern, z.B. einem Proportional-Regelglied 41, einem Integral-Regelglied 4 2 und einem nach einem weiteren' Algorithmus arbeitendem Regel glied 43, das z.B. ein Deadbeat-Regelglied sein kann, verarbeitet. Wie strichliert angedeutet ist,· kann eine beliebige Anzahl von Regelgliedern vorgesehen werden« So kann z.B. auch ein Differential-Regelglied vorgesehen werden.' ·

Die Ausgangssignale der Regelglieder 41 bis 4 3 werden durch die jedem Regelglied nachgeschalteten' variablen Verstärker oder Abschwächer 44, 45, 46, dessen Verstärkungs- oder Abschwächungsi-oktor von der Rechen- und Steuereinheit 47 gesteuert wird,

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verändert, um ein adaptives Rege.l verhalten zu erzielen.

Die Rechen- und Steuereinheit 4 7: wird¹ mit den Tempera tür soliwerten versorgt und errechnet bei einem positiven Sollwertsprung eine ideale Ubergangskurve und gibt_;dil&se Werte, während der Übergangszeit der Raumtemperatur vom ersten auf den zweiten Sollwert an den Differenzverstärker 40 ab, der sie mit dem ermittelten Ist-Wert vergleicht. . .

Ergibt sich beim übergang der Raumtemperatur von einem niedrigen auf einen höheren Sollwert nach einem Abtastintervall tau eine Abweichung von der errechneten idealen .Übergangskurve 72 (Fig.5), so ändert die Rechen-.und.Steuereinheit -47 den Verstärkungs- bzw. Abschwächungsfaktor der Verstärker und/oder Abschwächer 44, 45, im Sinne einer Annäherung..an die ideale kurve 72,. wie dies aus den Knicken in den Kurven 73 Und 74, die Beispiele für den möglichen Verlauf der Raumtemperatur bei einer Erhöhung des Sollwertes bei Verwendung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung darstellen. . ; ■

Die" Kurve 71 zeigt den Verlauf der Raumtemperatur bei Verwendung eines herkömmlichen Thermostatventils, bei dem die Ä'nderungsgeschwindigkeit saLnes Öffnungsverhältnisses durch entsprechende Maßnahmen begrenzt ist.· Dabei'wird zwar ein überschwingen der Temperatur vermieden, doch muß eine extrem lange Aufheizzeit in Kauf genommen werden,-die außerdem-von-verschiedenen- baulichen

BAD ORIGINAL

Parametern abhängt. Die Kurve 7:0 zeigt den Verlauf der Raumtemperatur bei einer sprunghaften Erhöhung des Sollwertes gleichfalls bei einem bekannten Heizkörper.ventil, wobei z.B. wegen einer Uberdimensionierung-:des Heizkörpers für den Aufstellungsraum oder einer plötzlichen Freradenergiezufuhr durch z.B. Sonneneinstrahlung ein Uberschwingen des erhöhten Sollwertes nicht zu vermeiden ist. - : .*""

Die Ausgangssignale der Verstärker und/oder Abschwächer 44,45,46 werden in der Summierstufe 48 zusammengefaßt und dem Speicher 49 zugeführt, wobei dessen Speicherwerte über den Umschalter 55 dem Stellglied 25 zugeführt werden, wobei vorausgesetzt ist, daß,wie noch erläutert werden wird, kein-negativer Temperaturgradient auftritt. ·''.""..'

Die vom Temperaturfühler 19 mit_;angeschlossenen Analog-Digitalwandler kommenden Signale werden im Takt.der Ablaufsteuerung 26 in den Speicher 20 eingeschrieben, und der am längsten gespeicherte Wert wird gelöscht. Gleichzeitig wird der neu eingeschriebene Wert dem Differenzverstärker 40 und dem Differenzierer 21 zugeführt, wobei letzterem auch der vorher gespeichert· Wert zugeführt wird und der Differenzierer 21 im Takt der Ablaufsteuerung 26 den Temperaturgradient ermittelt.'Dieser gelangt zu den beiden Schwellwertschaltern 50, 51. Dabei spricht der Schwellwertschalter 50 auf einen, einen bestimmten Wert übersteigenden regativen

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Temperaturgradient, wie er z.B. beim Lüften entsteht, an und setzt den Speicher 54.. Gleichzeitig wird auch das. Zeitglied 52 gestartet. Der Schwellwertschalter 51 spricht dagegen auf einen Temperaturgradienten > O an und stellt' übe.r das ODER-Gatter 53, das auch mit dem Zeitglied 52 verbunden ist, .den Speicher 54 zurück. Gleiches erfolgt auch nach dem Ablauf: des·· Zeitgliedes

Der Speicher 54 gibt, während er. · gesetzt '. ist, ein Signal an den" Umschalter 55 ab, das diesen zum Umschalten bringt und in der umgeschalteten Stellung hält, in'der das Stellglied mit einer festen Signalquelle 56 verbunden, ist, deren Signale das Stellglied im Sinne des Schließens des Ventils beaufschlagen.

Gleichzeitig wird das dem gesetzten Speicher 54 entsprechende, Ausgangssignal desselben dem Zeitglied 22 zugeführt, das es nach einer Verzögerungsze,i,t von z.B. 3 bis; 5 Minuten an den akustischen Signalgeber 23 weitergibt und diesen aktiviert.

Nach Ablauf des Zeitgliedes 52 .oder Auftreten eines durch. Schließen des Fensters bedingten positiven Temperaturgradienten und damit Ansprechen des Schwellwertschalters 51 wird <fler" Speicher 54 rückgestellt und der Umschalter 55 .nimmt seinen :Ruhe~Schaltzustand ein und der allenfalls aktivierte Signalgeber 23. wird deaktiviert.

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Claims

Patentansprüche . '.

1.J Heizkörperventil mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der Rcn-utemperatur, bei der wenigstens ein Sollwertgeber für die Raumtemperatur und wenigstens ein.temperaturfühler vorgesehen sind, die einen Regler,~der mit einem Stellglied In Verbindung __ steht, beeinflussen und bei der ein' Zeitgeber.und eine von diesem gesteuerte Stelleinrichtung zur Änderung des Sollwertes auf. einen weiteren vorgegebenen Wert vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Mikrocomputer aufweist, der eingangsseitig an eine Bedientastatur (11), über welche u.a. die Sollwertvorgabe erfolgt, angeschlossen ist,.an den wenigstens ein Temperaturfühler geführt ist und der über einen seiner Ausgänge « das Stellglied" entsprechend einem •SollJ-istwertverglelch steuert... ' *

und bei einer Erhöhung des Sollwertes .eine Ubergarigskurve für den Sollwert errechnet und den"Soll-Istwertvergleich riach dieser Kurve durchführt und über weitere Ausgänge die Anzeigeeinheit steuert., welche vorzugsweise hinsichtlich, \\ der·.Anzeige von.der Bedientastatur yoreinstellbaf "istv .···■·".-·· · · ■ ..';'-.

2. .Heizkörperventil·, nach Anspruch V,. dadurch gekennzeichnet, daß ; der Mikrocomputer eine Rechen- und Steuereinheit (47) umfaßt, die ^: bei Erhöhung des Sollwertes ;der Raumtemperatur ^:von T soll-alt auf ·" T soll-neu unter Berücksichtigung einer gegebenenfalls einstellbaren Zeitdauer t für den Übergang "der Raumtemperatur .auf den neuen S.ollwer.t..eine._jLäea.le_üb.erjg.angs.kurye.idex.Raumtemperatur im wesentlichen nach der Beziehung · '

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'.·.'■ · . -η ♦ tau T ist - ideal « ¹P spll-alt + T soll-neu (1-e E )

errechnet j wobei tau einen;; Abstastintervall und η die Folge der natürlichen Zahlen bedeutet, und der in Übereinstimmung hiemit den Temperatursollwert aktualisiert. ··.'.;.

3. Heizkörperventil nach Anspruch. 1 oder. 2:, dadurch gekennzeichnet* daß der Mikrocomputer .(VOÖ)?;/einen .bifferenzyerstärker (40)/der mit dem Sollwertgeber (15) und dem Temperaturfühler (19) verbunden ist, und dem ein oder mehrere Regelglieder (41, 42, 43)-mit unterschiedlichem Regelverhalten, z.B. proportionalen, integralem, differentiellem, Deadbeat oder anderem .Regelverhalten, nachgeschaltet sind, mit dem Ausgang eines.jeden dieser Regelglieder verbundene variable Abschwächer öder Verstärker (44, 45, 46) und eine mit deren Ausgängen verbundene Summierstufe (48) sowie einen setzbaren Speicher ..(49) und ^gegebenenfalls einen mit dem Stellglied verbundenen Umschalter (55) umfaßt.

4. Heizkörperventil nach einem.der Ansprüche 1 bis'3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer.Sollwerterhöhung der Differenzver- ' stärker (40) Punkte der errechneten idealen Ubergangskurve mit den tatsächlichen Istwerten vergleicht und die Rechen- und Steuer- ι einheit (4 7) des Mikrocomputers entsprechend den Abweichungen die Verstärkung bzw. Abschwächung der Verstärker bzw, Abschwächer (44, 45, 46)" verändert, um eine Anpassung ides Regelverhaltens an die ideale Ubergangskurve zu erreichen. ··. . '

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5. He izkörperventil,--nach, einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch . j . 3· gekennzeichnet, daß derlMikrocomputer welters' ein .taktgesteuertes ':*·;"■ Schieberegister' (20), das die Temperatur-Istwerte im·Takt über- ; ^ .nimmt, eine dem Schieberegister (20) nachgeschaltete Differenzstufe (21), die die Differenz zweier" zeitlich aufeinander folgender
Istwerte bildet, zwei der~Differenzstufe (21) parallel riachge- -"".^: .
schaltete Schwellwertschalter (50, 51) ; .ein dem einen auf über-,.·;·- ; schreiten eines die normalen Regelbedingungen überschreitenden - ■-;.-': negativen Temperaturgradienten ansprechenden Schwellwertschalter '-:■ (50) nachgeschaltetes Zeitglied (52);, einen mit. seinem Setzeingang
diesem Schwellwertschalter (50) nachgeschalte.teh Speicher (54) , der über das Zeitglied (52) und/oder den'zweiten auf einen . .
Temperaturgradienten> 0 ansprechendem Schwellwertschalter (51) *^; rücksetzbar ist, aufweist, wobei <3er Speicher ί5*4) in seinem ge- V setzten Zustand einen Umschalter 05)· in einem Schaltzustand hält, ^! in dem dieser das Stellglied im Sinne des Schließens des Ventils' ^; I beaufschlagt. ·'*■■ . ·' . ·· ' · ·-' · ί

6. Heizkörperventil· nach Anspruöh 5, dadurch gekennzeichnet, daß ' ::t^ der Ausgang des Speichers (54) über ein.weiteres Zeitglied (22) .·;■..4·_: mit änem akustischen Signalgeber .(23) verbunden ist. .

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