DE3502873C2

DE3502873C2 - Verfahren und Einrichtung zur schrittweisen Anpassung einer Heizkennlinie einer Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE3502873C2
Application number: DE3502873A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Phys Dr Wueest; Enrico Pagani
Original assignee: Landis and Gyr Betriebs AG
Current assignee: Electrowatt Technology Innovation AG
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2005-01-30
Also published as: SE8506024L; SE464326B; SE8506024D0; CH667321A5; DE3502873A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrich tung zur schrittweisen Anpassung einer Heizkennlinie einer Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Einrichtung sind aus der DE 33 00 082 A1 bekannt, in der ein Heizkurvenbüschel mit mindestens zwei Heizkurven unterschiedlicher Krümmungsfunk tionen verwendet wird, deren Sehnen identische Steigungen auf weisen. Sind dabei Sollwert/Istwert-Abweichungen der Raumtempe ratur nicht mehr tolerierbar, so wird entweder eine neue Heiz kurve des Heizkurvenbüschels oder eine durch Änderung der Seh nensteilheit hervorgegangene neue Heizkurve gewählt und einge stellt.

Darüber hinaus ist eine Regeleinrichtung mit einem Heizkörper ventil zur Regelung einer Raumtemperatur bekannt (DE 34 07 591 A1). Dabei werden mindestens ein Sollwertgeber für die Raumtem peratur und ein Temperaturfühler verwendet, die beide einen Regler, der mit einem Stellglied in Verbindung steht, beein flussen. Außerdem ist ein Zeitgeber und eine von diesem ge steuerte Stelleinrichtung zur Änderung des Sollwertes vorhan den. Die Regeleinrichtung weist einen Mikrocomputer auf, der über einen seiner Ausgänge das Stellglied entsprechend einem Soll-Istwertvergleich steuert, eine ideale Übergangskurve für den Sollwert errechnet und den Soll-Istwertvergleich nach die ser Kurve durchführt. Die Berechnung der idealen Übergangskurve erfolgt vorzugsweise mittels einer Formel

T_ist,ideal = T_soll,alt + T_soll,neu)1-e^-n ^Γ ^/t),

wobei t eine einstellbare Zeitdauer für den Übergang der Raum temperatur auf den neuen Sollwert, Γ ein Abtastintervall, n eine Folge natürlicher Zahlen, T_soll,alt der alte und T_soll,neu der neue Sollwert der Raumtemperatur darstellt.

Ferner ist es bekannt (DE 33 28 190 A1), bei einem Verfahren zur Bildung eines Sollwertes einer Regel- bzw. Steuereinrichtung die Vorlauftemperatur als Funktion der Außentemperatur unter Benutzung einer linearen Beziehung zwischen der Vorlauf- und Außentemperatur und einer davon abweichenden nichtlinearen Be ziehung zwischen diesen Größen zu definieren, wobei die End punkte dieser Beziehung bei einer minimalen Außentemperatur durch eine maximale Vorlauftemperatur einerseits und bei glei chen Außen- und Vorlauftemperaturen andererseits definiert sind. Ein Punkt wird zwischen beiden Endpunkten auf der nicht linearen Beziehung ermittelt und mit den Endpunkten durch je eine lineare Beziehung unterschiedlicher Steigung verbunden. Der Punkt liegt vorzugsweise dort, wo die Abweichung zwischen linearer und nichtlinearer Beziehung ein Maximum bezüglich der Außentemperatur ist.

Schließlich sind auch ein Verfahren und eine Anordnung bekannt (DE 28 19 032 A1), bei denen ein elektronisch gesteuerter Heiz kreisthermostat zur selbsttätigen Einstellung und Regelung un terschiedlicher Raumtemperaturen dient. Dabei wird unter Fort fall bisher üblicher Thermostat-Steuerventile eine Mikrostat-Reglereinrichtung vorwiegend als Zweipunktregler verwendet, wo bei die Steuerung der Regler zur individuellen Messung von Ein zelraumtemperaturen über einen Mikrocomputer zeitabhängig ein stell- und regelbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden und eine Einrichtung zu realisieren, die gestatten, daß die Heiz kennlinie einer Heizeinrichtung möglichst einfach der Beheizungs kennlinie eines Gebäudes angepaßt wird, ohne daß dabei zeitrau bende und langwierige umständliche Rechnungen mit komplizierten mathematischen Formeln höherer Ordnung benötigt werden, und zwar einerseits so, daß die Tatsache, daß die Heizeinrichtung im Laufe der Zeit lernfähig ist, berücksichtigt wird, und anderseits so, daß ein Anpassungsparameter entsteht, der zur Steuerung der Sommer/Winter-Umschaltung geeignet ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer Heizeinrich tung,

Fig. 2 eine Heizkennlinie der Heizeinrichtung,

Fig. 3 eine vereinfachte Heizkennlinie der Heizeinrich tung,

Fig. 4 zwei unterschiedliche, vereinfachte Heizkenn linien der Heizeinrichtung,

Fig. 5 ein zeitlicher Verlauf des Istwertes T_R,I einer Raumtemperatur und ein dazugehöriges Nutzungs programm Pr(t),

Fig. 6 eine Kennlinie eines Zeitabfallfaktors Z₁ bzw. Z₂,

Fig. 7 Kennlinien eines Gewichtfaktors K₁ und eines Gewichtfaktors K₂,

Fig. 8 zwei vereinfachte Heizkennlinien A und B mit unterschiedlichen Steilheiten,

Fig. 9 ein sinusförmiger zeitlicher Verlauf einer Außentemperatur T_A und eines dazugehörigen gewichte ten Mittelwertes T_A,T,

Fig. 10 ein zeitlicher Verlauf einer Sommer/Winter-Um schaltung und ein zeitlicher Verlauf eines dazu gehörigen Steuerparameters

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines selbsttätigen Heizkennlinien-Einstellers,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Meßwert-Aufbereitungsschaltung,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Heizgrenzen- bzw. eines Sehnensteilheit-Rechners und

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Gewichtfak tor-Rechners.

Gleiche Bezugszahlen bezeichnen in allen Figuren der Zeichnung glei che Teile.

Die in der Fig. 1 dargestellte und an sich bekannte Heizeinrichtung besteht aus einem Heizkessel 1, einen Brenner 2, einem Vorlauf 3, einem Rücklauf 4, einem Bypass 5, einer Umwälzpumpe 6, einem Misch ventil 7 mit dazugehörigem Stellglied 8, einem Außenfühler 9 zur Messung einer Außentemperatur T_A, einem Raumfühler 10 zur Messung einer Raum-Istwerttemperatur T_R,I, einem selbsttätigen Heizkennli nien-Einsteller 11, einem Vorlauffühler 12 zur Messung einer Vorlauf- Istwerttemperatur T_V,I, einem Regelgerät 13, einem Pumpensteuergerät 14, einem Brennersteuergerät 15 sowie mehreren z. B. miteinander parallel verbundenen Heizkörpern oder Heizsträngen H₁ bis H_x.

Das im Heizkessel 1 mit Hilfe des Brenners 2 erzeugte warme Hei zungswasser durchfließt in der angegebenen Reihenfolge das Misch ventil 7, die Umwälzpumpe 6, den Vorlauf 3, die Heizkörper bzw. die Heizsträngen H₁ bis H_x und den Rücklauf 4, um dann anschließend teilweise zum Heizkessel 1 zurückzukehren, um dort wieder aufgewärmt zu werden. Bei einer außentemperaturgeführten Heizeinrichtung ist der Außenfühler 9 mit einem Eingang des Heizkennlinien-Einstellers 11 verbunden, dem außerdem noch, falls er eine Heizkennlinie selbst tätig anpaßt, über z. B. je einen getrennten weiteren Eingang die vom Raumfühler 10 gemessene Raum-Istwerttemperatur T_R,I, eine Raum-Soll werttemperatur T_R,S und ein Nutzungsprogramm Pr(t) der Heizeinrich tung zugeleitet werden. Der Heizkennlinien-Einsteller 11 erzeugt mindestens eine Heizkennlinie T_V,S = f (T_A), die bekanntlich die Abhängigkeit einer Vorlauf-Sollwerttemperatur T_V,S von der Außentemperatur T_A darstellt. Derjenige Ausgang des Heizkennlinien-Einstel lers 11, an dem die Vorlauf-Sollwerttemperatur T_V,S erscheint, ist mit einem Sollwert-Eingang und der Vorlauffühler 12 mit einem Ist wert-Eingang des Regelgerätes 13 verbunden, dessen Ausgang seiner seits auf einen Steuereingang des Stellgliedes 8, z. B. eines Stellmo tors, geführt ist. Das Regelgerät 13 erzeugt in Abhängigkeit der Sollwert/Istwert-Abweichung T_V,S - T_V,1 der Vorlauftemperatur T_V z. B. einen impulslängenmodulierten Steuerimpuls, der über das Stellglied 8 das Mischventil 7 mehr oder weniger stark öffnet, so daß dement sprechend mehr oder weniger viel kälteres Rücklaufwasser über den Bypass 5 dem warmen Vorlaufwasser beigemischt wird und so die Vor lauf-Istwerttemperatur T_V,I in der richtigen Richtung dermaßen beeinflußt wird, daß die Sollwert/Istwert-Abweichung T_V,S - T_V,I der Vorlauftemperatur T_V verkleinert und im Verlaufe der Regelzeit vernachlässigbar klein wird.

Der Heizkennlinien-Einsteller 11 besitzt noch einen weiteren Aus gang, an dem eine Steuerspannung U_H erscheint und der mit je einem Eingang des Pumpensteuergerätes 14 und des Brennersteuergerätes 15 verbunden ist. Die Steuerspannung U_H schaltet mit Hilfe der bei den Steuergeräte 14 und 15 die Heizeinrichtung von Sommer- auf Win terbetrieb oder umgekehrt von Winter- auf Sommerbetrieb um.

Fremdwärme wird in einem Gebäude z. B. durch Menschen, Geräte und einstrahlende Sonne erzeugt. Wärmeverluste entstehen z. B. durch Abstrahlung, Wärmeleitung oder Lüftung. Um im eingeschwungenen Zu stand einer Heizungsregelung, d. h. bei T_V,S≃T_V,I, in einem Ge bäude eine konstante Raumtemperatur T_R zu erhalten, muß näherungs weise folgende Gleichung erfüllt sein:

c(T_V,S - T_R)^1,33 + K·ΔT_F = K (T_R - T_A) (1),

mit: ΔT_F = T_F - T_R, wobei T_F eine mittlere, den Fremdwärme quellen zugeordnete Temperatur darstellt. Der Parameter ΔT_F stellt den Einfluß der Fremdwärme dar, er hat die Dimension einer Temperatur und ist in erster Annäherung unabhängig von der Außentemperatur T_A.
K und c sind Konstanten.

Die Gleichung (1) drückt nur die Tatsache aus, daß bei konstanter Raumtemperatur T_R die durch die Heizeinrichtung und durch Fremdwärme erzeugte Wärme gleich den Wärmeverlusten sein muß.

Die Auflösung der Gleichung (1) nach T_V,S ergibt:

Da die Heizeinrichtung keine Klimaanlage ist und demnach auch nicht kühlen kann, kann T_A,R nur positive Werte besitzen, da ansonsten T_V,S<T_R sein würde. Bei T_A,R<0, gilt daher T_V,S - T_R = 0. Bei Verwendung von Digital-Rechnern, z. B. von Mikrocomputern, werden z. B. alle Temperaturen T_R, ΔT_F, T_A und T_A,R in Viertelgrad ausge drückt. In diesem Fall nimmt die Gleichung (2) folgende Gestalt an:

Die Gleichungen (2) und (4) sind Gleichungen zweiter Ordnung in T_A,R. Die Raumtemperatur T_R ist z. B. gleich der Raum-Sollwerttempe ratur T_R,S.

Die durch die Gleichung (2) bzw. (4) dargestellte Kennlinie ist in der Fig. 2 graphisch dargestellt und gilt nur, genau wie die Gleichungen (2) und (4), für T_A,R 0. Die Ordinate dieser Kennlinie, die die gesuchte Heizkennlinie darstellt, ist für T_A,R<0 gleich Null. Der durch die Gleichung (3) gegebene Zusammenhang zwischen T_A,R und der gemessenen Außentemperatur T_A ist in der Fig. 2 entlang der Abszisse graphisch dargestellt. Die Werte oberhalb der Abszisse beziehen sich dabei auf T_A,R und die Werte unterhalb derselben auf (-T_A). Der Wert (-ΔT_F) von T_A,R entspricht dem Wert T_R von (-T_A) und der Wert 0° von T_A,R dem Wert T_HG = T_R ΔT_F von (- T_A). T_HG definiert somit für die Außentemperatur T_A eine von ΔT_F, d. h. von der Fremdwärme, abhängige Heizgrenze, oberhalb derselben die Heizkenn linie immer Null ist, so daß die Heizeinrichtung demnach in diesem Außentemperatur-Bereich abgeschaltet werden kann. Durch Einführung von T_HG in der Gleichung (3) erhält diese die Form:

T_A,R = T_HG - T_A (5)

Nachfolgend wird angenommen, daß für T_A T_HG die Heizkennlinie eine vorgegebene Nichtlinearität besitzt, die während der Anpassung unverändert beibehalten wird. Dies geschieht z. B., indem dem Außenfühler 9 (siehe Fig. 1) eine bestimmte vorgegebene nichtlineare Kennlinie zugeordnet wird. Es gilt zusätzlich die Annahme, daß die Anpassung für T_A T_HG mindestens durch eine Rotation einer Sehne der Heizkennlinie um einen auf der Heizkennlinie liegenden Rotationspunkt erfolgt. Als Rotationspunkt wird z. B. derjenige Punkt der Heizkennlinie gewählt, dessen eine Koordinate, nämlich die Abszis se, gleich der Heizgrenze T_HG ist. Die Rotation der Sehne ist durch deren Sehnensteilheit definiert, die demnach einen ersten Anpassungs parameter darstellt. Als zweiten Anpassungsparameter kann noch zusätz lich die Heizgrenze T_HG verwendet werden. Zum Zweck der Berechnung der beiden Anpassungsparameter T_HG und Sehnensteilheit kann die in der Fig. 2 dargestellte Heizkennlinie durch eine in der Fig. 3 darge stellte, vereinfachte Heizkennlinie ersetzt werden. Die Gleichung dieser vereinfachten Heizkennlinie ist für T_AT_HG z. B. durch die Gleichung (2) gegeben, in der der Term zweiter Ordnung weggelassen wird, so daß mit Hilfe der Gleichungen (5) und (3) folgende Glei chungen entstehen:

T_V = T_R + K_S · T_A,R (6a)

= T_R + K_S (T_HG - T_A) (6b)

= T_R(1 + K_S) - K_S (ΔT_F + T_A) (6c)

Die Sehnensteilheit ist dann gleich K_S.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, ist die Ordinate der vereinfachten Heizkennlinie für T_A<T_HG gleich Null. Für T_A _HG, d. h. für T_A,R0, steigt die Kennlinie mit sinkender Außentemperatur T_A linear mit der Sehnensteilheit K_S an. Der linear ansteigende Kenn linienteil ist dabei eine Sehne der in der Fig. 2 dargestellten Heizkennlinie, die diese unter anderem in ihrem Anfangspunkt T_HG; 0 schneidet. Diejenige dieser Sehnen, die eine Steilheit K_S = -1 hat, besitzt als zweiten Schnittpunkt z. B. den Punkt 0; T_V,S,O-T_R (siehe Fig. 2) mit T_V,S,O = 40°C und T_R = T_HG 20°C.

In der Fig. 4 sind zwei unterschiedliche, vereinfachte Heizkennlinien A und B dargestellt mit unterschiedlichen Heizgrenzen T_HG,A und T_HG,B sowie unterschiedlichen Sehnensteilheiten K_S,A und K_S,B, wo bei T_HG,B < T_HG,A und K_S,B<K_S,A gilt. Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie B ist z. B. am Tag gültig oder stellt z. B. eine noch nicht angepaßte, vereinfachte Heizkennlinie dar. Die nicht gestrichelt gezeichnete Kennlinie A ist dagegen z. B. während der Nachtabsenkung gültig oder stellt eine bereits angepaßte, vereinfachte Heizkenn linie dar.

Die Heizkennlinie der Heizeinrichtung wird periodisch selbsttätig, z. B. einmal täglich in der Nacht, da dann am wenigsten störend, oder durch Handeinstellung der Beheizungskennlinie des Gebäudes angepaßt, so daß eine ursprünglich eingestellte, nicht angepaßte Heizkenn linie sich schrittweise nach und nach der angepaßten Heizkennlinie nähert, um schlußendlich mit ihr identisch zu werden. Die nicht angepaßte, vereinfachte Heizkennlinie B der Fig. 4 nähert sich so schrittweise der angepaßten, vereinfachten Heizkennlinie A der Fig. 4.

Die Raumtemperatur T_R wird bei der periodisch selbsttätigen Anpassung im Gegensatz zu einer Raumregelung nicht zu Regelzwecken, sondern ausschließlich zur Anpassung und Einstellung der Heizkennlinie verwendet. Geregelt wird immer nur die Vorlauftemperatur T_V. Aus gehend von einer, über einen vorbestimmten Zeitraum ermittelten, mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M einer Raumtemperatur T_R des Gebäudes erfolgt die Anpassung der Heizkennlinie dermaßen, daß neu geltende Werte T_HG,l, und K_S,l der Heizgrenze T_HG und der Sehnen steilheit K_S jeweils gleich der Summe von alten, bisher geltenden Werten T_HG,l-1, bzw. K_S,l-1 und von zugehörigen Korrekturwerten ΔT_HG bzw. ΔK_S der Heizgrenze T_HG bzw. der Sehnsteilheit K_S sind. Bei der Handeinstellung wird die Raumtemperatur T_R nicht direkt eingegeben, sondern auf irgend eine Art ermittelt, davon ein Wert ΔT_R,M abge leitet und dieser dann per Handeinstellung dem Heizkennlinien-Einsteller 11 eingegeben.

In beiden Fällen gelten die Gleichungen:

T_HG,l = T_HG,l-1 + ΔT_HG (7) und

K_S,l = K_S,l-1 + ΔK_S (8).

Bei der periodisch selbsttätigen Anpassung ist der vorbestimmte Zeitraum zur Ermittlung der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M z. B. gleich der Summe aller Nutzungsperioden der Heizung inner halb eines 24 Stunden-Tages. In der Fig. 5 ist ein Nutzungsprogramm Pr(t) mit zwei solchen Nutzungsperioden M und N dargestellt. Während den Nutzungsperioden besitzt das Nutzungsprogramm Pr(t) jeweils einen Logikwert "1", andernfalls einen Logikwert "0".

Die mittlere Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M wird z. B. ermittelt, indem die Sollwert/Istwert-Abweichung T_R,S - T_R,I der Raumtempera tur T_R periodisch mit einer Abtastperiode Δt abgetastet wird und die so erhaltenen Abtastwerte ΔT_R,h = T_R,S - T_R,I,h dazu benutzt werden, die mittlere Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M gemäß der Gleichung

zu berechnen, wobei der Index h einen h-ten Abtastwert kennzeichnet und n die Anzahl Abtastungen pro 24 Stunden während aller Nutzungs perioden darstellt. Zur Ermittlung von ΔT_R,M werden somit nur Abtas tungen berücksichtigt, die zeitlich innerhalb der Nutzungsperioden der Heizung liegen. Die Abtastperiode Δt ist z. B. gleich 10 Minuten. Die Parameter ΔT_R,h, T_R,S, T_R,I,h und Δt sind durch die Fig. 5 ver deutlicht. Nutzungsperioden sind die Zeiten, während denen eine Heizung nicht mit einer reduzierten Temperatur betrieben wird.

Damit bei der Anpassung die Anpassungsparameter T_HG und K_S nicht überschwingen, wird eine Dämpfung eingeführt, indem ΔT_R,M durch d geteilt wird, mit z. B. d = 4.

Um während der Heizkennlinien-Anpassung unnötige oder ein Hin und Her sich widersprechender Korrekturbefehle zu vermeiden, müssen die Übergangszeiten zwischen Absenk- und Nutzungsperioden der Hei zung möglichst kurz sein und während diesen Übergangszeiten ein sich schleichendes Annähern der Temperaturen an ihren Sollwerten vermieden werden, so daß während den Nutzungsperioden vom Vorhanden sein eindeutiger und annähernd konstanter Temperaturen ausgegangen werden kann. Mit anderen Worten: Das Vorhandensein einer Schnellauf heizung und einer Schnellabsenkung, mit optimierten Umschaltaugen blicken von Absenkperioden auf Nutzungsperioden und umgekehrt, ist für eine Heizkennlinien-Anpassung von großem Vorteil, wobei aller dings Heizkennlinien-Anpassung und Schnellaufheizung/Schnellabsen kung gegenseitig so verriegelt sein müssen, daß sie sich gegenseitig nicht stören.

Die beiden Korrekturwerte ΔT_HG und ΔK_S der Heizgrenze T_HG und der Sehnensteilheit K_S werden beide je gleich einem Produkt eines Gewichtfaktors K₁ bzw. K₂, eines Zeitabfallfaktors Z₁ bzw. Z₂ und der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichungen ΔT_R,M der Raumtempe ratur T_R gewählt, wobei die Werte aller Gewicht- und Zeitabfallfak toren K₁, K₂, Z₁ und Z₂ unabhängig voneinander verändert werden.

Somit gelten:

ΔT_HG = K₁ · Z₁ · ΔT_R,M (10) und

ΔK_S = K₂ · Z₂ · ΔT_R,M (11),

wobei ΔT_R,M durch die Gleichung (9) gegeben ist.

Die Zeitabfallfaktoren Z₁ und Z₂ kennzeichnen die Lernfähigkeit der Anpassung und bewirken, daß die Heizeinrichtung zu Beginn, wenn die Heizkennlinie noch weit von ihrem definitiven, angepaßten Zustand entfernt ist, die Anpassungsparameter T_HG und K_S stärker verändert, als am Ende, nach einer großen Anzahl Korrekturen, wenn die Heizeinrichtung bereits viel gelernt und die Heizkennlinie fast ihren endgültigen, angepaßten Zustand erreicht hat. Die Zeitabfall faktoren Z₁ und Z₂ werden unabhängig voneinander jedesmal z. B. um eine Einheit verringert, wenn der zugehörige Parameter T_HG bzw. K_S um einen von Null unterschiedlichen Wert korrigiert wird, und zwar solange, bis daß sie einen Minimalwert erreicht haben. Ab diesem Augenblick können die Parameter T_HG und K_S nur noch durch Veränderungen von K₁ bzw. K₂ oder durch Veränderungen von ΔT_R,M beeinflußt werden.

In der Fig. 6 ist die Kennlinie vom Zeitabfallfaktor Z₁ bzw. Z₂ des Korrekturwertes ΔT_HG oder ΔK_S in Funktion eines Parameters m dargestellt. Der Parameter m stellt jeweils die Anzahl zugehörige, von Null unterschiedliche Korrekturwerte ΔT_HG bzw. ΔK_S der Heiz grenze T_HG bzw. der Sehnensteilheit K_S dar und wird jeweils ab Inbe triebsetzung der Heizeinrichtung gezählt. Den beiden Zeitabfallfak toren Z₁ und Z₂ werden unabhängig voneinander jeweils ein, mit einer steigenden Anzahl m, treppenförmig bis auf einen Minimalwert abnehmen der Verlauf zugeordnet. Der Zeitabfallfaktor Z₁ bzw. Z₂ wird z. B. jeweils um eine Einheit reduziert, wenn der zugehörige Korrektur wert ΔT_HG bzw. ΔK_S der Heizgrenze T_HG bzw. der Sehnensteilheit K_S einen Wert unterschiedlich von Null besitzt, und dies so lange, bis daß ein Minimalwert des jeweiligen Zeitabfallfaktors Z₁ bzw. Z₂ erreicht und anschließend beibehalten wird. Ist die Einheit z. B. ein 16-tel, d. h. werden die Zeitabfallfaktoren Z₁ und Z₂ in 16-tel ausgedrückt, dann beginnt die Kennlinie Z₁ bzw. Z₂ z. B. bei Eins und reduziert sich im Verlauf der von Null unterschiedlichen Korrekturen in 16-tel Schritte auf einen Minimalwert 1/16.

Die Werte der Gewichtfaktoren K₁ und K₂ sind in Funktion von (-T_A) bzw. von T_A,R in der Fig. 7 graphisch dargestellt. Sie haben nur eine Bedeutung für T_A T_HG bzw. T_A,R 0. Außerhalb dieses Tem peraturbereichs sind sie und damit auch die Korrekturwerte T_HG und K_S immer gleich Null.

Der Gewichtfaktor K₁ des Korrekturwertes ΔT_HG der Heizgrenze T_HG hat z. B. bei T_A = T_HG einen Einheitswert und nimmt für Außentemperaturen T_A, die zwischen der Heizgrenze T_HG und einem niedrigeren Grenzwert T_L liegen, mit sinkender Außentemperatur T_A linear ab, um bei T_A = T_L einen Minimalwert Null zu erreichen. Die Differenz T_HG - T_L ist z. B. gleich 8°C. Mit T_A,R 0 gilt für den Gewichtfak tor K₁ die Gleichung:

wobei T_A,R durch die Gleichung (3) gegeben ist. Für Außentemperaturen T_A unterhalb T_L ist dagegen K₁ und damit auch der Korrektur wert ΔT_HG der Heizgrenze T_HG immer gleich Null. D.h.: Für Werte der Außentemperatur T_A, die zwischen der Heizgrenze T_HG und dem niedrigeren Grenzwert T_L liegen, ist ΔT_HG ≠ 0 und, zusätzlich zur Anpassung der Sehnensteilheit K_S, wird bei der Anpassung noch die Heizgrenze T_HG verändert. Für T_A T_L erfolgt die Anpassung der Heizkennlinie nur mehr ausschließlich über den Korrekturwert ΔK_S.

Der Gewichtfaktor K₂ des Korrekturwertes ΔK_S der Sehnensteilheit K_S nimmt für Außentemperaturen T_A unterhalb des niedrigeren Grenz wertes T_L hyperbolisch mit sinkender Außentemperatur T_A auf an nähernd Null ab, wobei die Hyperbel sowohl zur Abszissenachse als auch zu einer bei T_A = T_HG liegenden Ordinatenachse asymptotisch verläuft. Für Außentemperaturen T_A, die zwischen der Heizgrenze T_HG und dem niedrigeren Grenzwert T_L liegen, besitzt der Gewichtfak tor K₂ einen konstanten Wert K_2,0, der gleich demjenigen der Hyperbel im Punkt T_A = T_L ist.

Bei der alleinigen Korrektur der Sehnensteilheit K_S rotiert der linear ansteigende Teil der in der Fig. 3 dargestellten vereinfach ten Heizkennlinie um den Punkt T_A = T_HG; T_V,S - T_R = 0, wie dies z. B. in der Fig. 8 dargestellt ist. Die gestrichelt gezeichnete Heizkennlinie B stellt dabei die bei der (l-1)-ten Korrektur gültige und die nicht gestrichelt gezeichnete Heizkennlinie A die bei der l-ten Korrektur geltende Heizkennlinie dar. Beide Heizkennlinien A und B haben in diesem Fall die gleiche Anfangsabszisse T_HG,l = T_HG,l-1 =T_HG.

Die Gleichungen (6a) und (6c) ergeben in diesem Fall:

mit K_S»1 und
d T_R = ΔT_R,M, wobei ΔT_R,M durch Gleichung (9) gegeben ist.

Aus der Gleichung (15) ist ersichtlich, daß bei einem größeren T_A,R eine falsche Sehnensteilheit K_S zu einem größeren Fehler der Vorlauftemperatur T_V führt als bei einem kleinen T_A,R. Um dies zu vermeiden, besitzt der Gewichtfaktor K₂ für Außentemperaturen T_A unterhalb des niedrigeren Grenzwertes T_L selber einen Gewichtfaktor, der umgekehrt proportional zur Außentemperatur T_A ist. Es gilt z. B. K₂ = 1/T_A oder K₂ = 1/T_AR. Dies führt dann zu dem in der Fig. 7 für T_A T_L dargestellten hyperbolischen Verlauf des Gewichtfaktors K₂. In diesem Bereich der Außentemperatur T_A ist dann der Einfluß einer Steilheitskorrektur auf die Vorlauftemperatur T_V unabhängig von der Außentemperatur T_A immer gleich stark.

Es ist bekannt, daß die Wärmeverluste durch Fenster, Türen und Lüftung direkt abhängig sind von der Außentemperatur T_A, genauer ausgedrückt von der Differenz T_A - T_R zwischen Außen- und Raumtem peratur, während die mauerbedingten Wärmeverluste abhängig sind von einer trägen, gedämpften und verzögerten sogenannten Tiefpaß- Außentemperatur T_A,T, da das Gebäude wegen seiner Trägheit den oft kurzzeitig sehr starken Schwankungen der Außentemperatur T_A nicht folgen kann. Für einen zeitlich sinusförmigen Verlauf der Außentemperatur T_A ist der zeitliche Verlauf der zugehörigen Tief paß-Außentemperatur T_A,T in der Fig. 9 graphisch dargestellt. Die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T stellt einen über einen vorbe stimmten Zeitbereich ermittelten, gewichteten Mittelwert der Außentemperatur T_A dar und ihre Definition ist aus der CH-PS 636 691 bekannt, wo sie zum Inbetrieb- und Außerbetriebsetzen der Heizungs anlage am Anfang und am Ende der Heizsaison verwendet wird. Zu ihrer Ermittlung wird die Außentemperatur T_A periodisch, z. B. alle 10 Minuten, abgetastet. Ein ab einer k-ten Abtastung geltender, gewich teter Mittelwert T_A,T,k wird mit der Formel

berechnet. T_A,k ist dabei der k-te Abtastwert der Außentemperatur T_A und T_A,T,k-1 der seit der vorhergehenden, (k-1)-ten Abtastung geltende, gewichtete Mittelwert. Da innerhalb einer 24 Stunden-Perio de die Schwankungen der Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T sehr klein, in der Regel < 2°C sind, kann die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T während dieser Zeit als konstant angenommen und gleich demjenigen gewichteten Mittelwert Zeitbereichs erfolgten Abtastung gültig ist. Z_k ist eine als konstant angenommene Zeitkonstante, die in Anzahl Abtastperioden ausgedrückt ist. In digitalen Systemen, z. B. bei der Verwendung eines Mikrocomputers, wird für Z_K vorzugsweise eine einfache Binärzahl, z. B. 2^g, verwendet, wobei g ganzzahlig ist.

Beispiel: Mit g = 8 ist Z_K = 256.

Die Gleichung (16) stellt ein digitales Tiefpaßfilter dar, daher auch der Name Tiefpaß-Temperatur. Ändert sich nämlich die Außentemperatur T_A plötzlich gemäß einer Sprungfunktion, dann steigt die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T nur langsam gemäß einer Exponential funktion [1 - e ^-(f ^/Z ^)t] mit einer Zeitkonstante Z_k/f_T an, wobei f_T die Abtastfrequenz darstellt. Die Tiefpaßfunktion hat die Auf gabe, die Außentemperatur-Schwankungen zu dämpfen und zu verzögern, so daß durch ihre Verwendung in einem gewissen Mass das wärmetech nische Verhalten der Gebäudemauern berücksichtigt wird. Beträgt die Abtastperiode 10 Minuten und gilt Z_K = 256, dann ist die Zeitkonstante des Tiefpasses 42 2/3 Stunden und, bei sinusförmigem Verlauf der Außentemperatur T_A, seine Verzögerung annähernd eine Viertel-Periode und seine Dämpfung fast 90%, d. h. die Amplitude von T_A,T ist an nähernd nur mehr gleich T_A/10.

Es ist sinnvoll, da ein Teil der Wärmeverluste in Abhängigkeit der Außentemperatur T_A durch Fenster, Türen und Lüftung und ein anderer Teil der Wärmeverluste in Abhängigkeit der Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T durch Gebäudemauern erfolgt, anstelle des Entscheidungs parameters Außentemperatur T_A eine gewichtete, kombinierte Außentemperatur T_A,M zu verwenden. Diese ist gleich einer Summe der gewich teten Außentemperatur T_A und der gewichteten Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T. Ihr k-ter Abtastwert T_A,M,k, der während einer 24 Stunden-Periode annähernd gleich T_A,M ist, wird durch die nachfolgende Glei chung gegeben:

T_A,M,k = p · T_A,k + q · T_A,T,k ≃ T_A,M(17),

wobei p und q Gewichtkonstanten darstellen und T_A,T,k durch die Gleichung (16) gegeben ist. Es gilt z. B.: p = q = 0,5.

In allen Gleichungen (1) bis (15) und in allen dazugehörigen Kenn tinien ist somit die Außentemperatur T_A durch die kombinierte Außentemperatur T_A,M zu ersetzen, was unter anderem den Vorteil hat, daß der berüchtigte Föhn-Effekt automatisch abgeschwächt wird, da dieser nur über die Außentemperatur T_A und nicht über die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T wirksam werden kann.

Nicht nur die Außentemperatur T_A, sondern auch die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T und die kombinierte Außentemperatur T_A,M schwanken, allerdings geschwächt, im Laufe des Jahres und haben im Sommer einen viel höheren Wert als im Winter. Sinkt die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T unter einen einstellbaren, aber konstanten ersten Sollwert SW₁, so wird gemäß CH-PS 636 691 von Sommer- auf Winterbetrieb um geschaltet. Steigt anderseits die Tiefpaß-Außentemperatur über einen zweiten, ebenfalls einstellbaren und konstanten Sollwert SW₂, so wird gemäß CH-PS 636 691 von Winter- auf Sommerbetrieb umgeschal tet. Beide Sollwerte SW₁ und SW₂ werden leicht unterschiedlich ge wählt, so daß eine Hysterese SW₁ - SW₂ von z. B. 2°C entsteht, damit kleine Schwankungen der Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T in der Nähe der Umschaltpunkte die Heizungsanlage nicht dauernd umschaltet. In der Fig. 10 ist ein zeitlicher jährlicher Verlauf der Außentemperatur T_A und der Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T dargestellt. So bald die Kennlinie T_A,T den ersten Sollwert SW₁ unterschreitet, beginnt die Winterbetriebszeit W und sobald die Kennlinie T_A,T den zweiten Sollwert SW₂ im Augenblick t₁ überschreitet, beginnt die Sommerbetriebszeit S.

Wenn in der Gleichung (3) T_A durch T_A,T ersetzt wird und die Sommer/Winter-Umschaltung bei T_A,R = 0 gelegt wird, da für T_A,R < 0 die Heizkennlinie gemäß Fig. 2 Null ist, so ergibt die Gleichung (3), mit T_R = T_R,S, als T_A,T - Sollwert für die Sommer/Winter-Umschaltung:

T_A,T,S = T_R,S - ΔT_F = T_HG (18).

D.h. der Mittelwert der beiden Sollwerte SW₁ und SW₂ von T_A,T ist nicht mehr beliebig frei einstellbar, sondern ist gleich T_HG = T_R,S - ΔT_F zu wählen, was den Vorteil hat, daß der Einfluß ΔT_F einer vorhandenen Fremdwärme bei der Sommer/Winter-Umschaltung mitberücksichtigt wird. Die angepaßte, noch um die halbe Hysterese korrigierte Heizgrenze T_HG eignet sich also sehr gut als Sollwert, bei dessen Unterschreitung durch die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T die Heizeinrichtung von Sommer- auf Winterbetrieb umgeschaltet wird.

Um Energie zu sparen, besteht ein gewisses Interesse, möglichst früh von Winter- auf Sommerbetrieb umzuschalten. Dies kann in einer ver besserten Variante dadurch geschehen, daß nicht das Überschreiten des zweiten Sollwertes SW₂ durch die Kennlinie T_A,T, sondern das Überschreiten dieses Sollwertes SW₂ durch die Kennlinie der Außentemperatur T_A als Umschaltkriterium benutzt wird. Der Umschaltaugen blick liegt dann früher bei t₂ statt bei t₁ und die Winterbetriebs zeit W wird dann auf W′ verkürzt (siehe Fig. 10). Die Umschaltung von Winter- auf Sommerbetrieb erfolgt dann je nach gewählter Variante, wenn die Außentemperatur T_A oder die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T die angepaßte, um eine Hysterese korrigierte Heizgrenze T_HG über schreitet.

Die meisten nachfolgend erwähnten Daten- und Rechenwerte sind Digi talwerte, die aus mehreren Bit bestehen. Dementsprechend sind die meisten Verbindungen innerhalb der Fig. 11 bis 14 Bus-Verbindun gen. Wenn im nachfolgenden Text nicht ausdrücklich eine Eindraht-Ver bindung erwähnt ist, dann wird immer das Vorhandensein einer Bus-Ver bindung angenommen. Die wenigen Eindraht-Verbindungen sind in den Fig. 11 bis 14 dick gezeichnet dargestellt.

Der in der Fig. 11 dargestellte Heizkennlinien-Einsteller 11 besteht aus einer Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16, einem Heizgrenzen- Rechner 17, einem Gewichtfaktor-Rechner 18, einem Sehnensteilheit- Rechner 19, einem Sollwert-Rechner 20 und einem Komparator 21. Die analogen Meßwerte der Außentemperatur T_A und der Raum-Istwerttempe ratur T_R,I sowie das aus nur einem Bit bestehende Nutzungsprogramm Pr(t) wird der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 und damit auch dem Heizkennlinien-Einsteller 11 über je eine getrennte Eindraht- Verbindung zugeleitet. Der als digital angenommene Wert der Raum- Sollwerttemperatur T_R,S wird über eine weitere Verbindung der Mess wert-Aufbereitungsschaltung 16 und dem Sollwert-Rechner 20 zugeführt. In der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 werden unter anderem die Werte der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M der Raum temperatur T_R gemäß Gleichung (9) und der gewichteten, kombinierten Außentemperatur T_A,M gemäß Gleichung (17) berechnet, die beide an je einem getrennten Ausgang der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 erscheinen. Derjenige dieser Ausgänge, an dem ΔT_R,M ansteht, ist mit je einem ersten Eingang des Heizgrenzen-Rechners 17 und des Sehnensteilheit-Rechners 19, und derjenige dieser Ausgänge, an dem T_A,M ansteht, ist mit je einem ersten Eingang des Gewichtfaktor- Rechners 18, des Sollwert-Rechners 20 und des Komparators 21 verbun den. Der Ausgang des Heizgrenzen-Rechners 17, an dem die Werte der Heizgrenze T_HG anstehen, ist seinerseits auf je einen zweiten Eingang des Gewichtfaktor-Rechners 18, des Sollwert-Rechners 20 und des Komparators 21 geführt. Der Gewichtfaktor-Rechner 18 berechnet die Werte des Gewichtfaktors K₁ und die Werte des Gewichtfaktors K₂, die einem K₁- bzw. K₂-Ausgang erscheinen. Der K₁- und der K₂-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 ist mit einem zweiten Eingang des Heizgrenzen-Rechners 17 bzw. des Sehnensteilheit-Rechners 19 verbun den. Der Ausgang des letzteren, an dem die Werte der Sehnensteilheit K_S anstehen, ist auf einen dritten Eingang des Sollwert-Rechners 20 geführt, der die Werte der Vorlauf-Sollwerttemperatur T_V,S berechnet, die an seinem einzigen Ausgang erscheinen, der gleichzeitig der Sollwert-Ausgang des Heizkennlinien-Einstellers 11 ist. Am einpoli gen, einzigen Ausgang des Komparators 21 erscheint die Steuerspannung U_H. Dieser Ausgang bildet einen einpoligen zweiten Ausgang des Heiz kennlinien-Einstellers 11.

Die in der Fig. 12 dargestellte Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 besteht aus einem Multiplexer 22, einem Analog/Digital-Wandler 23, einen Demultiplexer 24, einem ersten Zwischenspeicher 25, einem Sollwert/Istwert-Abweichung-Rechner 26, einer ersten Freigabeschal tung 27, einem ersten Addierer 28, einem zweiten Zwischenspeicher 29, einer zweiten Freigabeschaltung 30, einem Speicher 31, einem dritten Zwischenspeicher 32, einem Tiefpaß-Rechner 33, einem vierten Zwischenspeicher 34, einem zweiten Addierer 35 und einem Taktgene rator 36. Die Schaltung des Taktgenerators 36 ist an sich bekannt und besteht in der angegebenen Reihenfolge aus der Kaskadenschaltung eines Rechteckgenerators 37, eines ersten Frequenzteilers 38, eines zweiten Frequenzteilers 39 und eines Decodierers 40, wobei die Ver bindung zwischen den drei ersteren mit Hilfe je einer Eindraht-Ver bindung erfolgt. Der Parallel-Ausgang des ersten Frequenzteilers 38 stellt einen ersten Taktausgang des Taktgenerators 36 dar und ist mit dem Steuereingang des Multiplexers 22 und des Demultiplexers 24 verbunden. Der einpolige Ausgang des Decodierers 40 stellt einen zweiten Taktausgang des Taktgenerators 36 dar und ist über eine Eindraht-Verbindung mit dem Steuereingang der zweiten Freigabeschal tung 30 verbunden. Der Multiplexer 22, der Analog/Digital-Wandler 23 und der Demultiplexer 24 sind in der angegebenen Reihenfolge in Kaskade geschaltet, wobei die Verbindung zwischen den beiden ersteren mit Hilfe einer Eindraht-Verbindung erfolgt. Sie bilden zusammen eine Digitalisierungs-Schaltung 22; 23; 24. Das Nutzungs programm Pr(t) ist mit Hilfe einer Eindraht-Verbindung auf den Steuer eingang der ersten Freigabeschaltung 27 geführt. Der erste Zwischen speicher 25, der Sollwert/Istwert-Abweichung-Rechner 26, die erste Freigabeschaltung 27, der erste Addierer 28, der zweite Zwischen speicher 29, die zweite Freigabeschaltung 30 und der Speicher 31 sind in der angegebenen Reihenfolge über ihren jeweiligen Datenein gang in Kaskade geschaltet und bilden zusammen einen Rechner 41 zur Berechnung der Werte der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M der Raumtemperatur T_R gemäß der Gleichung (9). Der Ausgang des zweiten Speichers 29 ist zusätzlich noch mit einem weiteren Dateneingang des ersten Addierers 28 verbunden, so daß der erste Addierer 28 zusammen mit dem zweiten Speicher 29 einen Akkumulator 28; 29 bildet. Der Digitalwert der Raum-Sollwerttemperatur T_R,S steht an einem weiteren Eingang des Sollwert/Istwert-Abweichung Rechners 26 an. Ein erster Ausgang des Demultiplexers 24 ist mit dem Eingang des Rechners 41 und ein zweiter Ausgang mit dem Eingang des dritten Zwischenspeichers 32 verbunden, dessen Ausgang seiner seits auf je einen ersten Eingang des Tiefpaß-Rechners 33 und des zweiten Addierers 35 geführt ist. Der Ausgang des Tiefpaß-Rechners 33 ist über den vierten Zwischenspeicher 34 mit je einem zweiten Eingang des zweiten Addierers 35 und des Tiefpaß-Rechners 33 ver bunden. An einem dritten Eingang des Tiefpaß-Rechners 33 steht der Digitalwert der Zeitkonstante Z_k an. Der dritte Zwischenspeicher 32, der Tiefpaß-Rechner 33, der vierte Zwischenspeicher 34 und der zweite Addierer 35 bilden zusammen einen Rechner 42 zur Berech nung der Werte der gewichteten, kombinierten Außentemperatur T_A,M gemäß der Gleichung (17). Der Ausgang des Speichers 31 bildet den ΔT_R,M-Ausgang und der Ausgang des zweiten Addierers 35 den T_A,M-Aus gang der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16.

Der Multiplexer 22 tastet, z. B. alle 10 Minuten, abwechselnd die Analogwerte der gemessenen Außentemperatur T_A und der gemessenen Raum-Istwerttemperatur T_R.I ab und führt die Abtastwerte dem gemein samen Analog/Digital-Wandler 23 zu, der sie in Digitalwerte umwan delt. Der Analog/Digital-Wandler 23 ist z. B. ein bekannter "Dual Slope"-Analog/Digital-Wandler. Der Demultiplexer 24 trennt die beiden Arten Meßwerte wieder voneinander und führt einerseits die digi talen Abtastwerte T_R,I,h der Raum-Istwerttemperatur T_R,I dem Rechner 41 zu, wo sie vorübergehend im ersten Zwischenspeicher 25 abgespei chert werden, und führt anderseits die digitalen Abtastwerte T_A,k der Außentemperatur T_A dem Rechner 42 zu, wo sie vorübergehend im dritten Zwischenspeicher 32 abgespeichert werden. Der Taktgenera tor 36 erzeugt durch Frequenzteilung der hohen, durch den Rechteck generator 37 erzeugten Frequenz z. B. ein 10 Minuten-Taktsignal für den Multiplexer 22 und den Demultiplexer 24 sowie z. B. ein 24 Stun den-Taktsignal für die zweite Freigabeschaltung 30. Der Sollwert/Istwert-Abweichung-Rechner 26 berechnet die Sollwert/Istwert-Abwei chungen ΔT_R,h = T_R,S - T_R,I,h der Raumtemperatur T_R, die anschließend während der Nutzungszeiten, mit Hilfe des Akkumulators 28; 29 und der, während der Nutzungszeiten durch das Nutzungsprogramm Pr(t) freigegebenen, ersten Freigabeschaltung 27 akkumuliert werden. Der z. B. nach 24 Stunden gültige, akkumulierte Wert ΔT_R,M wird durch die zweite Freigabeschaltung 30 freigegeben, um anschließend im Speicher 31 abgespeichert zu werden. Der Tiefpaß-Rechner 33 berech net unter Zuhilfenahme des vierten Zwischenspeichers 34 die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T ≃ T_A,T,k gemäß der Gleichung (16). Der zweite Addierer 35 berechnet anschließend die gewichtete, kombinier te Außentemperatur T_A,M gemäß der Gleichung (17), wobei angenommen wird, daß die Gewichtkonstanten p und q bereits innerhalb des zwei ten Addierers 35 gespeichert sind.

In Varianten, wenn z. B. anstelle von T_A,M die Tiefpaß-Außentemperatur T_A,T direkt verwendet wird, kann natürlich der zweite Addierer 35 weggelassen werden. Oder wenn anstelle von T_A,M die Aussentempe ratur T_A verwendet wird, kann der Rechner 42 unter nur Beibehaltung des dritten Zwischenspeichers 32 weggelassen werden.

Die beiden Freigabeschaltungen 27 und 30 enthalten z. B. je soviele zweieingängige Und-Gatter, wie die Digitalwerte Bit enthalten. Er ste Eingänge dieser Und-Gatter sind jeweils miteinander verbunden, um den Steuereingang zu bilden.

Der Heizgrenzen-Rechner 17 und der Sehnensteilheit-Rechner 19 sind identisch aufgebaut und ihre identische schematische Darstellung ist in der Fig. 13 wiedergegeben. Sie bestehen je aus einem Korrek tur-Rechner 43, einem Korrektur-Addierer 44, einem Parameterwert- Speicher 45, einem Zeitabfallfaktor-Speicher 46 und einer Dekremen tierschaltung 47. Der Korrektur-Rechner 43 hat drei Eingänge, wo von dem ersten Eingang von der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 (siehe Fig. 11) die Werte der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung ΔT_R,M der Raumtemperatur T_R, dem zweiten Eingang vom Gewichtfak tor-Rechner 18 (siehe Fig. 11) die Werte des Gewichtfaktors K₁ bzw. K₂ und dem dritten Eingang vom Ausgang des Zeitabfallfaktor-Spei chers 46 die Werte des Zeitabfallfaktors Z₁ bzw. Z₂ zugeführt werden. Der Ausgang des Korrektur-Rechners 43 ist mit je einem Eingang des Korrektur-Addierers 44 und der Dekrementierschaltung 47 verbunden. Der Ausgang der letzteren ist seinerseits über eine Eindraht-Verbin dung auf den Takteingang des Zeitabfallfaktor-Speichers 46 geführt. Der Ausgang des Korrektur-Addierers 44 ist über den Parameterwert- Speicher 45 sowohl mit einem weiteren Eingang des Korrektur-Addierers 44 als auch mit dem Ausgang des Heizgrenzen-Rechners 17 bzw. des Sehnensteilheit-Rechners 19 verbunden.

Der Korrektur-Rechner 43 berechnet jeweils gemäß der Gleichung (10) bzw. (11) die Korrekturwerte ΔT_HG bzw. ΔK_S der Heizgrenze T_HG bzw. der Sehnensteilheit K_S. Der Korrektur-Addierer 44 berech net anschließend gemäß der Gleichung (7) bzw. (8) die neu gelten den Werte der Heizgrenze T_HG bzw. der Sehnensteilheit K_S und spei chert sie im Parameterwert-Speicher 45 ab. Der Zeitabfallfaktor- Speicher 46 ist z. B. ein Rückwärts-Binärzähler. Die Dekrementier schaltung 47 kontrolliert jeweils, ob die Korrekturwerte ΔT_HG bzw. ΔK_S verschieden von Null sind, und erzeugt jedesmal, wenn dies der Fall ist, z. B. einen Dekrementierimpuls an seinem Ausgang. Dadurch wird der Inhalt des Zeitabfallfaktor-Speichers 46, d. h. der dort gespeicherte Wert von Z₁ bzw. Z₂, jeweils um eine Einheit reduziert.

Der in der Fig. 14 dargestellte Gewichtfaktor-Rechner 18 besteht aus einem Außentemperatur-Umrechner 48, einem Digitalkomparator 49, einem Grenzwertdifferenz-Rechner 50, einem ersten Rechner 51, einem ersten Gewichtfaktor-Speicher 52, einer Anfangswert-Freigabeschal tung 53, einem zweiten Rechner 54, einem zweiten Gewichtfaktor-Spei cher 55 und einer Oderschaltung 56. Die Werte der Heizgrenze T_HG werden vom Heizgrenzen-Rechner 17 (siehe Fig. 11) je einem ersten Eingang des Außentemperatur-Umrechners 48, des Digitalkomparators 49 und des Grenzwertdifferenz-Rechners 50 zugeführt. Die Werte der gewichteten, kombinierten Außentemperatur T_A,M werden von der Meßwert-Aufbereitungsschaltung 16 (siehe Fig. 11) je einem zweiten Eingang des Außentemperatur-Umrechners 48 und des Digitalkomparators 49 zugeleitet. Der Digitalwert des niedrigeren Grenzwertes T_L steht an einem dritten Eingang des Digitalkomparators 49 und an einem zweiten Eingang des Grenzwertdifferenz-Rechners 50 an. Der Ausgang des Außentemperatur-Umrechners 48 ist auf je einen ersten Eingang des ersten Rechners 51 und des zweiten Rechners 54 geführt, während der Ausgang des Grenzwertdifferenz-Rechners 50 mit einem zweiten Eingang des ersten Rechners 51 verbunden ist. Ein erster Ausgang des Digitalkomparators 49 ist über eine Eindraht-Verbindung mit einem dritten Eingang des ersten Rechners 51 und dem Steuerein gang der Anfangswert-Freigabeschaltung 53 verbunden. Am Dateneingang der letzteren steht der Digitalwert des Anfangswertes K_2,0 des Ge wichtfaktors K₂ an. Der zweite Ausgang des Digitalkomparators 49 ist über eine weitere Eindraht-Verbindung auf einen zweiten Eingang des zweiten Rechners 54 geführt. Der Ausgang des ersten Rechners 51 ist über den ersten Gewichtfaktor-Speicher 52 mit dem K₁-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 verbunden. Der Ausgang der Anfangswert-Freigabeschaltung 53 ist direkt und der Ausgang des zweiten Rechners 54 über den zweiten Gewichtfaktor-Speicher 55 auf je einen Eingang der Oderschaltung 56 geführt, deren Ausgang den K₂-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 bildet. Die Anfangswert-Freigabeschal tung 53 und die Oderschaltung 56 besteht z. B. aus sovielen zwei eingängigen Gattern, wie die Digitalwerte Anzahl Bit besitzen. Die Gatter der Anfangswert-Freigabeschaltung 53 sind dabei Und-Gatter und diejenigen der Oderschaltung 56 Oder-Gatter. Alle erste Eingänge der Und-Gatter sind zur Bildung des Steuereinganges der Anfangswert- Freigabeschaltung 53 miteinander verbunden.

Der Außentemperatur-Umrechner 48 berechnet T_A,R =T_HG - T_A,M gemäß der Gleichung (5) mit T_A = T_A,M. Der Digitalkomparator 49 ver gleicht T_A,M mit den beiden Grenzwerten T_HG und T_L. Wenn T_HG T_A,M < T_L, dann erscheint am ersten Ausgang des Digitalkompa rators 49 ein Logikwert "1", der den ersten Rechner 51 und die An fangswert-Freigabeschaltung 53 freigibt. Der erste Rechner 51 dient der Berechnung des Gewichtfaktors K₁ gemäß der Gleichung (12), wobei die Differenz (T_HG - T_L) vorher vom Grenzwertdifferenz-Rechner 50 ermittelt wird. Die berechnete Werte des Gewichtfaktors K₁ werden anschließend im ersten Gewichtfaktor-Speicher 52 gespeichert und dem K₁-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 zugeführt. Der Anfangswert K_2,0 des Gewichtfaktors K₂ wird von der freigegebenen Anfangswert- Freigabeschaltung 53 über die Oderschaltung 56 dem K₂-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 zugeleitet. Wenn T_A,M T_L, dann erscheint ein Logikwert "1" am zweiten Ausgang des Digitalkomparators 49 und gibt den zweiten Rechner 54 frei, der dazu dient, den Gewichtfaktor K₂ z. B. gemäß der Gleichung K₂ = 1/T_A,R zu berechnen. Die berechneten Werte des Gewichtfaktors K₂ werden anschließend im zweiten Gewicht faktor-Speicher 55 gespeichert und über die Oderschaltung 56 dem K₂-Ausgang des Gewichtfaktor-Rechners 18 zugeführt.

Der in der Fig. 11 dargestellte Sollwert-Rechner 20 berechnet die Vorlauf-Sollwerttemperatur T_V,S gemäß einer der beiden Gleichungen (2) oder (4), in denen T_R = T_R,S und T_A,R = T_HG - T_A,M gewählt wur den. Der in der Fig. 11 dargestellte Komparator 21 vergleicht die gewichtete, kombinierte Außentemperatur T_A,M mit der angepaßten Heizgrenze T_HG, so daß die an seinem Ausgang erscheinende Steuer spannung U_H beim Über- bzw. Unterschreiten der um eine halbe Hy sterese des Komparators 21 korrigierten Heizgrenze T_HG eine Winter/ Sommer- bzw. eine Sommer/Winter-Umschaltung der Heizeinrichtung veranlaßt. Der Komparator 21 dient somit beiden Umschaltungen ge meinsam.

Mindestens alle vorhandenen Rechner 17, 18, 19, 20, 26, 33, 41, 42, 43, 48, 50, 51 und 54 bzw. Addierer 28, 35 und 44 sowie alle vorhan denen Speicher 25, 29, 31, 32, 34, 45, 46, 52 und 55 können ein Teil eines gemeinsamen digitalen Rechners sein, der z. B. ein Mikrocomputer ist.

Claims

1. Verfahren zur schrittweisen Anpassung einer Heizkennlinie einer Heizeinrichtung an eine Beheizungskennlinie eines Gebäudes, unter Beibehaltung einer vorgegebenen Nichtlinearität der Heizkennlinie, mindestens durch Rotation einer Sehne der Heizkennlinie um einen auf der Heizkennlinie liegenden Rotationspunkt, mit Ermittlung einer mitt leren Sollwert/Istwert-Abweichung einer Raumtemperatur des Gebäudes und mit Messung einer Außentemperatur des Gebäudes, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Außentemperatur (T_A) eine von Fremdwärme (ΔT_F) abhängige Heizgrenze (T_HG) definiert wird, oberhalb derselben die Ordinate der Heizkennlinie immer Null ist, daß eine Koordinate des Rotationspunktes gleich der Heizgrenze (T_HG) gewählt wird, daß für Werte der Außentemperatur (T_A), die zwischen der Heizgrenze (T_HG) und einem niedrigeren Grenzwert (T_L) liegen, zusätzlich noch bei der Anpassung die Heizgrenze (T_HG) verändert wird, daß die Anpaßung dermaßen erfolgt, daß neu geltende Werte (T_HG,l, K_S,l) von Heizgrenze (T_HG) und Sehnensteilheit (K_S) jeweils gleich der Summe von alten, bisher geltenden Werten (T_HG,l-l, K_S,l-l) und von zugehörigen Korrekturwerten (ΔT_HG, ΔK_S) der Heizgrenze (T_HG) und der Sehnensteilheit (K_S) sind, und daß die beiden Korrekturwerte (ΔT_H,G, ΔK_S) je gleich einem Produkt eines Gewichtfaktors (K₁ bzw. K₂), eines Zeitabfallfaktors (Z₁ bzw. Z₂) und der mittleren Soll wert/Istwert-Abweichung (ΔT_R,M) der Raumtemperatur (T_R) gewählt werden, wobei die Werte aller Gewicht- und Zeitabfallfaktoren (K₁, K₂, Z₁, Z₂) unabhängig voneinander verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtfaktor (K₁) des Korrekturwertes (ΔT_HG) der Heizgrenze (T_HG) für Außentemperaturen (T_A), die zwischen der Heizgrenze (T_HG) und dem niedrigeren Grenzwert (T_L) liegen, mit sinkender Außentemperatur (T_A) linear auf Null abnimmt, so daß für Außentemperaturen (T_A) unterhalb des niedrigeren Grenzwertes (T_L) der Korrekturwert (ΔT_HG) der Heizgrenze (T_HG) immer gleich Null ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtfaktor (K₂) des Korrekturwertes (ΔK_S) der Sehnensteilheit (K_S) für Außentemperaturen (T_A), die zwischen der Heizgrenze (T_HG) und dem niedrigeren Grenzwert (T_L) liegen, einen konstanten Wert (K_2,0) besitzt und für Außentemperaturen (T_A) unterhalb des niedri geren Grenzwertes (T_L) hyperbolisch mit sinkender Außentemperatur (T_A) abnimmt, so daß der Gewichtfaktor (K₂) des Korrekturwertes (ΔK_S) der Sehnensteilheit (K_S) für Außentemperaturen (T_A) unterhalb des niedrigeren Grenzwertes (T_L) selber einen Gewichtfaktor besitzt, der umgekehrt proportional zur Außentemperatur (T_A) ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß den beiden Zeitabfallfaktoren (Z₁, Z₂) der Korrekturwerte (ΔT_HG, ΔK_S) unabhängig voneinander jeweils ein, mit einer stei genden Anzahl (m) zugehöriger, von Null unterschiedlicher Korrek turwerte (ΔT_HG, ΔK_S), treppenförmig bis auf einen Minimalwert abnehmender Verlauf zugeordnet wird, wobei die Anzahl (m) von Null unterschiedlicher Korrekturwerte ab Inbetriebsetzung der Heizeinrich tung gezählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß anstelle der Außentemperatur (T_A) eine gewichtete, kom binierte Außentemperatur (T_A,M) als Entscheidungsparameter verwen det wird, wobei die gewichtete, kombinierte Außentemperatur (T_A,M) gleich einer Summe einer gewichteten Außentemperatur (T_A) und einer gewichteten Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T) ist und die Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T) einen über einen vorbestimmten Zeitbereich ermittelten, gewichteten Mittelwert der Außentemperatur (T_A) dar stellt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T) die Außentemperatur (T_a) periodisch abgetastet wird, daß der ab einer k-ten Abtastung geltende, gewichtete Mittelwert T_A,T,k mit der Formel berechnet wird, wobei Z_K eine Zeitkonstante, T_A,k der k-te Abtastwert der Außentemperatur (T_A) und T_A,T,k-l ein seit der vorhergehenden, (k-l)-ten Abtastung geltender, gewichteter Mittelwert ist, und daß die Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T) gleich demjenigen gewichteten Mittelwert (T_A,T,k) gewählt wird, der nach der letzten, während des vorbestimmten Zeitbereichs erfolgten Abtastung gültig ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßte, noch um eine Hysterese korrigierte Heizgrenze (T_HG) ein Sollwert ist, bei dessen Unterschreitung durch die Tiefpaß- Außentemperatur (T_A,T) die Heizeinrichtung von Sommer- auf Winter betrieb und bei dessen Überschreitung durch die Außentemperatur (T_A) oder durch die Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T) die Heizeinrich tung von Winter- auf Sommerbetrieb umgeschaltet wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens aus einer Meßwert-Aufbereitungsschaltung (16), einem Heizgrenzen-Rechner (17), einem Gewichtfaktor-Rechner (18), einem Sehnensteilheit-Rech ner (19) und einem Sollwert-Rechner (20) besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwert-Aufbereitungsschaltung (16) mindestens eine Digitalisie rungs-Schaltung (22; 23; 24), einen Rechner (41) zur Berechnung der Werte der mittleren Sollwert/Istwert-Abweichung (ΔT_R,M) der Raumtemperatur (T_R) und einen Taktgenerator (36) enthält.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwert-Aufbereitungsschaltung (16) noch zusätzlich einen Tiefpaß- Rechner (33) mit Zwischenspeichern (32, 34) enthält zur Berechnung der Werte einer Tiefpaß-Außentemperatur (T_A,T).

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwert-Aufbereitungsschaltung (16) noch zusätzlich einen Rechner (42) enthält zur Berechnung der Werte einer gewichteten, kombinierten Außentemperatur (T_A,M).

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Heizgrenzen-Rechner (17) und der Sehnensteilheit- Rechner (19) je aus einem Korrektur-Rechner (43), einen Korrektur- Addierer (44), einem Parameterwert-Speicher (45), einem Zeitabfall faktor-Speicher (46) und einer Dekrementierschaltung (47) besteht.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der Gewichtfaktor-Rechner (18) aus einem Außentemperatur-Umrechner (48), einem Digitalkomparator (49), einem Grenzwert differenz-Rechner (50), einem Rechner (51) zur Berechnung eines ersten Gewichtfaktors (K₁), einem Rechner (54) zur Berechnung eines zweiten Gewichtfaktors (K₂), zwei Gewichtfaktor-Speichern (52, 55), einer Anfangswert-Freigabeschaltung (53) und einer Oderschaltung (56) besteht.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich ein gemeinsamer Komparator (21) für eine Sommer/Winter- bzw. Winter/Sommer-Umschaltung vorhanden ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens alle vorhandenen Rechner (17, 18, 19, 20, 33, 41, 42, 43, 48, 50, 51 und 54) bzw. Addierer (44) sowie alle vorhandenen Speicher (32, 34, 45, 46, 52 und 55) ein Teil eines gemeinsamen digitalen Rechners sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame digitale Rechner ein Mikrocomputer ist.