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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der temperatur
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in zu temperierenden Räumen Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten
übergeordenten Erfindungs-Gedanken ein Verfahren zur Regelung der Temperatur in
zu temperierenden Räumen durch Heizkörper oder Kühleinrichtungen, bei welchem über
an diesen vorgesehene automaitsch wirkende Drosseleinrichtungen der in den jeweiligen
Heizkörper bzw. die jeweilige Kühleinrichtung eintretende Massenstrom des Wärmeträgermediums
in Abhängigkeit der Raum-Ist-lemperatur von einer Raum-Soll-Temperatur
geregelt
und dem Wärmeträgermedium die Wärme- bzw. Kälteenergie über einen Wärmetauscher
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers zugeführt wird, der primärseitig beispielsweise nach
Art eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Heizkessels unmittelbar oder beispielsweise
nach Art einer verbrennungsmotorisch betriebenen Wärmepumpe oder Kältemaschine oder
einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Sorptionswärmepumpe oder Sorptionskältemaschine
mittelbar über ein offenes Zuführungssystem mit Betriebsenergie gespeist wird, indem
ein Teil der zugeführten Betriebsenergie als Rauch- bzw. Abgas dieses offene Zuführungssystem
verläßt, und ist gemäß einem zweiten übergeordneten Erfindungsgedanken auf eine
Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in zu temperierenden Räumen durch über Vorlauf-
und Rücklaufleitungen für ein Wärmeträgermedium mit einem Wärmeerzeuger verbundene
Heizkörper oder mit einem Kälteerzeuger verbundene Kühleinrichtungen mit an diesen
vorgesehenen automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen, mittels derer der in den
jeweiligen Heizkörper bzw.
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die jeweilige Kühleinrichtung eintretende Massenstrom des Wärmeträgermediums
in Abhängigkeit der Raum-Ist-Temperatur von einer Raum-Soll-Temperatur regelbar
ist, mit einem Wärme- bzw. Kälteerzeuger mit einem Wärmetauscher, der primärseitig
beispielsweise nach Art eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Heizkessels unmittelbar
oder beispielswei= nach Art einer verbrennungsmotorisch betriebenen Wärmepumpe oder
Kältemaschine oder einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Sorptionswärmepumpe
oder Sorptionskältemaschine mittelbar über ein offenes Zuführungssystem mit Betriebsenergie
speisbar ist, indem ein Teil der zugeführten Betriebsenergie als Rauch- bzw. Abgas
dieses offene Zuführungssystem verläßt, gerichtet, die sich vorzugsweise zur Durchführung
des Verfahrens nach dem ersten übergeordneten Erfindungsgedanken eignen soll.
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Hierbei umfaßt der Begriff des Temperierens sowohl das Heizen als
auch das Kühlen von Räumen, welche ihrerseits Aufenthaltsräume für Menschen oder
Tiere oder aber auch Lagerräume für empfindliche Güter oder Maschinen bzw. Apparaturen,
wie beispielsweise Computer oder
dergleichen, oder aber auch Räume
sein können, in denen bestimmte Behandlungen an toter Materie oder aber auch an
Lebewesen, wie beispielsweise Bakterien- oder Virenkulturen oder dergleichen, vorgenommen
werden sollen, die in solchen Fällen üblicherweise als Zuchträume bezeichnet werden.
Entsprechend werden solche Räume entweder durch mit einem Wärmeerzeuger verbundene
Heizkörper oder aber durch mit einem Kälteerzeuger verbundene Kühleinrichtungen
temperiert, wobei diese Heizkörper oder Kühleinrichtungen jeweils mit automatisch
wirkenden Drosseleinrichtungen für den in sie eintretenden Massenstrom des Wärmeträgermediums
ausgerüstet sind.
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Bei zu beheizenden Aufenthaltsräumen für Menschen wird bislang die
Temperatur in diesen durch Steuerung der Temperatur des Wärmeträgermediums im Heizungsvorlauf
(Vorlauftemperatur) einerseits und durch Regelung der Raumtemperatur andererseits
beeinflußt. Die Anpassung der Vorlauftemperatur des Heiznetzes an den Wärmebedarf
eines zu beheizenden Raumes oder eines Hauses erfolgt durch eine sogenannte außentemperatur-
oder witterungsgeführte Vorlauftemperatursteuerung, bei der in Abhängigkeit von
der durch einen Außentemperaturfühler erfaßten Außentemperatur mit Hilfe einer als
"Heizkurve" bezeichneten Heizkennlinie die entsprechende Vorlauftemperatur gewählt
wird. Hierbei ist man bemüht, die Heizkennlinie jedem Fall so zu legen, daß sämtliche
automatischen Drosseleinrichtungen der an das Heiznetz angeschlossenen Heizkörper
in ihrem Regelbereich arbeiten.
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Daraus ergeben sich aber erhebliche Abweichungen zwischen der Sollkennlinie
und der vom Heizungsinstallateur eingestellten Kennlinie.
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Erfahrungsgemäß pflegt nämlich der Heizungsinstallateur, da einerseits
die nichtlineare Abhängigkeit der Außentemperatur von der Vorlauftemperatur nur
durch eine Schar von Heizkennlinien wiederzugeben ist, wobei ihm der individuelle
Zusammenhang von Außentemperatur und Vorlauftemperatur nicht bekannt ist, und andererseits
auch noch weitere heizungsanlagenspezifische und/oder durch die Eigenheiten des
zu beheizenden Raumes bzw. Hauses als Gesamtheit einer Vielzahl von Räumen bedingte
Einflußgrößen zu berücksichtigen sind, vorsorglich eine hohe Kennlinie zu wählen,
um sicherzustellen, daß
die Vorlauftemperatur ausreichend hoch
ist, um auch unter extremen Betriebsbedingungen, die einerseits durch extreme Schwankungen
der Außentemperatur und andererseits durch extreme Anforderungen an die Raumtemperatur
und nicht zuletzt durch ihm 5m einzelnen nicht bekannte ungünstige Eigenschaften
des die zu beheizenden Räume bildenden Gebäudes und/oder der Heizungsanlage insbesondere
bezüglich Wärmeverlusten durch Wärmeableitung und/oder -abstrahlung einerseits und/oder
Wärmeaufnahme durch beispielsweise Sonneneinstrahlung andererseits, und zwar dies
möglicherweise auch noch gleichzeitig bezüglich unterschiedlich gelegener Räume,
bedingt sein können, die gewünschten Raumtemperaturen zu gewährleisten. Abgesehen
davon, daß somit das Einschätzen der Art der benötigten Heizkennlinie dem Heizungsinstallateur
überlassen bleibt und damit ungeachtet einer etwaigen Möglichkeit nachträglicher
Korrekturnachstellung hinsichtlich seiner Güte allein von dessen individueller Erfahrung
abhängt, ist erfahrungsgemäß auf diese Weise nicht einmal eine brauchbare Annäherung
an eine den tatsächlichen individuellen Verhältnissen gerecht werdende Sollkennlinie
erreichbar, vielmehr sind häufig sogar beträchtliche Fehler durch falsches Einschätzen
der Steilheit der Kennlinienkurve und deren Nullpunktes die Folge.
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Ein weiterer Mangel ist die schlechte Einstellsystematik. Abgesehen
davon, daß häufig eine Anpassung der Heizkennlinie an die Gegebenheiten im über
die Heizungsanlage mit Wärmeenergie bedienten Verbraucherkreis gar nicht möglich
ist, ist für die Einstellung der jeweiligen Heizkennlinie die Kenntnis der Verhaltensweise
der gesamten Heizungsanlage in bezug auf die Abhängigkeit ihrer einzelnen Betriebsparameter
von den relevanten äußeren Einflussgrößen über mindestens zwei Heizperioden, d.
h. zwei bis drei 3ahre unerläßlich.
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Hierdurch gestaltet sich die Optimierungsanpassung der Heizkennlinie
schwierig und langwierig, und die nachteiligen Folgen hiervon sind unnötig hohe
Stillstands- und Abstrahlungsverluste sowohl des Wärmeerzeugers, z. B. eines Heizkessels,
als auch der Rohrleitungen des Heiznetzes. Nachteilig ist ferner, daß außentemperaturunabhängige
Einflußgrößen, wie beispielsweise die Lüftungsgewohnheiten der Bewohner, die Sonneneinstrahlung
durch Fensterflächen oder die
Abwärme elektrischer Geräte, wie
z. B. von Kühlschränken, Elektroherden oder Kopiergeräten oder dergleichen, bei
bekannten witterungsgeführten Vorlauftemperatursteuerungen selbst bei verhältnismäßig
präzise eingestellten Heizkennlinien systembedingt nicht berücksichtigt werden können.
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Es ist ersichtlich, daß es sich bei solchen bekannten Vorlauftemperatursteuerungen
bezüglich der Raumtemperatur um reine Steuerungen handelt, da eine Rückmeldung der
Raumtemperatur fehlt.
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Im Rahmen der individuellen Raumtemperaturregelung hat man daher zur
individuellen Beeinflussung der Raumtemperatur in den einzelnen Räumen den Heizkörpern
jeweils eine automatisch wirkende Drosseleinrichtung zugeordnet, die den in den
jeweiligen Heizkörper eintretenden Massenstrom des Wärmeträgermediums in Abhängigkeit
der Raum-lst-Temperatur von einer Raum-Soll-Temperatur regelt. Diese selbsttätig
wirkenden Drossel einrichtungen können als Kombination eines Heizkörperventils mit
auf dieses wirkendem Regelgerät mit Sollwertgeber, Temperaturfühler und Regler ausgebildet
sein, es haben jedoch hierfür zusammenfassend als Heizkörperthermostat bezeichnete
thermostatische Heizkörperventile weitverbreiteten Anklang gefunden, die meist als
Dehnstoffregler oder aber als Dehnkörperregler mit einem als gekapselter und gasgefüllter
Wellrohrkörper ausgebildeten Dehnkörper ausgeführt sind. Diese automatisch wirkenden
Drosseleinrichtungen regeln zwar jeweils selbsttätig die Raumtemperatur, wobei der
Massenstrom des den jeweiligen Heizkörper durchfließenden Wärmeträgermediums selbst
eine Funktion der Regelabweichung, der Vorlauftemperatur, des in der gesamten Heizungsanlage
herrschenden Drucks und nicht zuletzt auch spezieller Kenngrößen des Thermostatventils
ist, sie sind jedoch proportional wirkende Regler und können die Raumtemperatur
wegen der bleibenden Regelabweichung in der Größenordnung von in ungünstigen Fällen
sogar bis zu 6 K nur ungenau auf den gewünschten Temperaturwert einregeln. Diese
treten systembedingt dann auf, wenn die empirisch gewählte Heizkurve aufgrund ungünstiger
Auslegung oder Wahl oder aufgrund von Fremdeinflüssen
nicht dem
tatsächlichen Angebot an Wärmeenergie entspricht.
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Dies führt nicht selten zu dem Bedürfnis, lüften zu müssen, das seinerseits
wieder zu erfahrungsgemäß nicht unerheblichen Energieverlusten zu führen pflegt.
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Bei mit Messung des Gesamtmassenstroms arbeitenden Heizungsanlagen
hat man für den Sonderfall kontinuierlich dem Heizungsvorlauf zugeführten Wärmeträgermediums
versucht, von der Führung über die Außentemperatur und der Auswahl einer anlagenspezifischen
Heizkennlinie unabhängig zu werden. Hierfür hat man im Gegensatz zu älteren außentemperatur-
bzw. witterungsgeführten Raumtemperatursteuerungen, bei denen die Vorlauftemperatur
des Wärmetragermediums gemessen und als Regelgröße dem Regler aufgeschaltet wurde,
während die Führungsgröße entweder von Hand eingestellt oder in Abhängigkeit von
der Außentemperatur geführt wurde, die Vorlauftemperatur zur Stellgröße für den
Regler gemacht, während die Regel größe der Gesamtmassenstrom im Verbraucherkreis
der Heizungsanlage ist. Dabei wirkt das Stellsignal des Durchflußreglers entweder
auf das Stellglied für die Energiezufuhr zum Wärmeerzeuger oder auf einen Mehr-Wege-Mischer,
der in bekannter Weise den Anteil des vom Wärmeerzeuger kommenden hocherhitzten
Wärmeträgermediums in dem vom Kesselkreislauf getrennten Verbraucherkreslauf so
einstellt, daß eine vorgegebene Vorlauftemperatur aufrecht erhalten wird.
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Hierbei handelt es sich zwar erstmalig bereits'um eine echte Regelung
der Raumtemperatur, da die sich im Zuge der durch Veränderung der Vorlauftemperatur
des vom Wärmeerzeuger abgegebenen Wärmeträgermediums oder der Veränderung des Anteils
desselben am im Verbraucherkreislauf zirkulierenden Wärmeträgermedium erfolgenden
Veränderung der Energiezufuhr zum Verbraucherkreislauf einstellende Veränderung
des Gesamtmassenstroms des Wärmeträgermediums als Rückmeldegröße benutzt wird, um
die Abweichung des Gesamtmassenstroms von seinem vorgegebenen Sollwert (Regeldifferenz
des Gesamtmassenstroms) zu eliminieren.
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Diese bekannte Art der Regelung weist jedoch eine Zahl von gravierenden
Nachteilen auf: Sie ist auf Heizungsanlagen mit kontinuierlicher Zufuhr der Wärmeleistung
zum im Heizungsvorlauf der Heizanlage befindlichen Wärmeträgermedium beschränkt,
deren Verbreitung jedoch beschränkt ist.
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Für die weit verbreiteten Heizungsanlagen mit diskontinuierlich arbeitendem
Wärmeerzeuger, der dann beispielsweise als Heizkessel mit im Ein-Aus-Betrieb arbeitendem
öl- bzw. gasbefeuertem Brenner oder einer entsprechend betriebenen elektrischen
Heizeinrichtung oder als diskontinuierlich betriebene Wärmepumpe ausgebildet sein
kann, ist diese bekannte Regelung ungeeignet, da für Ein-Aus-Betrieb stets zwei
Schaltpunkte, nämlich ein Einschalt- und ein Ausschaltpunkt, gegeben sein müssen,
diese bekannte Art der Regelung jedoch nur eine Führungsgröße in Form des vorgegebenen
Sollwertes des Gesamtmassenstroms zur Verfügung hat.
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Weiterhin ist diese bekannte Regelung nicht dafür geeignet, stark
unterschiedliche Wärmeanforderungen in einzelnen Räumen zu erfüllen, wie beispielsweise
in einem bestimmten Raum über den bzw. die diesem zugeordneten Heizkörper eine besonders
hohe Teriperatur im Sinne eines Komfortbetriebes aufrechtzuerhalten, während andere
Räume auf -vergle.ichsweise sehr niedriger Temperatur zu halten sind. Zwar haben
die automatischen Drosseleinrichtungen der den einzelnen Räumen zugeordneten Heizkörper
jeweils eigene Sollwertgeber für die jeweilige Raumtemperatur, jedoch kann erfahrungsgemäß
eine Regelung dieser bekannten Art nicht einen Heizbetrieb optimal fahren, bei dem
in einem Raum oder einer Vielzahl von Räumen eine sehr hohe Temperatur und in einem
anderen Raum oder einer Vielzahl solcher anderer Räume davon wesentlich unterschiedliche
niedrigere Temperaturen aufrecht erhalten werden sollen, da bei dieser bekannten
Regelung zwar eine Einstellbarkeit des Sollwertes, nicht aber eine werkseitige und
schon gar nicht eine durch den Benutzer vorzunehmende Umschaltung auf verschiedene
Betriebszustände vorgesehen ist. Das führt dazu, daß in einem solchen Falle von
Auslegung für beispielsweise normaler
Wärmeanforderung entsprechenden
Betrieb, der stets eine Begrenzung der in einem beliebigen zu beheizenden Raum maximal
erzielbaren bzw.
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auf rechterhaltba ren Raumtemperatur zur Folge hat, zwar in einem
gewissen Rahmen, der durch die Stellspanne der einzelnen Sollwertgeber für die Raumtemperatur
vorgegeben ist, die Raumtemperatur in den einzelnen Räumen unterschiedlich gehalten
werden kann, jedoch es in einem solchen Falle nicht möglich ist, einen Raum oder
mehrere Räume auf sehr hoher Temperatur zu halten (Komfortbetrieb für diesen Raum
bzw. diese Räume), wie das beispielsweise im Wohnbereich für Zimmer mit kranken
oder rekonvaleszenten Benutzern oder im industriellen Bereich für spezielle Zuchträume
mit Brutfunktion der Fall sein kann. Wird hingegen diese bekannte Regelung für solchen
Komfortbetrieb ausgelegt, so ergeben sich aufgrund der verhältnismäßig hohen Vorlauftemperatur
des Wärmeträgermedium verhältnismäßig hohe Verluste des gesamten Heizungssystems
durch Wärmeableitung und -abstrahlung. Eine Auslegung für ein als Sparbetrieb zu
bezeichnendes Betriebsverhalten ist bei dieser bekannten Regelung nicht sinnvoll,
da dadurch die in den einzelnen Räumen erzielbare Raumtemperatur noch weiter begrenzt
wird. Eine im Interesse einer weitestgehenden Universalität der Anpassungsmöglichkeiten
an anlagen- und/oder bauspezifische sowie klimazonen- und/oder ortslagenbedingte
und besonders auch benutzerspezifische Parameter wünschenswerte Umschaltung von
einer Betriebsart, die zwar höhere Wärmeverluste in Kauf nimmt, dabei aber in einem
Raum oder mehreren oder allen Räumen die Aufrechterhaltung einer wesentlich höheren
Temperatur ermöglicht, auf einen beispielsweise als Nachtabsenkungs- oder Frostschutzbetrieb
zu bezeichnenden Betrieb, der in Zeiten geringen Wärmebedarfs in den betreffenden
Räumen minimale Wärmeverluste garantiert, mit oder ohne eine oder mehrere zwischengeschaltete
Betriebsstufe(n) ist bei dieser bekannten Regelung nicht möglich.
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Nachteilig hinzu kommt weiterhin, daß ungeachtet des ausgelegten Betriebszustandes
diese bekannte Art der Regelung trotz ihrer lediglich kontinuierlich möglichen Betriebsweise
notwendigerweise eine verhältnismäßig große Zahl von Regeleingriffen zur Folge hat,
um den
Gesamtmassenstrom als Führungsgröße auf Konstanz zu regeln.
Dies gilt insbesondere für aufgrund beispielsweise äußerer Einflüsse oder vom Benutzer
veranlaßte schnelle Änderungen der Führungsgröße selbst und/oder der Regelabweichung
von dieser. Je größer aber die Zahl von Regeleingriffen ist, desto mehr wird erfahrungsgemäß
die gesamte Regel vorrichtung einschließlich besonders auch der Stellglieder derselben
in Form der je nach Auslegung der Anlage mit Heizkessel oder Wärmepumpe oder Wärmetauscherstation
als Wärmeerzeuger erforderlichen Brenner bzw. Kompressoren bzw. elektrischen Heizelemente
bzw.
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Verdampferventile bzw. Uberströmventile bzw. Absperr- oder Regelventile
für die Zuführung des Primärenergieträgermediums verschleißmäßig belastet und dadurch
die Lebensdauer dieser einzelnen Komponenten ungünstig beeinflußt, zumindest jedoch
die Intervall zeit zwischen notwendigen Inspektionen bzw. Wartungen nicht unerheblich
nachteilig verkürzt. Außerdem ist auch bei Regeleingriff in eine mit kontinuierlicher
Einspeisung der Wärmeleistung in den Heizungsvorlauf arbeitende Heizungsanlage mit
steigender Zahl solcher Regeleingriffe eine vermehrte Belastung der Umwelt mit Schadstoffimmissionen
zu erwarten.
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Soweit bei Kühlanlagen, die eine Vielzahl von Räumen auf unterschiedlichen
Kühltemperaturen zu halten haben, wie das beispielsweise bei Kühlanlagen für Lagerhäuser
oder Großmärkte oder dergleichen der Fall sein kann, der bzw. die Kompressor(en)
des Kältemaschinenkreislaufs als Teil des Kälteerzeugers desselben nicht in üblicher
Weise über Hochdruck- und/oder Niederdruckpressostaten betrieben werden, während
die die einzelnen Kühl räume, beispielsweise einen Raum für die Frischhaltung von
Obst und Gemüse, ferner einen Raum für Salate und Aufschnitt sowie ferner einen
Raum für Fleisch oder Fisch und schließlich möglicherweise auch noch einen Raum
für Tiefkühlkost, auf der jeweils erforderlichen Temperatur haltenden, für tiefere
Raumtemperaturen meist mit einem oder mehreren Verdampfergebläse(n) ausgestatteten
Kühleinrichtungen jeweils über einen eigenen Verdampfungsdruckregler auf Aufrechterhaltung
konstanter vorbestimmter Raumtemperatur geregelt werden, gelten die
vorstehend
für eine Heizungsanlage gattungsgemäßer Art dargelegten Gesichtspunkte in noch schwerwiegenderem
Maße für Kühlen. Dies hat seinen prinzipiellen Grund darin, daß Kälteerzeuger, wenn
sie als gas- und/oder dieselmotorisch betriebene Kompressions- oder als Absorptionskältemaschinen
ausgeführt sind, eine Leistzungszahl bzw.
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ein Wärmeverhältnis von 0,4 bis 0,6 haben, während entsprechende Wärmeerzeuger
eine Leistungszahl bzw. ein Wärmeverhältnis haben, die bzw. das prinzipiell um 1
größer ist. Das aber bedeutet, daß grundsätzlich eine Wärmepumpe immer einen besseren
Wärmewirkungsgrad hat als eine Kältemaschine einen Kältewirkungsgrad, bei der die
in Form von Kälteleistung abgegebene Leistung bezogen auf den Energieeinsatz immer
kleiner ist. Entsprechend ist die Erzeugung von Kälteleistung grundsätzlich sehr
viel kostspieliger als die von Wärmeleistung.
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Anzustreben ist daher aus energetischer Sicht für Kühlbetrieb eine
möglichst hohe Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums bei möglichst hohem Gesamtmassendurchsatz
desselben, um die gewünschte niedrige Raumtemperatur zu erreichen oder zu erhalten.
Führung der Vorlauftemperatur des in einer Kühlanlage befindlichen Wärmeträgermediums
über die Außentemperatur ist somit genauso wenig optimal, wie eine Führung der Vorlauftemperatur
des Wärmeträgermediums einer Heizungsanlage über die Außentemperatur, wie vorstehend
erläutert.
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Wenn nämlich die Außentemperatur eine zu niedrige Vorlauftemperatur
in der Kühlanlage vorschreibt, müßten die automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen
zu stark drosseln, so daß sich für den Kälteerzeuger ein zu hoher Betriebsenergie-Einsatz
ergibt, ud zwar dies ganz abgesehen davon, daß unterhalb gewisser Temperaturen des
im Kühlbetrieb arbeitenden Wärmeträgermediums bei Raumkühlung eine Luftenfeuchtung
zu zusätzlichem Energieaufwand und entsprechenden nicht unerheblichen Kosten führt,
prinzipiell auch deshalb, weil die Leistungszahl bzw. das Wärmeverhältnis des Kälteerzeugers
bei tiefen Wärmeträgermediums-Temperaturen (Kühlmitteltemperaturen) und hohen Außentemperaturen
in gleicher Weise abfällt wie die Leistungszahl bzw. das Wärmeverhältnis einer Wärmepumpe
einer Heizungsanlage bei tiefen Außentemperaturen und hoher Vorlauftemperatur. Es
würde also
ein gleiches Maß an Verschlechterung der Leistungszahl
bzw. des Wärmeverhältnisses, das für eine Wärmepumpe allenfalls noch tolerierbar
ist, für eine Kältemaschine zu untragbaren Verhältnissen führen. Sogar für einen
mit Gas oder Öl oder elektrischer Energie betriebenen Kessel wäre ein schlechterer
Wirkungsgrad aus Energie- und Kostensicht eher tolerierbar als für eine Kältemaschine.
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Es ist ersichtlich, daß sich gerade aufgrund dieses prinzipiellen
Unterschiedes des Kühl verfahrens gegenüber dem Beheizen von Räumen alle vorstehend
für Heizen als nachteilig erläuterten Verhältnisse für Kühlen noch in jeder Hinsicht
ungünstiger auswirken.
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Einen Weg zur Vermeidung dieser beschriebenen bekannten Nachteile
der witterungsgeführten Außentemperatursteuerung hat man in sogenannten Raumtemperaturkorrekturaufschaltungen
gesehen. Bei diesen wird in einem Referenzraum ein Raumthermostat vorgesehen, der
die allen herrschenden Einflüssen unterliegende Raum-Ist-Temperatur desselben mißt
und dafür sorgt, daß dann, wenn in diesem Referenzraum die Raum-Soll-Temperatur
erreicht oder überschritten wird, die Vorlauftemperatur durch Ausschalten des Kessels
zurückgenommen wird, während andererseits ein Einschaltsignal für den Kessel von
diesem Raumthermostaten her so lange bestehen bleibt, wie eine Differenz zwischen
,Raum-Ist-Temperatur und Raum-Soll-Temperatur dieses Referenzraumes gemessen wird.
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Abgesehen von den durch das Erfordernis einer zusätzlichen Verkabelung
zwischen Referenzraumthermostat und Kessel steuerung (Vorlauftemperatur-Steuerung)
bedingten Unannehmlichkeiten bezüglich Arbeitsaufwand und/oder benötigter Montagezeit
und/oder Schmutzanfall und insbesondere auch aus allen angesprochenen anderen Gesichtspunkten
nicht unbeträchtlichen Kosten ist eine solche Raumtemperaturkorrekturaufschaltung
auch aus im eigenen System liegenden Gründen unbefriedigend. Einerseits nämlich
ist bereits das Maß der jeweiligen Änderung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit
von der Abweichung der Referenzraum-Ist-Temperatur von der Referenzraum-
Soll-Temperatur
nicht anders als nur empirisch zu wählen, unterliegt also grundsätzlich der Möglichkeit
nicht unbeträchtlicher Fehler bereits in der Wahl der Abhängigkeit der Vorlauftemperatur
von der genannten Referenzraum-Temperatur-Abweichung, und zum anderen steht man
vor der praktisch kaum lösbaren Schwierigkeit der Auswahl des Referenzraums selbst.
Wird nämlich, was aus Gründen der Sicherstellung ausreichenden Wärmeenergienachschubs
zu allen anderen Räumen zu empfehlen wäre, als Referenzraum ein im allgemeinen verhältnismäßig
kühler Raum bzw. ein Raum mit vergleichsweise hohem Wärmeverlust gewählt, so wird
einerseits die Vorlauftemperatur für den Einzelbedarf der anderen - insbesondere
aus Gründen der beschriebenen Fremdeinflüsse wärmeren - Räume zu hoch gewählt und
lassen sich praktisch in jenen Räumen die dort auftretenden Fremdeinflüsse nicht
nutzen, um die Vorlauftemperatur abzusenken. Wird hingegen als Referenzraum ein
verhältnismäßig warmer Raum bzw. ein Raum mit verhältnismäßig geringem Wärmeverlust
gewählt, so ist es nicht auszuschließen, daß insbesondere aufgrund von Fremdeinflüssen
der beschriebenen Art, möglicherweise aber auch außentemperatur- bzw. witterungsbedingten
Einflüssen, wie beispielsweise eines Kälteinbruchs, die anderen Räume unterversorgt
werden. Ein solcher Zustand ist natürlich höchst unerwünscht und ermöglicht im übrigen
gleichfalls nicht die individuelle Berücksichtigung der genannten außentemperatur-
bzw. witterungsunabhängigen Fremdeinflüsse. In beiden Fällen ist die notwendige
Folge eine systembedingt nicht vermeidbare Wärmeenergievergeudung.
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Diese Probleme einer sich somit allenfalls für Beheizung grundsätzlich
relativ gleichmäßig warmer Räume oder einer extrem geringen Zahl unterschiedlich
warmer Räume eignenden Raumtemperaturkorrekturaufschaltung bekannter Art werden
noch gravierender, wenn es gilt, das Heizungsverhalten für eine Vielzahl von Raumgesamtheiten,
wie beispielsweise der jeweils mehrere Räume unterschiedlicher Temperaturanforderungen
aufweisenden Wohnungen eines Mehrfamilienhauses, in dem angesprochenen Sinne zu
optimieren. Hier nämlich stellt sich zusätzlich das Problem, welche der Wohnungen
einen Referenzraum erhalten
soll oder, wenn jede einen Referenzraum
für sich erhalten sollte, welcher der einzelnen Referenzräume hinsichtlich seiner
Raum-Soll-Ist-Temperatur-Abweichung Vorrang haben soll. Abgesehen davon, daß eine
solche Korrekturaufschaltung eine höchst aufwendige und kostenintensive Vorranglogik
benötigen würde, könnte sie die in sie zu setzenden Erwartungen praktisch kaum erfüllen,
weil dies zur Voraussetzung hätte, daß bereits vorab eine Einigung über das zulässige
Maß der Referenzraum-Soll-Ist-Temperatur-Abweichung getroffen wurde. Ist dies nämlich
nicht der Fall, so muß aus den gleichen Gründen, wie vorstehend für den Fall einer
einzigen Wohnung mit mehreren Räumen erläutert, eine Vorabentscheidung darüber getroffen
werden, ob der auf die geringste oder der auf die größte Soll-Ist-Temperatur-Abweichung
eingestellte Referenzraum die Führungsfunktion für die Veränderung der Vorlauftemperatur
übernehmen soll. Unter diesen Umständen aber wird es für die überwiegende Art und
Zahl von Einsatzfällen eher zu empfehlen sein, auf eine solche Raumtemperaturkorrekturaufschaltung
überhaupt zu verzichten.
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Angesichts dieser vielfältigen Schwierigkeiten hat man bereits auf
unterschiedliche Weise versucht, eine echte Regelung der Wärmeenergie-Zufuhr in
Abhängigkeit vom Bedarf zu verwirklichen. Hierfür hat man versucht, aus einzelnen
für das Betriebsverhalten des Heizungsvorganges bestimmenden Größen, wie beispielsweise
der Rücklauftemperatur zusätzlich zur schon immer als Steuerungsgröße benutzten
Vorlauftemperatur und/oder der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur gegebenenfalls
unter weiterer Berücksichtigung in ihrer Größe und Einflußsystematik willkürlich
angenommener Einflußgrößen, wie der einen oder anderen der vorstehend genannten
außentemperatur- bzw. witterungsunabhängigen Fremdeinflußgrößen, Gesetzmäßigkeiten
zu abstrahieren, von denen zu erwarten ist, daß sie mit möglichst guter Genauigkeit
die sich bei natürlichem Verhalten der Heizungsanlage einstellenden Verhältnisse
weitestgehend annähern.
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Zu diesem Zwecke wurde für den speziellen Sonderfall einer mit einem
Heizkessel mit im Ein-Aus-Betrieb arbeitendem Brenner und dem Kessel nachgeschaltetem
Mischer betriebenen Heizungsanlage versucht, durch vereinfachende Annahmen einen
mathematischen Algorithmus aufzustellen, der für die Behandlung in einem Mikrocomputer
so geeignet ist, daß mittels dessen die Mischerstellung geregelt werden kann, wobei
dieser Algorithmus mit lediglich Temperaturwerten auskommt, die einfach im Betrieb
zu messen sind. Dieser Algorithmus soll, um eine Möglichkeit zu schaffen, in Abhängigkeit
von der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur Einfluß auf die Mischerstellung
und damit die in das Heizungssystem eingespeiste Wärmeleistung nehmen zu können,
dem Produkt aus einer Konstanten, der Differenz von Vorlauf- und Raum-Ist-Temperatur
sowie der Differenz von Raum-Soll-Temperatur und Raum-Ist-Temperatur entsprechen.
Abgesehen davon, daß ein solcher Algorithmus Gültigkeit allenfalls in einem sehr
begrenzten Bereich haben kann, ist die Abweichung des Raumtemperaturwertes von dem
am Thermostatventil des Raumheizkörpers eingestellten Raumtemperatur-Sollwert ihrerseits
eine ebenfalls variable Größe, so daß es nicht möglich ist, die Regelung der Mischerstellung
und damit der Vorlauftemperatur mit Hilfe der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur
vorzunehmen. Daher sieht dieser bekannte Vorschlag vor, eine nach der differenz
von Vorlauf- und Raum-Ist-Temperatur normierte Temperaturdifferenz einzuführen,
die dann nur noch dem Produkt aus der genannten Konstanten und der Differenz der
Raum-Soll-Temperatur und der Raum-Ist-Temperatur, also der Abweichung der gemessenen
Raumtemperatur von der Solltemperatur, entspricht. Daraus ergibt sich - naturgemäß
immer nur unter Hinnahme der zugrundeliegenden vereinfachenden Annahmen und in dem
resultierenden engen Geltungsbereich - eine eine Proportionalität zwischen der Vorlauftemperatur
und der Rücklauftemperatur wiedergebende geradlinige Verknüpfung dieser beiden Temperaturen.
Damit will dieser bekannte Vorschlag die Vorlauftemperatur und damit die Menge der
zugeführten Wärmeenergie bzw. die Wärmeleistung steuern.
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Abgesehen davon, daß die diese Beziehung bestimmenden Konstanten frei
zu wählen sind, ohne daß es hierfür logische Bezugspunkte gäbe, wodurch auch die
diesen Steueralgorithmus bestimmende Kurvensteilheit ohne jeden Anspruch auf auch
nur annähernde Obereinstimmung mit den in der Wirklichkeit des Betriebes einer Heizungsanlage
auftretenden Verhältnissen willkürlich gewählt werden muß, kann eine über diesen
Algorithmus gesteuerte Heizungsanlage weder anfahren noch in einem Betriebszustand,
in dem die zugeführte Wärmeenergie ungefähr dem von der Anlage geforderten Verbrauch
entspricht, ausreichend stabil arbeiten. Bereits aus prinzipieller Sicht muß es
bei einer solchen Betriebsweise zu Mitkopplungen und damit Regelschwingungen kommen,
die nach diesem bekannten Vorschlag durch nicht beschriebene, angeblich geeignete
Maßnahmen im Programm des Mikrocomputers unterbunden werden sollen. Selbst wenn
dies möglich sein sollte, könnte dies allenfalls für wiederum sehr eng begrenzte
Regelbereiche gelten und würde dies mit sich bringen, daß das gesamte Steuerungsverhalten
noch weiter von dem je nach Heizungsanlage, Klimazone, Ortslage, Bauphysik und Nutzergewohnheiten
unterschiedlichen e-Funktionen folgenden wirklichen Verhalten einer solchen Heizungsanlage
abweicht.
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Eine andere bekannte, als Regelung bezeichnete Verfhrensweise versucht
diesen Nachteilen dadurch zu begegnen, daß bei einer Heizungsanlage, die über einen
Kessel oder eine Wärmepumpe mit Wärmeenergie versorgt wird, die Vorlauftemperatur
so geändert wird, daß die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur auf
einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird, wobei dieser Sollwert wiederum als Funktion
der Rücklauftemperatur vorgegeben ist und mit steigender Rücklauftemperatur konstant
bleiben oder bevorzugt linear zunehmen kann. Die Veränderung der sich im Betrieb
einstellenden Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur erfolgt dabei über eine
Veränderung der Vorlauftemperatur, während die Rücklauftemperatur die Funktion der
Führungsgröße übernimmt. Zur entsprechenden Nachführung der Vorlauftemperatur wird
bei einer Ausführung dieser bekannten Heizungsanlage mit einem im Ein-Aus-Betrieb
arbeitenden Kessel und
diesem nachgeschaltetem Drei-Wege-Mischer
die Mischerstellung verändert und bei einer anderen Ausführungsform dieser bekannten
Heizungsanlage mit gleichfalls diskontinuierlich arbeitendem Kessel ohne nachgeschalteten
Mehrwege-Mischer die Zufuhr von Betriebsenergie zum Brenner des Kessels getaktet
unterbrochen bzw. wieder aufgenommen. Zur Vermeidung der Anfahrschwierigkeiten der
erstbeschriebenen bekannten Heizungsanlage wird unterhalb einer vorgegebenen Rücklauftemperatur,
also in einem vorgegebenen Anfahrbereich, mit konstantem Sollwert der Vorlauftemperatur
gefahren. Hierfür ist es erforderlich, in der Vorlaufleitung ein von der Differenz
von Vorlauf- und Rücklauftemperatur abhängiges Mengenbegrenzungsventil einzuschalten
und stromabwärts von diesem Vorlauf- und Rücklaufleitung mit einer Rückmischleitung
zu verbinden, in der eine konstante Strömungsdrossel angeordnet ist. Andererseits
ist es auch möglich, unterhalb eines vorgegebenen Wertes der Rücklauftemperatur
die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur nicht etwa linear zu verkleinern,
was wie vorstehend beschrieben - durch Konstanthaltung der Vorlauftemperatur erfolgt,
sondern diesen durch die Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur gegebenen
Sollwert selbst konstant zu halten. In allen Fällen erfolgt dann für oberhalb des
die Beendigung des Aufheizvorganges markierenden Grenzwertes der Rücklauftemperatur
liegende Werte derselben eine ansteigende Nachführung des durch die Differenz von
Vorlauf- und Rücklauftemperatur gegebenen Sollwertes.
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Ersichtlich umgeht diese bekannte Lösung somit das Unvermögen des
vorher beschriebenen bekannten Vorschlages, die Heizungsanlage anfahren zu können,
und zwar dies dadurch, daß hier bewußt auf eine regelungs- bzw. steuerungstechnische
Beeinflussung der Anlage'für die Dauer des Anfahrvorganges verzichtet wird, vielmehr
für diesen ein willkürlich gewähltes Verhalten vorgegeben wird. Für den Zustand
angefahrenen Betriebes der Heizungsanlage weist diese bekannte Lösung jedoch im
wesentlichen die gleichen nachteiligen Eigenschaften auf wie der vorher beschriebene
bekannte Vorschlag. Auch hier nämlich wird eine lineare Abhängigkeit der Sollgröße
von der
Rückmeldegröße, nämlich hier der Rücklauftemperatur, willkürlich
erzwungen und deren funktionsbestimmende Konstanten, nämlich Sockelbetrag und Steilheit,
gleichfalls willkürlich und ohne jede erkennbare logische Bezugnahme auf natürliche
Betriebswerte oder Eigenschaften der Heizungsanlage vorgegeben. Die notwendige Folge
hiervor ist auch hier ein unerwünschtes Mitkopplungsverhalten mit kaum zu beherrschenden
nervösen Schwingungsreaktionen, und zwar dies aus Gründen der Konzeption dieser
bekannten Lösung über deren gesamtem Betriebsbereich der Rücklauftemperatur. Die
dieser bekannten Konzeption zugrundeliegende Annahme, daß mit steigender Rücklauftemperatur
auch stets die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur zunehmen müßte
und umgekehrt oder aber auch konstant bleiben könnte, ist allenfalls für stationäre
Betrachtung gültig, im tatsächlichen Betriebsverhalten einer Heizungsanlage, das
stets dynamisch ist, ist es jedoch der Regelfall, daß diese angenommene Beziehung
nicht stimmt, also durchaus bei höheren Rücklauftemperaturen vergleichsweise niedrigere
Temperaturdifferenzen zwischen Vorlauf und Rücklauf auftreten können und umgekehrt
bei verhältnismäßig tiefen Rücklauftemperaturen sogar sehr hohe Differenzen zwischen
Vorlauf- und Rücklauftemperatur zu verzeichnen sein können. Und gerade dies führt
zu jenen unerwünschten Mitkopplungen im Betriebsverhalten. Und weiterhin ist ersichtlich
diese bekannte Lösung nicht universell einsetzbar. Beispielsweise für Wärmepumpen
oder aber für im Ein-Aus-Betrieb arbeitende Kessel mit keiner oder nur geringer
Vorlage an Wärmeträgermedium und entsprechend geringer Wärmespeicherkapazität ist
diese bekannte Lösung unbrauchbar. Die Ausführungsform dieser bekannten Lösung mit
Beeinflussung der Zufuhr der Betriebsenergie zum diskontinuierlich arbeitenden Brenner,
die ohne Mehrwege-Mischer auskommen soll, ist grundsätzlich auf eine gewisse Mindest-Wärmespeicherkapazität
angewiesen und kann auch bei deren Vorhandensein nur höchst unbefriedigend arbeiten.
Wird nämlich beispielsweise aufgrund eines erhöhten Wärmebedarfs die Vielzahl der
Heizkörper für Durchströmen einer größeren Menge an Wärmeträgermedium geöffnet,
so resultiert hieraus eine steigende Rücklauftemperatur und damit ein geringer werdender
Meßwert der Temperaturdifferenz
zwischen Vorlauf und Rücklauf.
Nach der Konzeption dieser bekannten Lösung bedeutet dies eine Anforderung von mehr
Wärmeenergie vom Kessel her. Dieser jedoch muß auf seinen Speicher arbeiten und
kann die erforderliche Wärmeenergie (Wärmeleistung) erst abgeben, wenn sein Speicher
ausreichend aufgeladen ist. Nicht selten aber ist zu verzeichnen, daß die Parameter
des Heizungssystems sich während dieser Aufladezeit so verändert haben, daß nunmehr
der frühere Bedarf nicht mehr benötigt bzw. der Speicher jetzt seine aufgeladene
Wärmeenergie nicht mehr los wird. Dies führt außer zu einem ungünstigen Regelverhalten
zu nicht unbeträchtlichen Energieverlusten mit entsprechender Unwirtschaftlichkeit
des Betriebes einer solchen bekannten Heizungsanlage.
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Weiterhin ist für ein Heizungssystem bekannter mit Bestimmung der
Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums arbeitender
Art mit einem Kessel als Wärmeerzeuger mit einem im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden
Brenner mit über einen Mikrorechner gesteuerter Zufuhr seiner Betriebsenergie, bei
der zudem auch noch die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung über eine mit einem
eingebauten Dberströmventil als Begrenzer für den im Vorlauf fließenden Massenstrom
versehene Dberströmleitung in Verbindung stehen, vorgeschlagen worden, über einen
verhältnismäßig komplizierten Rechenalgorithmus, der demgemäß auch eine einigermaßen
aufwendige Implementierung im Mikrorechner bedingt, aus der Differenz von Vorlauf-
und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums, die im übrigen wahlweise noch mit
einem Verstärkungsfaktor multipliziert werden kann, um eine Tages- und eine Nachtsteuerung
realisieren zu können, durch Addition eines die durch den Kessel bedingte minimale
Vorlauftemperatur repräsentierenden Wertes einen Sollwert für die Vorlauftemperatur
zu bilden und diesen mit dem gemessenen Istwert desselben zu vergleichen und bei
Feststellung einer Abweichung beider den Istwert durch Ein- und Ausschalten des
Brenners nachzuregeln, wobei davon ausgegangen wird, daß der die Nachtsteuerung
des Brenners gegenüber dessen Tagessteuerung bestimmende Verstärkungsfaktor, mit
dem die Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur multipliziert
wird,
eine gebäudespezifische Stellgröße ist. Obgleich sich auch bei dieser bekannten
Lösung eine lineare Abhängigkeit der Vorlauftemperatur von der Rücklauftemperatur
ebenso wie der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur von der Rücklauftemperatur
mit allen bereits im Zusammenhang mit den anderen bekannten Lösungen beschriebenen
nachteiligen Folgen ergibt, ist die Wirkung dieser bekannten Lösung eine andere
als bei der letztbeschriebenen. Hier nämlich erzwingt das zwischen Vorlauf- und
Rücklaufleitung eingeschaltete Uberströmventil einen praktisch konstanten Massenstrom
im Heizkörperkreislauf, indem immer dann, wenn mindestens eines der thermostatischen
Heizkörperventile aufgrund einer Änderung des Wärmebedarfs im jeweils zugeordneten
Raum drosselt, ein der damit erzwungenen Verringerung des Massenstroms des Wärmeträgermediums
entsprechender Anteil zwangsweise über das Dberströmventil unmittelbar in den zum
Rücklauf gehörigen Kesseleinlauf zurückgespeist wird.
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Dies aber bedeutet hier, daß in solchen Fällen zu großen Wärmeangebotes
an die Heizkörper die Rücklauftemperatur nicht etwa fallen würde, wie bei der vorher
beschriebenen bekannten Lösung, sondern hier aufgrund der Zuspeisung von Vorlaufanteil
über das Uberströmventil steigt. Die Folge davon ist, daß hier die Vorlauftemperatur
für steigende Rücklauftemperatur und nicht für fallende Rücklauftemperatur zurückgenommen
werden muß. Zwar versucht diese beKannte Lösung somit von den sich daraus, daß der
Massenstrom im Heizkörperkreis praktisch nicht zu beherrschen ist, bei den vorher
beschriebenen bekannten Lösungen ergebenden nachteiligen Folgen dadurch loszukommen,
daß zwangsweise dieser Massenstrom konstant gehalten wird, jedoch erkauft diese
bekannte Lösung dies durch eine gefährliche Rekursion ihres zugrundeliegenden Rechenalgorithmus.
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Dieser nämlich sieht vor, daß aus den Meßwerten von Vorlauftemperatur
und Rücklauftemperatur ein Sollwert für die Vorlauftemperatur gebildet und anschließend
mit diesem Sollwert der sich tatsächlich einstellende Istwert der Vorlauftemperatur
verglichen wird. Liegt eine Abweichung vor, so ist der Istwert der Vorlauftemperatur
an deren Sollwert durch Ein- und Ausschalten des Brenners anzugleichen.
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Dadurch aber generiert sich aus dem zugrundeliegenden Algorithmus
notwendigerweise
ein neuer Sollwert für die Vorlauftemperatur. Mit anderen Worten heißt dies, daß
jede Regeländerung automatisch einen neuen Sollwert der Vorlauftemperatur nach sich
zieht. Dies aber führt notwendigerweise zu Instabilitäten der gesamten Regelung.
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Diesem systemimmanenten Nachteil kann auch nicht der weitere Vorschlag
dieser bekannten Lösung Abhilfe schaffen, die Differenzbildung aus Vorlauf- und
Rücklauftemperatur in der Umlaufzeit des Wärmeträgermediums entsprechenden periodischen
Zeitabständen und nicht sogleich vorzunehmen. Diese bekannte Lösung erreicht somit
trotz ihres durch das Uberströmventil und dessen Montage bedingten Mehraufwandes
weder das ihr gesetzte Ziel noch einen brauchbaren Vorteil gegenüber den anderen
bekannten Lösungen.
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Allen diesen bekannten mit Bestimmung der Differenz von Vorlauf- und
Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums arbeitenden Lösungen ist weiterhin gemeinsam,
daß sie im Prinzip keine echten Regelungen darstellen, denn sie benutzen zur Bildung
ihrer jeweiligen Sollwerte stets die Rückmeldegröße, indem entsprechend dem jeweiligen
zur Verwendung kommenden Rechenalgorithmus diese Rückmeldegröße für die Bildung
des Sollwertes bestimmend wird. Das aber bedeutet nichts anderes, als daß der Sollwert
stets abhängig ist von der Rückmeldegröße und damit seine Generierung eine Funktion
des Istzustandes des Heizungssystems wird, mit anderen Worten also der Sollwert
stets in dem Sinne nachgezogen wird, daß er dem jeweiligen Istwert nachläuft.
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Eine Regelung aber ist dadurch bestimmt, daß für sie definiert ist,
was Istwert und was Sollwert ist, mithin der Sollwert stets vom Istwert unterscheidbar
und unabhängig zu sein hat, weil sich nur auf diese Weise eine Abweichung des Istwertes
vom Sollwert auf Eliminierung derselben regeln läßt.
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In diesem Sinne aber stellen diese bekannten Lösungen nicht Regelungen,
sondern Steuerungen dar, wobei sie als Rückmeldegrößen keine wie auch immer gearteten
unabhängigen Informationen des Heizungssystems benutzen, sondern Größen, die eigentlich
keine echten Informationen über den Wärmebedarf des zu beheizenden Gebäudes zu tragen
geeignet
sind, denen jedoch pseudo-empirische Zusammenhänge aufgepfropft werden, die ihrerseits
zudem auch noch - wie vorstehend bereits dargelegt - allenfalls Annäherungen an
das tatsächliche Funktionsverhalten der miteinander gemäß der jeweiligen angenommenen
algorithmischen Verknüpfung mit allen entsprechenden durch Näherungsannahmen bedingten
Fehlern sind. Diese somit nur Steuerungen darstellenden bekannten Lösungen erweisen
sich somit in mancherlei Hinsicht den bekannten außentemperatur- bzw. witterungsgeführten
Steuerungen sogar noch unterlegen. Letztere arbeiten zwar bekanntlich nicht gerade
besonders wirtschaftlich, sie unterliegen jedoch nicht - wie die beschriebenen bekannten
Lösungen ohne führung über die Außentemperatur - dem gefürchteten und praktisch
nicht zu vermeidenden Mitkopplungsverhalten, das die erforderliche Stabilität einer
Regelung ausschließt. Wenn nämlich beispielsweise aufgrund zusätzlicher Wärmelieferung
durch'einen oder mehrere der beschriebenen außentemperatur- bzw. witterungsunabhängigen
Fremdeinflüsse bei den bekannten Lösungen ohne Außentemperaturführung der Istwert
der Führungsgröße, wie beispielsweise der Vorlauftemperatur oder der Differenz von
Vorlauf- und Rücklauftemperatur, steigt, so wird automatisch auch der Sollwert für
die betreffende Größe angehoben, was aufgrund der zugrundegelegten Funktionsverknüpfung
von Sollwert und Rückmeldtföße wiederum zu einer solchen Veränderung der Rückmeldegröße
führt, die ihrerseits eine weitere Veränderung des Sollwertes in der gleichen Richtung
veranlaßt. Dies aber wäre ein Mitkopplungsverhalten gegen unendlich, das ein Ausbrechen
der Regelung zur Folge hätte. Im umgekehrten Falle, beispielsweise eines zusätzlichen
Wärmebedarfs etwa durch plötzlich geöffnete Fenster oder aber eines starken Kälteeinbruchs
oder dergleichen, würde die Rückmeldegröße eine Verringerung der Wärmezufuhr fordern
und aufgrund ihrer funktionalen Verknüpfung mit dem Sollwert diesen senken, um als
Folge hiervon ihrerseits sich zu verringern und dadurch eine Nachführung des Sollwertes
in Abhängigkeit von ihrer eigenen Anderung und im gleichen Sinne wie dieselbe zu
erzwingen. Die Folge hiervor wäre, daß bei diesen bekannten Lösungen ohne Außentemperaturführung
das gesamte Heizsystem unvermeidbar in einen Betriebszustand mit ständig
ausgeschaltetem
Wärmeerzeuger fährt und keine Möglichkeit mehr hat, selbst eine Wiederaufnahme oder
Erhöhung der Wärmezufuhr zu sich selbst zu veranlassen.
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Und schließlich ist allen diesen bekannten Lösungen auch noch gemeinsam,
daß sie jeweils nicht für alle Arten von Heizungsanlagen, wie gleichzeitig für solche
mit kontinuierlich befeuertem Wärmeerzeuger oder diskontinuierlich befeuertem bzw.
betriebenem Wärmeerzeuger mit oder ohne Speicher und/oder mit oder ohne nachgeschaltetem
Mehrwege-Mischer, und schon gar nicht für Kühlanlagen geeignet sind.
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Der Vollständigkeit halber sei auch noch erwähnt, daß diese bekannten
Lösungen zwar jeweils eine Möglichkeit angeben, von einem Tagesbetrieb auf einen
Nachtbetrieb umzuschalten, sie sind jedoch sämtlich nicht dafür geeignet, stark
unterschiedliche Wärmeanforderungen in einzelnen Räumen zu erfüllen, wie beispielsweise
in einem bestimmten Raum über den bzw. die diesem zugeordneten Heizkörper eine besonders
hohe Temperatur im Sinne eines Komfortbetriebes aufrechtzuerhalten, während andere
Räume auf vergleichsweise sehr niedriger Temperatur zu halten sind. Zwar haben die
automatischen Drosseleinrichtungen der uen einzelnen Räumen zugeordneten Heizkörper
jeweils eigene Sollwertgeber für die jeweilige Raumtemperatur, jedoch können erfahrungsgemäß
Heizungsanlagen gemäß diesen bekannten Lösungen nicht einen Heizbetrieb optimal
fahren, bei dem in einem Raum oder einer Vielzahl -von Räumen eine sehr hohe Tempe
ratur und in einem anderen Raum oder einer Vielzahl solcher anderer Räume davon
wesentlich unterschiedliche niedrigere Temperaturen aufrecht erhalten werden sollen,
da bei diesen bekannten Steuerungen, auch wenn sie als Regelungen bezeichnet werden,
das gesamte System nur für einen Betriebszustand ausgelegt werden kann. In einem
solchen Falle von Auslegung für beispielsweise einen normaler Wärmeanforderung entsprechenden
Betrieb, der stets eine Begrenzung der in einem beliebigen zu beheizenden Raum maximal
erzielbaren bzw. aufrechterhaltbaren Raumtemperatur zur Folge hat, kann zwar in
einem
gewissen Rahmen, der durch die Stellspanne der einzelnen
Sollwertgeber für die Raumtemperatur vorgegeben ist, die Raumtemperatur in den einzelnen
Räumen unterschiedlich gehalten werden, jedoch ist es in solchen Fällen nicht möglich,
einen Raum oder mehrere Räume auf sehr hoher Temperatur zu halten (Komfortbetrieb
für diesen Raum bzw.
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diese Räume), wie das beispielsweise im Wohnbereich für Zimmer mit
kranken oder rekonvaleszenten Benutzern oder im industriellen Bereich für spezielle
Zuchträume mit Brutfunktion der Fall sein kann.
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Eine Auslegung für solchen Komfortbetrieb ist bei diesen bekannten
Lösungen vom Prinzip her nicht möglich. Dadurch aber ist auch jede möglichkeit für
eine im Interesse einer weitestgehenden Universalität der Anpassungsmöglichkeiten
an anlagen- und/oder bauspezifische sowie klimazonen- und/oder ortslagenbedingte
und besonders auch benutzerspezifische Parameter an sich wünschenswerte Umschaltung
von einer Betriebsart, die zwar höhere Wärmeverluste in Kauf nimmt, dabei aber in
einem Raum oder mehreren oder allen Räumen die Aufrechterhaltung einer wesentlich
höheren Temperatur ermöglicht, auf einen beispielsweise als Nachtabsenkungs- oder
Frostschutzbetrieb zu bezeichnenden Betrieb, der in Zeiten geringen Wärmebedarfs
in den betreffenden Räumen minimale Wärmeverluste garantiert, mit oder ohne eine
oder mehrere zwischengeschaltete Betriebsstufe(n) bei diesen bekannten.lösunge ausgeschlossen.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit einfachen und
kostengünstigen Mitteln unter Vermeidung der Nachteile der für Heizen bekannten
Lösungen eine bedarfsweise sowohl für Heizen als auch für Kühlen unabhängig von
der Art des mit fossilem Brennstoff betriebenen Wärme- bzw. Kälteerzeugers mit kontinuierlichem
oder diskontinuierlichem Betrieb und unabhängig davon, ob die Wärme- bzw.
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Kälteleistung dem im Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen
Wärmeträgermedium kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird, gleichermaßen
einsetzbare Möglichkeit zu schaffen, die Raumtemperaturen einer Vielzahl von zu
beheizenden bzw. zu kühlenden Räumen individuell jeweils auf einem gewünschten Wert
zu halten, und zwar dies in dem Sinne optimal, daß Vorteile nicht nur hinsichtlich
der
Universalität der Einsetzbarkeit für Einrohr- oder Zweirohrheizungen bzw. -kühlungen
mit oder ohne kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitendem Mehrwege-Mischer,
sondern auch ökonomischer Art in bezug auf insbesondere Vereinfachung von Produktion,
Lagerhaltung, Distribution, niedrigen Gestehungspreis, Vereinfachung der Montage,
Erweiterung des technischen Einsatzfeldes und Nachrüstbarkeit und schließlich auch
technischer Art erzielbar sind, indem bereits bei der Ersterstellung einer Heizungs-
oder Kühlanlage nach der Erfindung Planung und Einsatz der Regeleinrichtung derart
möglich sein soll, daß erstmalig schon in diesem Stadium auf eine etwa beabsichtigte
Erweiterung oder aus irgendwelchen Gründen vorgesehene zukünftige Umrüstungen, wie
beispielsweise nachträglichen Einbau einer Wärmepumpe oder Kältemaschine zusätzlich
zu einem ursprünglich vorgesehenen Wärme- bzw. Kälteerzeuger anderer Art, Rücksicht
genommen werden kann, oder aber die Nachrüstung einer Klimaanlage zusätzlich zu
einer vorhandenen Heizungsanlage oder umgekehrt einer Heizungsanlage zusätzlich
zu einer vorhandenen Kühlanlage oder aber auch die Nutzung einer für Winterbetrieb
vorhandenen Heizungsanlage als im Sommerbetrieb arbeitende Kühlanlage ermöglicht
wird, wobei in allen Fällen mit erheblichen arbeits- und schmutzmäßigen Belastungen
verbundene Umrüstungsarbeiten bezüglich Kabelverlegungen etc.
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weitestgehend vermeidbar sein sollen. Dabei soll gleichzeitig die
Möglichkeit gegeben sein, jederzeit wunschgemäß von einer Betriebsart, die die Aufrechterhaltung
einer bei Heizung sehr hohen bzw. bei Kühlung sehr tiefen Temperatur in einem Raum
oder mehreren oder allen an das Heizungs- bzw. Kühlungssystem angeschlossenen Räumen
gewährleistet, mit oder ohne Zwischenschaltung eines Betriebszustandes oder mehrerer
Betriebszustände mit bei Heizung geringerer bzw. bei Kühlung höherer erreichbarer
Raumtemperatur, jedoch auch geringeren Wärmeverlusten durch Wärme- bzw. Kälteableitung
und/oder -abstrahlung auf eine Betriebsart umschalten zu können, bei der aufgrund
bei Heizung sehr niedriger bzw. bei Kühlung sehr hoher benötigter Raumtemperaturen
die Wärmeverluste minimal gehalten werden können.
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Zusammenfassend läßt sich die übergeordnete Aufgabe auch so formulieren,
daß mit minimalem Aufwand eine echte Regelung geschaffen werden soll, die nicht
auf äußere Größen angewiesen ist, dennoch aber alle Fremdeinflüsse aus sich heraus
bereits berücksichtigt und hierfür eine von allen inneren Systemgrößen des Heiz-
bzw. Kühlkreislaufes des Wärmeträgermediums unabhängige Größe als Führungsgröße
für die Regelung benutzt.
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Dies wird durch die Erfindung in überraschend einfacher und wirtschaftlicher
Weise dadurch erreicht, daß gemäß dem auf ein Verfahren zur Regelung der Temperatur
in zu temperierenden Räumen durch Heizkörper oder Kühleinrichtungen, bei welchem
über an diesen vorgesehene automatisch wirkende Drosseleinrichtungen der in den
jeweiligen Heizkörper bzw. die jeweilige Kühleinrichtung eintretende Massenstrom
des Wärmeträgermediums in Abhängigkeit der Raum-Ist-Temperatur von einer Raum-Soll-Temperatur
geregelt und dem Wärmeträgermedium die Wärme- bzw. Kälteenergie über einen Wärmetauscher
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers zugeführt wird, der primärseitig beispielsweise nach
Art eines mit fossilem Brennstoff befeuerten Heizkessels unmittelbar oder beispielsweise
nach Art einer verbrennungsmotorisch betriebenen Wärmepumpe oder Kältemaschine oder
einer mit fossilem Brennstoff betriebenen Sorptionswärmepumpe oder Sorptionskältemaschine
mittelbar über ein offenes Zuführungssystem mit Betriebsenergie gespeist wird, indem
ein Teil der zugeführten Betriebsenergie als Rauch- bzw. Abgas dieses offene Zuführungssystem
verläßt, gerichteten ersten übergeordneten Erfindungsgedanken jede durch beispielsweise
bauphysikalische Gegebenheiten, Klimazone, witterungsbedingungen und/oder nutzerbezogene
Wärmelasten bedingte Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur von einem Sollwert-Band
für die zulässige Rauch- bzw. Abgastemperatur, das durch einen größeren und einen
kleineren Sollwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur vorgegeben wird, durch Korrektur
der in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung
eliminiert wird. Dabei kann in Fortführung der Erfindung zweckmäßig eine Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze des
vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus durch Vergrößerung und eine Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes durch Verringerung der
in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung
eliminiert werden.
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Der auf eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in zu temperierenden
Räumen durch über Vorlauf- und Rücklaufleitungen für ein Wärmeträgermedium mit einem
Wärmeerzeuger verbundene Heizkörper oder mit einem Kälteerzeuger verbundene Kühleinrichtungen
mit an diesen vorgesehenen automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen, mittels derer
der in den jeweiligen Heizkörper bzw. die jeweilige Kühleinrichtung eintretende
Massenstrom des Wärmeträgermediums in Abhängigkeit der Raum-Ist-Temperatur von einer
Raum-Soll-Temperatur regelbar ist, mit einem Wärme- bzw. Kälteerzeuger mit einem
Wärmetauscher, der primärseitig beispielsweise nach Art eines mit fossilem Brennstoff
befeuerten Heizkessels unmittelbar oder beispielsweise nach Art einer verbrennungsmotorisch
betriebenen Wärmepumpe oder Kältemaseine oder einer mit fossilem Brennstoff betriebenen
Sorptionswärmepumpe oder Sorptionskältemaschine mittelbar über ein offenes Zuführungssystem
mit Betriebsenergie speisbar ist, indem ein Teil der zugeführten Betriebsenergie
als Rauch- bzw. Abgas dieses offene Zuführungssystem verläßt, gerichtete Erfindungsgedanke
kennzeichnet sich dadurch, daß eine solche Vorrichtung eine Einrichtung zur Messung
der Temperatur des Rauch- bzw. Abgases und eine Regeleinrichtung mit einstellbaren
Sollwertgebern für je einen eine obere und eine untere Grenze eines Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur bildenden oberen und unteren Sollwert derselben
und einer über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw.
Abgastemperatur verbundenen Vergleichseinrichtung zur Bestimmung der Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze
ihres Sollwert-Bandes sowie mit einem über eine Steuerleitung mit einer Einrichtung
zur Beeinflussung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme-
bzw. Kälteleistung verbundenen Stellbefehlgeber aufweist.
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Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung erstmalig auch die Möglichkeit
geschaffen wird, ein Heizungsverfahren gattungsgemäßer Art so führen zu können,
daß eine echte Regelung mit einem von einer Rückmeldegröße unabhängigen Sollwert
vorliegt, wobei nach der Konzeption der Erfindung die Funktion des Sollwertes nicht
etwa durch einen konstanten oder gar in irgend einer Form gemäß einer irgendwie
gearteten Abhängigkeit nachgeführten Wert einer der für das Heizungsverfahren bestimmenden
physikalischen Größen, sondern in Form eines Sollwert-Bandes vorgegeben wird, und
zwar dies spezifisch in Form eines durch eine obere Grenze und eine untere Grenze
der Rauch- bzw. Abgastemperatur bestimmten Sollwert-Bandes. Zudem bietet die Konzeption
der Erfindung erstmalig die Möglichkeit, mit den gleichen Verfahrensschritten und
gleichen Mitteln eine solche echte Regelung in praktisch voller Universalität ungeachtet
der Art der Ausbildung der Heizungsanlage insbesondere hinsichtlich der Art der
Erzeugung bzw. Einbringung der erforderlichen Wärmeleistung zu verwirklichen, wobei
es grundsätzlich gleichgültig ist, ob beispielsweise der Wärmeerzeuger als für kontinuierlichen
oder aber für Ein-Aus-Betrieb ausgelegter Kessel mit oder ohne nachgeschaltete(r)
Mehrwege-Mischeinrichtung oder aber als entsprechend konzipierte Wärmepumpe ausgebildet
ist. Dabei list besonders hervorzuheben, daß die Erfindung sich nicht nur erstmalig
gleichermaßen auch für Kühlanlagen eignet, sondern bei diesen geradezu gegenüber
Heizungsanlagen noch gesteigerte Vorteile erbringt.
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Bereits die Beseitigung der eingangs beschriebenen Nachteile bekannter
Lösungen für den Betrieb von Heizungsanlagen durch die Erfindung stellt eine wesentliche
Weiterentwicklung der Technik auf dem Gebiet des Heizens dar, es gelten jedoch sämtliche
für eine Heizungsanlage gattungsgemäßer Art dargelegten Gesichtspunkte in noch schwerwiegenderem
Maße für Kühlen. Dies hat seinen prinzipiellen Grund darin, daß, wie schon früher
dargelegt wurde, die rationelle Energieverwendung durch eine optimale und energiesparende
Regelung bei Kühlanlagen noch mehr Kosteneinsparungen erbringt als bei Heizanlagen,
weil die Erzeugung von Kälteleistung grundsätzlich sehr viel kostspieliger ist als
die von Wärmeleistung.
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Die Lösung nach der Erfindung garantiert im Gegensatz zu bekannten
Lösungen mit dem vorstehend bereits beschriebenen gefürchteten Mitkopplungsverhalten
mit den dadurch resultierenden Gefahren für die Stabilität der Verfahrensführung
erstmalig nicht nur ein funktionsfähiges Anfahrverhalten, sondern auch eine zuverlässige
Stabilität eines zudem auch noch eine echte Regelung verwirklichenden Betriebsverfahrens,
wobei nicht nur ein Außentemperaturfühler nicht erforderlich, sondern sogar unerwünscht
ist, im übrigen aber wesentliche Eingriffe in eine bestehende Anlage ebenso unnötig
sind wie die Ausstattung einer die Erfindung verwirklichenden Heizungs- bzw.
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Kühlanlage im Ersterstellungsfall, da die Erfindung von der Seite
des Anschlusses von Meßgeräten für verfahrensführende physikalische Größen mit einem
einfachen Temperaturfühler auskommt, der zudem auch noch im Wärme- bzw. Kälteerzeuger
herstellerseitig vorinstalliert sein kann. Die auf diese Weise aus vielfältigen
Gründen durch die Erfindung erzielbaren Vorteile hinsichtlich Vereinfachung und
Erleichterung der Montage und Einsparung von Arbeitszeit und Schmutzbelästigungen
und die damit insgesamt einhergehende Steigerung der Wirtschaftlichkeit nicht nur
aus dem Gesichtspunkt einer Möglichkeit der erheblichen Senkung des Gestehungspreises,
sondern auch der Einsparung von Betriebskosten liegen auf der Hand. Bei der Montage
ist nämlich lediglich noch der Anschluß der Vor- und Rücklaufleitung(en) für das
Wärmeträgermedium erforderlich. Nicht unerwähnt in diesem Zusammenhang aber dürfen
die Möglichkeiten für gravierende Einsparungen an für die Verfahrensführung aufzuwendender
Wärme- bzw.
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Kälteenergie bleiben, durch welche erfindungsgemäß der Wärme- bzw.
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Kältewirtschaftswirkungsgrad erheblich gesteigert werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß für das
Regelungsverfahren ein wie auch immer gearteter Rechenalgorithmus nicht erforderlich
ist, vielmehr die Erfindung mit der höchst einfachen Anweisung auskommt, daß immer
dann, wenn die Führungsgröße in Form der Rauch- bzw. Abgastemperatur die eine Grenze
des erfindungsgemäßen Sollwert-Bandes überschreitet, ein bestimmter Einfluß auf
die Stellgröße in Form einer Veränderung der Zuführung von
Wärme-
bzw. Kältenergie zum Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf genommen wird, während bei
Ausscheren dieser Führungsgröße über die andere Grenze ihres Sollwert-Bandes hinweg
die gleiche Stellgröße eben in der anderen Richtung beeinflusst wird. Während also
alle bekannten Lösungen statisch deterministisch arbeiten, das heißt in diesem Sinn
mit formal beschreibendem Algorithmus und - wie schon ausyeführt - unzulänglich
linearen Beziehungen, die dynamisch keinerlei Gültigkeit haben und entsprechend
mit der Oberwindung von systemimrnanenten Schwierigkeiten zu kämpfen haben, geht
die Erfindung von einem ganz anderen Ansatz, der viel eher als ein dynamisch stochastischer
zu bezeichnen ist, aus und überwindet gerade wegen seines innewohnenden dynamischen
Prinzips, das für alle Zeiten gültig ist und niemals zu irgendeiner Instabilität
neigen kann, alle vorgenannten Schwierigkeiten und heimst dabei aufgabengemäß den
Vorteil ein, ohne Messungen von anlagen- bzw. gebäudespezifischen und/oder nutzerbezogenen
physikalischen Größen und auch ohne Zuhilfenahme notwendigerweise mehr oder weniger
gequälter Rechenalgorithmen jegliche wie auch immer gearteten Außen- und/oder Inneneinflüsse
auf den tatsächlichen Wärmebedarf automatisch mitzuberücksichtigen und dadurch einen
optimal wirtschaftlichen Betrieb gewährleisten zu können.
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Der wesentlichste Vorteil der Erfindung liegt jedoch darin, daß die
Regelung aufgabengemäß von dem Heizungs- bzw. Kühl system imrnanenten, d. h. sich
aus dem Heizungs- bzw. Kühl system selbst ergebenden Größen unabhängig ist, dennoch
aber von sich aus zusätzlich zu dem Aufstellungsort, den klimatisch oder anderweitig
bedingten Lastverhältnissen und dem Benutzerverhalten bedingten Belastungseinflüssen
auch alle diese systemimmanenten Einflussgrößen ohne Messung derselben miterfaßt
und mitberücksichtigt. Eine solche Einflußgröße kann sich bei Anlagen nach dem Stande
der Technik beispielsweise durch Verschmutzung etwa durch Verkalkung des das Wärmeträgermedium
führenden Leitungssystems und seiner Wärmetauscher oder dadurch ergeben, daß das
Meßinstrument für den Massenstrom des Wärmeträgermediums, wie beispielsweise ein
Wasserzähler, oder ein Meßinstrument
für die Temperatur des Wärmeträgermediums,
wie etwa eine Temperaturfühler-Manschette, beispielsweise durch Alterung oder durch
örtliche Verschiebung im Verlaufe des Betriebes oder durch unsachgemäße Anbringung
eine gewisse Drift aufweisen kann, die ohne Eichnormal praktisch nicht zu beheben
ist.
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Indem die Erfindung sich als Führungsgröße für die Regelung eine Größe
aus dem Zuführungskreislauf für Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger nutzbar
macht, wird die gesamte Regelung unabhängig von etwaigem Änderungsverhalten von
Betriebsgrößen auf der Wärmeträgermediumsseite der Heizungs- bzw. Kühlanlage, und
es erspart sich somit jeglicher Eichaufwand für diese. Uberraschenderweise erfaßt
dabei diese erfindungsgemäß gewählte Führungsgröße gezielt alle die Einflüsse, die
im Laufe der Betriebsdauer für eine erfahrungsgemäß nicht unwesentliche Verschlechterung
des Wirkungsgrades und damit der Wirtschaftlichkeit und/oder des ökologischen Verhaltens
der Anlage verantwortlich sind.
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Dabei ist überraschend, daß man erfindungsgemäß tatsächlich mit einer
einzigen physikalischen Größe der Betriebsenergiezuführungsseite der Heizungs- bzw.
Kühlanlage gattungsgemäBer Art auskommen kann, um eine Führungsgröße für die gewünschte
Regelung zu schaffen, indem einfach hierfür die Rauch- bzw. Abgastemperatur des
gattungsgemäßen Wärme- bzw. Kälteerzeugers benutzt wird. Dabei ist hervorzuheben,
daß es sich in jedem Falle um einen offenen Kreislauf für die primärseitige Zuführung
der Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger handelt, also einen solchen, bei
dem ein Teil der zugeführten Energie in Form von Rauch- oder Abgas ohne Nutzung
als Betriebsenergie für den Wärme- bzw. Kälteerzeuger entweicht. Ein hierfür geeigneter
Wärme- bzw. Kälteerzeuger kann z. B. ein mit Holz, Kohle, Koks, Öl oder Gas beheizter
Kessel oder aber eine beispielsweise verbrennungsmotorisch betriebene Wärmepumpe
oder Kältemaschine oder auch eine Sorptionswärmepumpe oder eine Sorptionskältemaschine
sein, wobei in letzterem Fall jeweils der Kocher des Sorptionsgemisches mit geeignetem
fossilem Brennstoff in offenem Kreis primärseitig befeuert
wird.
Bei verbrennungsmotorisch betriebenen Kompressoren von Wärmepumpen oder Kältemaschinen
wird dabei von Abgas gesprochen, während das einen Teil der zugeführten Energie
abführende Medium bei gasbefeuerten Kesseln oder Kochern von Sorptionswärmepumpen
oder Sorptionskältemaschinen gleichfalls als Abgas, bei mit anderem fossilem Brennstoff
befeuerten Kesseln oder Kochern von Sorptionswärmepumpen oder Soprtionskältemaschinen
als Rauchgas bezeichnet wird. In allen Fällen aber kann in überraschender Weise
erfindungsgemäß die Rauch- bzw. Abgastemperatur als sämtliche Einflüsse auf der
Verbraucherseite, kommen diese nun von der Belastung unmittelbar oder aus dem Betriebsverhalten
des das Wärmeträgermedium führenden Teils der Anlage her, ohne Berücksichtigung
ihrer einzelnen Einflussnahmen aufeinander insgesamt erfassende Führungsgröße erfolgreich
und mit Vorteil genutzt werden.
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Hierdurch wird neben dem Vorteil, daß nur eine einzige Information
in Form eben dieser Rauch- bzw. Abgastemperatur für eine sachgerechte Regelung erforderlich
ist, auch noch bewirkt, daß man keiner weiteren Meßgeräte für andere Betriebsgrößen
auf der das Wärmeträgermedium führenden Seite der Anlage und keiner Verbindungsleitungen
derselben zur Regeleinrichtung bedarf, wodurch nicht nur der Installationsaufwand
für eine Vorrichtung nach der Erfindung vergleichsweise extrem niedrig ist, sondern
sich insbesondere Belästigungen durch Schmutz und Lärm bei der Montage im Vergleich
zu herkömmlichen Ausführungen praktisch vollkommen vermeiden lassen.
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Von besonderer Wichtigkeit ist, daß das einzige erforderliche Meßgerät
für die Rauch- bzw. Abgastemperatur auf der Feuerungsseite des Wärme- bzw. Kälteerzeugers
angeordnet ist und daher bereits herstellerseitig an der richtigen Stelle im Rauch-
bzw. Abgasführungsdukt angebracht werden kann. Außer vorteilhafter Vereinfachung
von Lagerhaltung und Montage sowie Einsatz preisgünstiger handelsüblicher Ausführungen
von Temperaturmeßgeräten mit der erwünschten Folge der Möglichkeit der Senkung des
Gestehungspreises eines für eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art erforderlichen
Wärme- bzw.
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Kälteerzeugers und der Möglichkeit zur werkseitigen Vorhaltung
fester
Kesseltypen mit den auch hierdurch bedingten Vorteilen hinsichtlich Vereinfachung
von Produktion, Lagerhaltung, Materialeinsatz und vorhaltung ist von besonderem
Vorteil, daß erforderliche Eichungen des Meßgerätes für die Führungsgröße für die
Regelung nicht mehr am Einsatzort vorgenommen zu werden brauchen, sondern mit erheblich
größerer Präzision bereits im Herstellerwerk stattfinden können.
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Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise weiterhin, durch
we kseitige oder entwicklungstechnische Anpassung von Heizflächen an die Bedürfnisse
moderner Wärme- bzw. Kälteerzeugungsanlagen alle aus ökologischer Sicht erforderlichen
Auflagen ohne besonderen Aufwand erfüllen zu können. Insbesondere kann bei Heizungsanlagen
für Ein-Zwei- oder Mehrfamilienhäuser die bedarfsgerechte Regelung sämtlicher Verbraucher
unmittelbar in die Wärmetauscherfläche des Wärme- bzw. Kälteerzeugers integriert
werden. Dadurch nämlich, daß sich überraschenderweise der gesamte Energiebedarf
in einer Größe, nämlich in der Rauch- bzw. Abgastemperatur, widerspiegelt, läßt
sich die Optimierung der Regelung durch die Erfindung mit Vorteil darauf reduzieren,
diese Größe wünschenswert in einem engen Spektrum zu halten.
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Hierdurch wird es wiederum möglich, einer anderen übergeordneten Aufgabe
gerecht zu wenden, die erstmalig der Erfindung gestellt worden ist und darin liegt,
eine Systemgröße als Instrument zu nutzen, durch welche erstmalig eine Prioritierung
einer beliebigen Größe des Tripels von Umweltbelastung, Heizungs- bzw. Kühlungskomfort
und Energieausbeute bzw. Gesamtwirkungsgrad möglich wird. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß es einerseits durchaus möglich ist, Komfortbetrieb bezüglich der Raumtemperaturanforderungen
sowohl bei Heizung als auch bei Kühlung einerseits und Energieausbeute andererseits
mit Umweltschutz über eine Regel größe zu verbinden und diese Anforderungen so zu
optimieren, daß nicht hoher Heizungs- bzw. Kühlungskomfort mit starker Umweltbelastung
erkauft oder umgekehrt bei umweltfreundlicher Heizung bzw. Kühlung auf Komfort verzichtet
werden muß.
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Nicht zu vergessen ist, zu erwähnen, daß man durch die Erfindung sogar
bei Kondensationskesseln bis zu niedrigsten Rauchgastemperaturen gehen und es allein
in das Ermessen des Herstellers aufgrund von dessen Know-How gestellt sein lassen
kann, ein Optimum an höchster Energieausbeute, hohem Benutzerkomfort und geringster
Umweltbelastung einstellen zu können.
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In weiterer vorteilhafter Fortbildung der Erfindung kann aber auch
eine Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze des vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus durch Verringerung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf
eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechend dem Maß dieser Abweichung und
eine Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze des vorgegebenen
Sollwert-Bandes durch Vergrößerung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf
eingespeisten W.'ärme- bzw.
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Kälteleistung entsprechend dem Maß dieser Abweichung eliminiert werden.
Entsprechend kann die Regeleinrichtung einen einerseits über eine Impulsleitung
mit der Vergleichseinrichtung und andererseits über eine weitere Impulsleitung mit
dem Stellbefehlgeber verbundenen Proportionalregler aufweisen. Es hat sich nämlich
überraschend herausgestellt, daß entgegen einem in der Fachwelt bestehenden Vorurteil,
daß mit reinem rroportionalregler Heizungsregelungen nicht zweckgerecht zu verwirklichen
seien, handelsübliche reine Proportionalregler durchaus verwendbar sind, und zwar
aufgrund und in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Konzeption eines Sollwert-Bandes,
um jedes ungünstige Schwingungsverhalten der Regel vorrichtung nach der Erfindung,
das bei dieser ohnehin nicht zu erwarten ist, zuverlässig auszuschalten, indem hierdurch
ein Maß für die Stärke der Gegenregelung geboten wird.
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Zur Verbesserung der Genauigkeit der Regelung kann in weiterer zweckmäßiger
Ausgestaltung der Erfindung gleichermaßen das Gesamtmaß der Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus
im Verlauf der Zeit ermittelt und eine Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die
obere Grenze dieses Sollwert-Bandes hinaus durch Verringerung
der in den Heizungs- bzw. Kühimittelvorlauf eingespeisten Wärme- bzw.
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Kälteleistung entsprechend diesem Gesamtmaß der Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur eliminiert und/oder das Gesamtmaß der Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes im
Verlauf der Zeit ermittelt und eine Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter
die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes durch Vergrößerung der in den Heizungs-
bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechend diesem
Gesamtmaß der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur eliminiert werden. Entsprechend
kann die Regeleinrichtung einen über Impulsleitungen mit der Vergleichseinrichtung
und dem Proportionalregler sowie dem Stellbefehlgeber verbundenen Integralregler
mit zeitabhängigem Integrierwerk für die Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die obere Grenze des Sollwert-Bandes derselben hinaus und/oder zeitabhängigem
Integrierwerk für die Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die untere
Grenze des Sollwert-Bandes derselben aufweisen. Hierdurch werden sämtliche Regelabweichungen
der Rauch- bzw. Abgastemperatur von dem die Führungsgröße bildenden Sollwert-Band,
die überhaupt aufgetreten sind, über die Zeit integriert und je nach Größe des Integrals
Stellbefehle ausgeführt, was über die Zeit eine besonders exakte Einhaltung bzw.
besonders genaue Einregulierung in die Sollgröße mit guter Dämpfung bzw. gutem Einschwingverhalten
ermöglicht.
-
Weiterhin sieht eine andere zweckmäßige Fortbildung gemäß einem untergeordneten
Erfindungsgedanken gleichermaßen vor, daß das Maß der zeitlichen Änderung einer
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze des vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus und/oder der zeitlichen Änderung dieses Maßes zeitlicher
Xnderung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur ermittelt und diese Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch Verringerung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel
vorlauf eingespeisten Wärme- bzw.
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Kälteleistung entsprechend diesem Maß der zeitlichen Änderung der
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur bzw. diesem Maß der zeitlichen
Änderung
dieses Maßes zeitlicher Xnderung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
eliminiert und/oder das Maß der zeitlichen Änderung einer Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes und/oder
der zeitlichen Änderung dieses Maßes zeitlicher Xnderung der Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur ermittelt und diese Abweichung der Rauch- bzw. -Abgastemperatur
durch Vergrößerung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme-
bzw.
-
Kälteleistung entsprechend diesem Maß der zeitlichen Änderung der
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur bzw. diesem Maß der zeitlichen Änderung
dieses Maßes zeitlicher Änderung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
eliminiert wird. Entsprechend kann zweckmäßig die Regeleinrichtung einen über Impulsleitungen
mit der Vergleichseinrichtung und dem Proportionalregler und/oder gegebenenfalls
dem Integralregler sowie dem Stellbefehlgeber verbundenen Differentialregler mit
einer Einrichtung zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen Änderung der Rauch- bzw.
Abgastemperatur und/oder einer Einrichtung zur Bestimmung der zeitlichen Änderung
des Maßes der zeitlichen Änderung der Rauch- bzw. Abgastemperatur aufweisen.
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Es hat sich nämlich überraschend herausgestellt, daß bereits eine
Differentialregelung, die als Maß die Änderungsgeschwindigkeit der Rauch- bzw. Abgastemperatur
benutzt, immer dann von besonderem Vorteil ist, wenn - am Beispiel einer Heizungsanlage
dargestellt -Heizkörper abgeschaltet werden oder Heizkörper abgeschaltet sind und
noch beispielsweise ein Raum zu beheizen ist, d. h. auf hoher Heizkörpertemperaturspreizung
bzw. mit sehr geringem eigenem Massenstromdurchsatz gefahren wird, sich höchst einfach
und bequem und besonders kostengünstig und dabei doch ausgesprochen zuverlässig
eine weitere Verbesserung der Erfindung insoweit erzielen läßt, als auch für solche
Betriebsfälle sich der unbefriedigende Zustand ausschalten läßt, daß die Regelung
in bezug auf Energieeinsparung zu langsam sein kann, da der Anstieg der Rauch- bzw.
Abgastemperatur unter diesen Betriebsverhältnissen sehr steil ist. Entgegen allen
Erwartungen hat sich herausgestellt, daß die Regelung gemäß diesem
untergeordneten
Erfindungsgedanken in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit der Rauch- bzw.
Abgastemperatur besonders schnell und zuverlässig ist. Eine weitere Steigerung der
Schnelligkeit und Feinfühligkeit der Regelung nach der Erfindung wird durch die
andere Variante dieses untergeordneten Erfindungsgedankens erbracht, gemäß derer
in Abhängigkeit von der Xnderungsbeschleunigung der Rauch- bzw. Abgastemperatur,
d. h. von der zeitlichen Änderung des Maßes der zeitlichen Änderung derselben geregelt
wird. Gleiches gilt natürlich auch für Kühlbetrieb.
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Zweckmäßig kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zur Anpassung
der Regelungskonstanten, nämlich der Verstärkung des Proportionalreglers und/oder
der Nachstellzeit des Integralreglers und/oder der Vorhaltzeit des Differentialreglers,
an die jeweiligen Eigentümlichkeiten der Heizungs- bzw. Kühlanlage und/oder der
mit dieser zu temperierenden Räume im Hinblick auf Betriebsparameter und/oder lage-
und/oder klimaspezifische oder benutzereigentümliche Eigenheiten eine weitere Verbesserung
dadurch erzielt werden, daß die obere und/oder die untere Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur herstellerseitig leistungsfähigkeitsbedingt und/oder
nutzerbedürfnisbezogen gewählt wird. Dies bedeutet die zweckmäßige Möglichkeit einer
werkseitigen Vorwahl von für eine bestimmte Heizungs- bzw. Kühlanlage und/oder die
Kombination derselben mit einem bestimmten Typ einer Regelungsvorrichtung nach der
Erfindung für zweckmäßig erachteten Werten für Verstärkung und/oder Nachstellzeit
und/oder Vorhaltzeit, wobei dann die Regelungsvorrichtung auch noch so ausgebildet
werden kann, daß sie im Wege des Selbstlernens den Regelvorgang an die genannten
Eigentümlichkeiten optimierend anpasst. Diese hersteller- bzw. werkseitige Vorgabe
einer oder mehrerer Regelungskonstanten erübrigt vorteilhaft nicht nur zeitaufwendige
Einstellarbeiten am Betriebsort, sondern gestattet besondere Präzision bei der Vorgabeeinstellung
dieser für eine Minimierung der Energieverluste bestimmenden Regelungskonstanten.
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Ein anderer untergeordneter Erfindungsgedanke befaßt sich gemäß einer
zugrundeliegenden untergeordneten Aufgabe mit der Ermittlung des für eine bestimmte
Heizungs- bzw. Kühlanlage aufgrund der Gesamtheit der Einflußgrößen, denen sie unterliegt,
optimalen Maßes der Führungsgröße. Hierfür sieht dieser untergeordnete Erfindungsgedanke
vor, daß bei Inbetriebnahme des Verfahrens für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb
bei Vollast und voller öffnung aller Drosseleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur
als minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur, die als Inbetriebnahmerauch- bzw.
--abgastemperatur zu bezeichnen ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem nach einer Zeitspanne
mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch-
bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben auftritt,
oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges, ermittelt
und der größere Sollwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur entsprechend einem Vielfachen
dieser minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-abgastemperatur) und der kleinere Sollwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur entsprechend
einem im Vergleich zu diesem Vielfachen kleineren Vielfachen oder einem Bruchteil
dieser minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-a gastemperatur) gewählt wird. Diese Verfahrensweise kann illit Vorzug bei der
als "Jungfernfahrt" zu bezeichnenden erstmaligen. Inbetriebnahme einer mit der Erfindung
ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage verwirklicht werden und erbringt dann die
tatsächlich minimal mögliche Rau(n- b.w. Abgastemperatur als die einzige relevante
Größe, in der alle auf die Heizungs- bzw. Kühlanlage wirkenden äußeren und bezogen
auf das das Wärmeträgermedium führende Leitungssystem inneren Einflußgrößen enthalten
sind, ohne daß diese im einzelnen bestimmt oder gemessen zu werden bräuchten.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung gemäß einem anderen untergeordneten
Erfindungsgedanken kennzeichnet sich dadurch, daß bei Heizbetrieb für Aufheizen
nach einer Abkühlung bzw. bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer Erwärmung und/oder
bei jeder Wiederaufnahme
der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme-
bzw. Kälteerzeuger nach einer Beendigung derselben bei Vollast und voller Öffnung
aller Drosseleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimale Rauch- bzw
Abgastemperatur, die auch als Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur zu bezeichnen ist,
zu dem Zeitpunkt, zu dem nach einer Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls
geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante
Vergrößerung derselben auftritt, oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn
des Anfahrvorganges, ermittelt und der größere Sollwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur
entsprechend einem Vielfachen dieser minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch-
bzw. -abgastemperatur) und der kleinere Sollwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur
entsprechend einem im Vergleich zu diesem Vielfachen kleineren Vielfachen oder einem
Bruchteil dieser minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
gewählt wird. Dies erbringt einen Indikator dafür, daß sich der Wärmeübergang vom
Rauchgas zum Wärmeträgermedium der Heizungs- bzw. Kühlanlage dadurch verschlechtert
hat, daß der Wärmetauscher des Wärme- bzw Kälteerzeugers auf seiner Rauchgasseite
verrußt und/oder auf seiner Wärmeträgermediumsseite verkalkt ist und/oder aus irgendwelchen
Gründen, wie beispielsweise durch Leckage und/oder Hängen der Drosseleinrichtung(en)
eines oder mehrerer Heizkörper(s) oder Kühleinrichtung(en) dieser Wärmetauscher
nicht mehr mit der gesamten Menge des Wärmeträgermediums beaufschlagt wird. Durch
verhältnismäßig einfache Besichtigung dieses Wärmetauschers und Reinigen von Ruß
und/oder Kalk lassen sich einfach die wärmetauscherseitigen Fehlerquellen von den
im das Wärmeträgermedium führenden Leitungssystem etwa vorhandenen sonstigen Fehlerquellen
selektieren.
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Vorrichtungsseitig wird die Erfindung diesen untergeordneten Erfindungsgedanken
dadurch gerecht, daß die Regel einrichtung eine Sollwert-Wahleinrichtung mit einer
vorzugsweise über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw.
Abgastemperatur verbundenen Detektoreinrichtung zur Ermittlung der zu dem Zeitpunkt,
zu
dem nach einer Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem
Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben
auftritt, oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges,
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als minimal mögliche Rauch-
bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder im Verlauf
des Heiz-betriebes bei Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des Kühlbetriebes
bei Abkühlen nach einer Erwärmung bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen
als minimale Rauch- bzw.
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Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) auftretenden
Rauch- bzw. Abgastemperatur und einer oder je einer über eine Impulsleitung mit
dieser verbundenen einstellbaren Verhältnisgabeeinrichtung als Sollwert-Bildungseinrichtung
für die obere bzw. die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
sowie jeweils eine über Impulsleitungen mit der zugeordneten Sollwert-Bildungseinrichtung
der Sollwert-Wahleinrichtung und andererseits mit dem zugeordneten Sollwertgeber
verbundene Einrichtung zur automatischen Verstellung desselben im Sinne einer Ersteinstellung
bzw. einer Veränderung eines eingestellten Wertes'der zugeordneten oberen bzw. unteren
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur aufweist.
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Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang, daß man dann, wenn man nach
den vorstehend erläuterten Kriterien festgestellt hat, daß es sich im Zuge eines
ermittelten Anstiegs der Rauch- bzw. Abgastemperatur von ihrem ursprünglichen Inbetriebnahmewert
auf einen höheren Wert in Form der sogenannten Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur
nur um eine Verrußung oder Verkalkung der Anlage handelt, diese durchaus in bisheriger
Weise weiterfahren kann, wobei die festgestellte
höhere Anfahrrauch-
bzw. -abgastemperatur die Bestimmungsfunktion der ursprünglichen Inbetriebnahmerauch-
bzw. -abgastemperatur für die Festlegung der Führungsgröße der Regelung in Form
des erfindungsgemäßen Sollwert-Bandes übernehmen kann, was den Vorteil erbringt,
daß in einem solchen Fall auf einen Service-Techniker verzichtet werden kann.
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Hierfür kann gemäß einem weiteren untergeordneten Erfindunsgedanken
bei Inbetriebnahme des Verfahrens für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb oder bei
Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung bzw.
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bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer. Erwärmung jeweils bei Vollast
und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen die Länge der Zeitspanne, während
derer erstmalig die Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimal mögliche Rauch- bzw.
Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. --abgastemperatur) bzw. als minimale
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) mit praktisch konstantem
oder allenfalls geringfügig steigendem Wert auftritt, und/oder die zeitliche Änderung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur nach dem Zeitpunkt, zu dem nach dieser Zeitspanne
mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch-
bzw.
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Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben
auftritt, ermittelt und entsprechend dem Maß der Länge dieser Zeitspanne und/oder
dem Maß der zeitlichen Änderung dieser Rauch- bzw.
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Abgastemperatur der größere und der kleinere vorgegebene Sollwert
der Rauch- bzw. Abgastemperatur verändert werden, indem bei größerer Länge dieser
Zeitspanne und/oder kleinerem Maß der zeitlichen Änderung dieser Rauch- bzw. Abgastemperatur
beide vorgegebenen Sollwerte der Rauch- bzw. Abgastemperatur um einen größeren Betrag
und bei kleinerer Länge dieser Zeitspanne und/oder größerem Maß der zeitlichen Änderung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur beide vorgegebenen Sollwerte der Rauch- bzw. Abgastemperatur
um einen kleineren Betrag vergrößert werden. Vorrichtungsmäßig kann dabei zweckmäßig
die Regeleinrichtung eine Sollwert-Wahleinrichtung mit einer vorzugsweise über eine
Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen
Detektoreinrichtung zur Ermittlung
der zu dem Zeitpunkt, zu dem
nach einer Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem
Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben
auftritt, oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als minimal mögliche Rauch-
bzw.
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Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder
im Verlauf des Heizbetriebes bei Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf
des Kühlbetriebes bei Abkühlen nach einer Erwärmung bei Vollast und voller Öffnung
aller Drosseleinrichtungen als minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch-
bzw. -abgastemperatur) auftretenden Rauch- bzw. Abgastemperatur und einer oder je
einer über eine Impulsleitung mit dieser verbundenen einstellbaren Verhältnisgabeeinrichtung
als Sollwert-Bildungseinrichtung für die obere bzw. die untere Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur, ferner eine über eine Impulsleitung mit der Vergleichseinrichtung
zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder
unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes oder mit einer ihrerseits über eine
Impulsleitung mit dieser Vergleichseinrichtung verbundenen Momentanwert-Abweichungs-Speichereinrichtung
verbundene Betragsvergleichseinrichtung zur Ermittlung des Beginns und des Endes
einer Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem
Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch Bestimmung des Unterschiedes zwischen
jeweils letztem und vorletztem Momentanwert der Rauch- bzw. Abgastemperatur und
eine über eine Impulsleitung mit der Detektoreinrichtung verbundene Zeitspannen-Messeinrichtung
zur Ermittlung der Länge der Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls
geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit einer mit ihr über
eine Impulsleitung verbundenen Zeitspannenvorgabe- und -vergleichseinrichtung und
mit einer Einschalt- und einer Ausschalteinrichtung, die ihrerseits jeweils über
eine Impulsleitung mit der Betragsvergleichseinrichtung verbunden sind, wobei zumindest
die Ausschalteinrichtung
vorzugsweise auch mit der Detektoreinrichtung
über eine Impulsleitung verbunden ist, und/oder einer jeweils über eine Impulsleitung
einerseits entweder mit der Betragsvergleichseinrichtung oder mit der Vergleichseinrichtung
zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder
unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes und andererseits mit einer Einrichtung
zur Abgabe von Zeitspannen entsprechenden Impulsen verbundenen Dividiereinrichtung
zur Ermittlung des zeitlichen Gradienten der Vergrößerung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
nach Beendigung der Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig
steigendem Wert derselben, die jeweils über eine Impulsleitung mit einer Gradienten-Vorgabe-
und -Vergleichseinrichtung mit einer vom Zeitpunkt des Endes der Zeitspanne mit
praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw.
Abgastemperatur oder der vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges
für die Vorrichtung abhängigen Einschalt- und/oder Ausschalteinrichtung, vorzugsweise
mit zumindest der Ausschalteinrichtung einer Zeitspannen-Messeinrichtung zur Ermittlung
der Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert
der Rauch- bzw. Abgastemperatur, verbunden ist, aufweist, wobei die bzw.
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jede der Sollwert-Bildungseinrichtung(en) über jeweils eine Tmpulsleitung
einerseits mit der Detektoreinrichtung und andererseits mit der Zeitspannen-Messeinrichtung
unmittelbar oder über deren Zeitspannen-Vorgabe- und -Vergleichseinrichtung bzw.
mit der Dividiereinrichtung unmittelbar oder über deren Gradienten-Vorgabe- und
-Vergleichseinrichtung sowie in jedem Fall mit demStellbefehl geber verbunden ist
bzw. sind. Auf diese Weise läßt sich höchst einfach und wirtschaftlich eine Festlegung
der wünschenswerten Lage und Breite des Sollwert-Bandes in direkter Abhängigkeit
vom Startverhalten der Heizungs- bzw. Kühlanlage erzielen, indem eine oder beide
dieses abbildenden Größen in Form der Länge der Zeitspanne, während derer im Zuge
des Hochfahrens der Anlage eine
verhältnismäßig konstante und allenfalls
geringfügig steigende Rauch- bzw. Abgastemperatur gemessen wird, bzw. in Form der
Steilheit, mit der sich ein danach erstmalig festgestellter Anstieg der Rauch- bzw.
Abgastemperatur als weiterer Verlauf derselben fortsetzt, zur Festlegung der Lage
und Breite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur herangezogen wird.
-
In manchen Fällen kann jedoch eine relativierende Festlegung der Lage
und Breite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit vom
Verhältnis von minimaler Rauch- bzw. Abgastemperatur, wie diese beim täglichen Anfahren
der Heizungs- bzw. Kühlanlage gemessen wird, zu der minimal möglichen Rauch- bzw.
Abgastemperatur, wie diese sich bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Heizungs-
bzw. Kühlanlage eingestellt hat, zweckmäßig und erwünscht sein. Zu diesem Zwecke
kann gemäß einem alternativen untergeordneten Erfindungsgedanken bei Inbetriebnahme
des Verfahrens für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb bei Vollast und voller Öffnung
aller Drosseleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimal mögliche
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) und bei
Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung bzw.
-
bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer Erwärmung bei Vollast und
voller öffnung aller Drosseleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimal
mögliche oder minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
ermittelt und bei Auftreten einer Abweichung der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) von der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) das vorgegebene Sollwert-Band der Rauch-
bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit vom Verhältnis von minimaler zu minimal möglicher
Rauch- bzw. Abgastemperatur verändert werden. Entsprechend kann zweckmäßig die Regeleinrichtung
eine Sollwert-Wahleinrichtung mit einer oder je einer vorzugsweise über eine Messwertleitung
mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen Detektoreinrichtung
zur Ermittlung der zu dem Zeitpunkt, zu dem nach einer Zeitspanne mit praktisch
konstantem oder allenfalls geringfügig
steigendem Wert der Rauch-
bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben auftritt,
oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges, im Verlauf
der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb bei Vollast
und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) und im Verlauf des Heizbetriebes bei
Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des Kühl betriebes bei Abkühlen nach
einer Erwärmung bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als minimale
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) auftretenden Rauch-
bzw. Abgastemperatur und eine Messwertspeichereinrichtung für die minimal mögliche
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) sowie eine
einerseits über eine Impulsleitung mit dieser und andererseits über eine Messwertleitung
mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw. Abgastemperatur oder über eine Impulsleitung
mit der Detektoreinrichtung verbundene Vergleichseinrichtung zur Ermittlung von
Abweichungen der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
von der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-abgastemperatur) und eine über eine Impulsleitung mit dieser verbundene Verhältnisbiiuungseinrichtung
aufweisen, die über jeweils eine Impulsleitung mit zumindest einer der Sollwert-Bildungseinrichtungen
für die obere bzw. untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
oder mit der oder zumindest einer der Programmspeicherenrichtung(en) für die Beeinflussung
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur oder mit zumindest einer Verstelleinrichtung
für diese oder mit zumindest einem Sollwertgeber verbunden und mittels derer die
betreffende Sollwert-Bildungseinrichtung bzw. Programmspeichereinrichtung bzw. Yerstelleinrichtung
bzw. der betreffende Sollwertgeber im Sinne einer Änderung des vorgegebenen Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw Abgastemperatur in Abhängigkeit vom Verhältnis von minimal möglicher
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw -abgastemperatur) zu minimaler
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur),
verstellbar
ist. Ersichtlich wird hierdurch ermöglicht, daß eine in erfindungsgemäßer Weise
ausgestattete Heizungs- bzw. Kühlanlage auch dann noch mit gleich guter Funktion
weiterbetrieben werden kann, wenn sie in der beschriebenen Weise bezüglich ihrer
Rauch- bzw. Abgastemperatur eine Drift zu bezüglich ihrer ursprünglichen Inbetriebnahmerauch-
bzw. -abgastemperatur höheren Werten aufweist.
-
Im übrigen kann eine solche Drift zweckmäßig auch noch anderweitig
ausgenützt werden, indem in weiterer Fortbildung der Erfindung gemäß einem anderen
untergeordneten Gedanken derselben bei Inbetriebnahme des Verfahrens für Heizbetrieb
oder für Kühlbetrieb bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen die
Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch-
bzw. -abgastemperatur) und bei Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung bzw.
bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer Erwärmung bei Vollast und voller Öffnung
aller Drosseleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur als minimale Rauch- bzw.
-
Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) ermittelt und
bei Auftreten einer vorbestimmten Abweichung der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) von der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) diese Unregelrlåßigkeit optisch und/oder
akustisch wahrnehmbar gemacht wird. Hierfür kann zweckmäßig mindestens eine Meldeeinrichtung
zur Abgabe einer optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Information vorgesehen
sein, wobei die Regeleinrichtung eine Sollwert-Wahleinrichtung mit einer oder je
einer vorzugsweise über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch-
bzw. Abgastemperatur verbundenen Detektoreinrichtung zur Ermittlung der zu dem Zeitpunkt,
zu dem nach einer Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig
steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung
derselben auftritt, oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges,
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als minimal mögliche Rauch-
bzw.
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Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) und im
Verlauf des Heizbetriebes bei Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des
Kühlbetriebes bei Abkühlen nach einer Erwärmung bei Vollast und voller Öffnung aller
Drosseleinrichtungen als minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw.
-abgastemperatur) auftretenden Rauch- bzw. Abgastemperatur und eine Messwertspeichereinrichtung
für die minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-abgastemperatur) sowie eine einerseits über eine Impulsleitung mit dieser und andererseits
über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw. Abgastemperatur
oder über eine Impulsleitung mit der Detektoreinrichtung verbundene Vergleichseinrichtung
zur Ermittlung von Abweichungen der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch-
bzw. -abgastemperatur) von der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch-
bzw. -abgastemperatur) mit einer Grenzdetektoreinrichtung aufweist, die über jeweils
eine Impulsleitung mit der bzw. den Meldeeinrichtung(en) verbunden ist und mittels
derer diese zur Wahrnehmbarmachung einer einem dem über- oder Unterschreiten eines
vorbestimmten Wertes einer solchen Abweichung entsprechenden Unregelmäßigkeit aktivierbar
ist bzw. sind. Der Vorteil dieses untergeordneten Erfindungsgedankens ist, daß dieser
eine entsprechend erfindungsgemäß ausgerüstete Heizungs- bzw. Kühlanlage besonders
servicefreundlich macht. Denn es kann auf diese Weise dem Betreiber derselben die
Vorhersage gegeben werden, daß er nicht mehr wirtschaftlich fährt, sondern etwas
getan werden muß, weil der Wärmeübergang vom Rauch- bzw. Abgas über den Wärmetauscher
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers zum im Heizungs- bzw. Kühlmittelkreislauf zirkulierenden
Wärmeträgermedium hin gestört ist, was seine Ursache in einer rauch- bzw. abgasseitigen
Verrußung und/oder einer wärmeträgermediumsseitigen Verkalkung dieses Wärmetauschers
und/oder darin haben kann, daß diesem aufgrund heizungs- bzw. kühimittelkreislaufseitigen
Defektes beispielsweise in Form einer Leckage etwa der
Umwälzpumpe
oder des Hängens der Drosseleinrichtung(en) eines oder mehrerer Heizkörper(s) bzw.
einer oder mehrerer Kühleinrichtungen nicht mehr ausreichend Wärmeträgermedium zur
Verfügung gestellt wird. All diese Defekte spiegeln sich nämlich in der Drift der
Rauch- bzw. Abgastemperatur zu höheren Werten hin wieder, die ihrerseits wiederum
ein Maß für die Unwirtschaftlichkeit der Verfahrensführung ist.
-
Nachzutragen ist, daß in allen Fällen gemäß einem weiteren untergeordneten
Erfindungsgedanken mit abnehmendem Wert der oberen oder der unteren Grenze des Sollwert-Bandes
die Differenz zwischen diesen beiden Grenzwerten und/oder das Verhältnis derselben
zunehmend kleiner gewählt werden sollte. Hierfür kann in erfinderischer Fortbildung
der Regelungsvorrichtung nach der Erfindung die Sollwert-Wahleinrichtung eine über
eine Impulsleitung mit der Detektoreinrichtung verbundene Programmspeichereinrichtung
mit einer über eine Impulsleitung mit der Sollwert-Bildungseinrichtung für die obere
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen Verstel-leinrichtung
für diese und/oder einer über eine Impulsleitung mit der Sollwert-Bildungseinrichtung
für die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen
Verstelleinrixhtung für diese oder eine Programmspeichereinrichtung für die obere
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw.
-
Abgastemperatur mit über eine Impulsleitung mit der Sollwert-Bildungseinrichtung
für diese obere Grenze verbundenen Verstelleinrichtung für diese und/oder eine Programmspeichereinrichtung
für die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit über
eine Impulsleitung mit der Sollwert-Bildungseinrichtung für diese untere Grenze
verbundenen Verstelleinrichtung für diese aufweisen, wobei durch zumindest eine
der Verstelleinrichtungen entsprechend einer in der bzw. den Programmspeichereinrichtung(en)
gespeicherten Abhängigkeit das in der zugeordneten Sollwert-Bildungseinrichtung
gebildete Verhältnis in dem Sinne veränderbar ist, daß einem abnehmenden Wert der
oberen oder unteren Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur eine
zunehmend
geringere Differenz zwischen diesen beiden Grenzwerten
und/oder ein zunehmend kleineres Verhältnis derselben entspricht. Es hat sich nämlich
überraschend gezeigt, daß es insbesondere aus Gründen einer Verbesserung der Stabilität
der Regelung und in bereits beschriebener Weise damit einhergehender Energieeinsparungen
besonders zweckmäßig ist, wenn mit zunehmender Rauch- bzw. Abgastemperatur eine
größere Schwankungsbreite für diese zugelassen wird, also auch die Bandbreite des
erfindungsgemäßen Sollwert-Bandes größer vorgegeben wird.
-
Die Erfindung bietet aber gemäß einer weiteren sie zweckmäßig fortbildenden
Ausgestaltung auch noch die bisher in der Fachwelt nicht für realisierbar gehaltene
Möglichkeit für die Abgabe einer für den Benutzer einer Heizungs- bzw. Kühlanlage
beschriebener Art höchst wertvollen weiteren Information, indem nämlich bei Fehlen
einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes
überhaupt und/oder bei Fehlen einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über
die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne diese
Unregelmäßigkeit optisch und/oder akustisch wahrnehmbar gemacht wird. Hierfür kann
zweckmäßig vorrichtungsseitig mindestens eine Meldeeinrichtung zur Abgabe einer
optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Information vorgesehen sein, die über eine
Impulsleitung an eine Auslöseeinrichtung angeschlossen ist, die ihrerseits über
eine Impulsleitung mit der Vergleichseinrichtung der Regeleinrichtung zur Bestimmung
der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder unter die
untere Grenze ihres Sollwert-Bandes und/oder mit einer Messwertspeichereinrichtung
verbunden ist, die über eine Impulsleitung mit dieser und/oder mit einer über eine
Messwertleitung mit der Messeinrichtung für die Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen
Zeitsteuereinrichtung zur Durchführung einer Mehrzahl von Messungen der Rauch- bzw.
Abgastemperatur durch diese Messeinrichtung oder mit einer Zeitsteuereinrichtung
zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Messwertes oder einer Mehrzahl von von der
Messeinrichtung gelieferten Messwerten der Rauch- bzw. Abgastemperatur
durch
diese Messwertspeichereinrichtung bzw. von dieser jeweils innerhalb einer vorgegebenen
Zeitspanne verbunden ist, angeschlossen und von dieser bei Fehlen einer Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes überhaupt
und/oder bei Fehlen einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere
Grenze ihres Sollwert-Bandes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zur Wahrnehmbarmachung
dieser Unregelmäßigkeit aktivierbar ist bzw. sind. Hierdurch kann mit einfachen
und kostengünstigen und dennoch höchst zuverlässigen Mitteln dem Benutzer einer
Heizungs- bzw. Kühlanlage mitgeteilt werden, daß diese auf der Rauch- bzw. Abgasseite
des Wärmetauschers ihres Wärme- bzw. Kälteerzeugers mit einem nicht mehr zu vernachlässigenden
Wärmeübergangsverlust oder aber mit einem beträchtlichen Verlust an Wärme- bzw.
-
Kälteenergie auf seiten ihres das Wärmeträgermedium führenden Teils
arbeitet, wie das etwa bei Heizungsbetrieb z. 8. dann der Fall sein kann, wenn der
Benutzer sein zu beheizendes Haus oder dergleichen nicht geschlossen hält, sondern
beispielsweise durch ein ständig offenes Fenster eines mit einem hohen Raumtemperatur-Sollwert
bedienten Raumes Energie vergeudet, damit er entsprechende Maßnahmen treffen kann.
Dies ist im übrigen für Kühlbetrieb noch wesentlich wichtiger, weil bei diesem durch
Beseitigung einer solchen Kälteenergie-Leckdye vergleichsweise wesentlich mehr an
Kosten gespart werden kann als im Heizbetrieb.
-
Außer dem beschriebenen Nichtüberschreiten der oberen Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur und dem Nichtüberschreiten derselben vorzugsweise
während einer vorgegebenen Zeitspanne liefert auch das Unterschreiten der unteren
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur eine wertvolle Information,
wenn gemäß einem anderen untergeordneten ETfindungsgedanken bei Auftreten einer
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder die minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) bei Vollast und voller Öffnung aller
Drossel einrichtungen und/oder bei Auftreten
einer Abweichung der
Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch-
bzw. -abgastemperatur) und/oder die minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur
(Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) bei Vollast und voller offnung aller
Drosseleinrichtungen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne diese Unregelmäßigkeit
optisch und/oder akustisch wahrnehmbar gemacht wird. Vorrichtungsseitig kann hierfür
mindestens eine Meldeeinrichtung zur Abgabe einer optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren
Information vorgesehen sein, die über eine Impulsleitung an eine Auslöseeinrichtung
angeschlossen ist, die ihrerseits über eine Impulsleitung mit der Vergleichseinrichtung
der Regeleinrichtung zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die obere und/oder unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes und/oder mit
einer Messwertspeichereinrichtung verbunden ist, die über eine Impulsleitung mit
dieser und/oder mit einer über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für
die Rauch- bzw. Abgastemperatur verbundenen Zeitsteuereinrichtung zur Durchführung
einer Mehrzahl von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch diese Messeinrichtung
oder mit einer Zeitsteuereinrichtung zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Messwertes
oder einer Mehrzahl von von der Messeinrichtung gelieferten Messwerten der Rauch-
bzw. Abgastemperatur durch diese Messwertspeichereinrichtung bzw. von dieser jeweils
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verbunden ist, angeschlossen und von dieser
bei Auftreten einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die minimale
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder die-minimal
mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur)
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen und/oder bei Auftreten
einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die minimale Rauch- bzw.
Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder die minimal mögliche
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) bei Vollast
und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne
zur Wahrnehmbarmachung dieser Unregelmäßigkeit aktivierbar ist bzw. sind.
-
Für den Fall der besonderen Ausführungsform der Erfindung mit Veränderung
der dem im Heizungs- bzw. Kühimittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedium zugeführten
Wärme- bzw. Kälteleistung durch Ein- und Ausschaltung der Zufuhr der Betriebsenergie
zum Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger kann gemäß einem untergeordneten Erfindungsgedanken
zweckmäßig bei Auftreten einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die
obere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus die Zufuhr von Betriebsenergie
zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger beendet und bei Auftreten einer Abweichung der Rauch-
bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes die Zufuhr von
Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger aufgenommen werden. Hierfür kann vorrichtungsseitig
zweckmäßig vorgesehen sein, daß die Regeleinrichtung einen zeitlich getaktete Stellbefehle
abgebenden Stellbefehlgeber aufweist, mittels dessen der Einrichtung zur Beeinflussung
der Zufuhr der Betriebsenergie zum Wärme- bzw.
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Kälteerzeuger die Stellbefehle als Ein-Aus-Befehle zuführbar sind,
wobei jeweils bei Ermittlung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über
die obere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus durch einen Aus-Befehl
die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger sperrbar und bei Ermittlung
einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze ihres vorgegebenen
Sollwert-Bandes durch einen Ein-Befehl die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme-
bzw. Kälteerzeuger freigebbar ist.
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Bei mit diskontinuierlicher Zufuhr der Wärme- bzw. Kälteleistung zum
Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf arbeitenden Anlagen nach dem Stande der Technik,
bei denen üblicherweise, jedoch keinesfalls notwendig, mit geringer Wärmeträgermediums-Vorlage
gearbeitet wird, beispielsweise indem Kessel mit geringer Wasservorlage oder beispielsweise
als Therme oder Geyser bezeichnete Durchlauferhitzer oder aber Wärmepumpen bzw.
Kältemaschinen ohne Pufferspeicher als Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger eingesetzt werden, ist weder die bekannte Regelung mit
konstantem Sollwert des Gesamtmassenstroms als Führungsgröße noch eine der bekannten
Nachführsteuerungen mit auf einer Temperatur des Wärmeträgermediums über einen willkürlich
gewählten Rechenalgorithmus
fußender Führungsgröße funktionsfähig,
wie vorstehend bereits ausführlich erläutert. Herkömmliche Regelungen mit Führung
über die Außentemperatur sind bei allen Systemen dieser Art, die eine verhältnismäßig
große Spreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
haben, nur schwer zu verwirklichen weil nach Abschalten die Vorlauftemperatur zur
Rücklauftemperatur wird und damit während der Ausszeit eine große Differenz zur
eingestellten witterungsgeführten Vorlauftemperaturvorgabe auftritt.
-
Hier müßte der Wärme- bzw. Kälteerzeuger ständig takten, um diese
Temperatur zu halten, es sei denn, man würde künstliche Verzögerungsglieder etc.
einsetzen oder eine so große Hysterese vorgeben, daß der Einfluß der Führung durch
Außentemperatur bzw. Witterung praktisch ausgeschaltet wäre. Hier könnten weder
auf Implementierung in der Regeleinrichtung beruhende Maßnahmen noch ein Referenzraum
wirksam Abhilfe schaffen, der gleichfalls eine Zeitdehnung erbringen würde, weil
sich der Raum nicht sofort erwärmt oder abkühlt, also selbst eine Zeitspreizungseinrichtung
darstellt, die einen Zeitpuffer erbringt. Nicht zu übersehen ist ferner auch der
sich hier einstellende Nachteil, daß stets ein gewisses Maß an überversorgung an
Energie vorzusehen ist, das heißt der Referenzraum temperaturmäßig um ein gewisses
Maß zu hoch eingestellt werden muß, um zu vermeiden, daß die anderen Räume an Energieunterversorgung
leiden.
-
Weiterhin zeichnet sich die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik
dadurch aus, daß dem Nutzer derselben durch diese erstmalig die Möglichkeit an die
Hand gegeben ist, mit ein und derselben Regelungsvorrichtung nach der Erfindung
nach seiner eigenen Wahl und Bestimmung unterschiedliche Betriebsarten zu ihm genehmen
Zeiten auch bei einer Heizungs- bzw. Kühlanlage gattungsgemäßer Art mit Wärme- bzw.
Kälteerzeuger, dem die Betriebsenergie diskontinuierlich zugeführt wird, einstellen
zu können, indem für Komfortbetrieb, bei dem für mindestens einen zu temperierenden
Raum eine im Vergleich zu dem bzw. den anderen zu temperierenden Raum bzw. Räumen
vergleichsweise hohe bzw. niedrige Raumtemperatur aufrechtzuerhalten ist, eine geringe
Bandbreite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
mit
größerem oberhalb einer willkürlich, vorzugsweise mit dem Wert der minimalen Rauch-
bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) oder der minimal möglichen
Rauch- bzw.
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Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) gewählten
Referenztemperatur und geringerem unterhalb dieser Referenztemperatur liegendem
Anteil dieser Bandbreite bei hoher oberer und/oder unterer Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur und/oder für Normalbetrieb, bei dem für alle zu
temperierenden Räume eine etwa gleiche Raumtemperatur von für gutes Behaglichkeitsgefühl
ausreichender Höhe aufrechtzuerhalten ist, eine mittlere Bandbreite des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit mittlerem oberhalb einer willkürlich, vorzugsweise
mit dem Wert der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
oder der minimal möglichen Rauch- bzw.
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Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) gewählten
Referenztemperatur und mittlerem unterhalb dieser Referenztemperatur liegendem Anteil
dieser Bandbreite bei mittlerer oberer und/oder unterer Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur und/oder für Nachtabsenkungs- bzw. Sparbetrieb,
bei dem für alle zu temperierenden Räume eine etwa gleiche Raumtemperatur von für
Aufenthalt von Menschen, Tieren oder Gütern noch ausreichender Höhe aufrechtzuerhalten
ist, eine vergleichsweise große Bandbreite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
mit geringerem oberhalb einer willkürlich, vorzugsweise mit dem Wert der minimalen
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) oder der minimal
möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur)
gewählten Referenztemperatur und größerem unterhalb dieser Referenztemperatur liegendem
Anteil dieser Bandbreite bei vergleichsweise niedriger oberer und/oder unterer Grenze
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur und/oder speziell für Beheizung
von Räumen für Frostschutzbetrieb, bei dem für alle zu beheizenden Räume lediglich
eine ein Einfrieren des Wärmeträgermediums in den Heizkörpern und/oder dem dieses
führenden Leitungssystem verhindernde Raumtemperatur aufrechtzuerhalten ist, eine
besonders große Bandbreite des Sollwert-Bandes der
Rauch- bzw.
Abgastemperatur mit praktisch vollständig unterhalb einer willkürlich, vorzugsweise
mit dem Wert der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
oder der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-abgastemperatur) gewählten Referenztemperatur und/oder mit allenfalls geringfügig
oberhalb dieser Referenztemperatur liegender, vorzugsweise dieser entsprechender
oberer Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur und/oder mit auf
einem besonders niedrigen Wert, vorzugsweise nur geringfügig über der zulässigen
Rauch- bzw. Abgasmindesttemperatur liegender, beispielsweise dem der Umgebungstemperatur
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers entsprechenden Wert willkürlich gewählter unterer
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur vorgegeben wird.
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Entsprechend kann vorrichtungstechnisch die Regeleinrichtung eine
Speichereinrichtung, in der mindestens zwei, vorzugsweise mehr, bevorzugte Paarungen
von Ober- und Untergrenzen des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur,
wie beispielsweise für Komfort-Normal- , Spar- , Nachtabsenkungs- oder Frostschutzbetrieb,
gespeichert sind, und eine über zumindest eine Impulsleitung mit dieser verbundene
Umschalteinrichtung zur Ausschaltung der Wirkung einer und Einschaltung der Wirkung
einer anderen dieser bevorzugten Paarungen aufweisen, die über jeweils eine Impulsleitung
mit zumindest einer der etwa vorhandenen Sollwert-Bildungseinrichtungen für die
obere bzw. untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw.
-
Abgastemperatur oder mit der oder zumindest einer der etwa vorhandenen
Programmspeichereinrichtung(en) für die Beeinflussung des Sollwert-Bandes der Rauch-
bzw. Abgastemperatur oder mit zumindest einer etwa vorhandenen Verstelleinrichtung
für diese, oder mit zumindest einem Sollwertgeber verbunden ist. Zweckmäßig können
dabei in der Speichereinrichtung die bevorzugten Paarungen von Ober- und Untergrenzen
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit in Richtung zunehmender
Werte derselben vorzugsweise proportional geringer werdendem Unterschied und/oder
Verhältnis des oberhalb und des unterhalb der gewählten Referenztemperatur liegenden
Anteils der Bandbreite dieses Sollwert-Bandes gespeichert sein. Durch diese Möglichkeit
der
Wahl der Bänder wird dem Nutzer der Erfindung bzw. dem Betreiber der mit dieser
ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage die Möglichkeit gegeben, diese einerseits
mit lokal unterschiedlich verteilten Wärme- bzw. Kältelasten zu fahren, beispielsweise
im Heizbetrieb bei Nutzung des Komfort-Bandes, das er im übrigen nicht über das
gesamte Jahr zu benutzen braucht, sondern nur nach Wunsch bzw.
-
Bedürfnis, dabei aber eine besondere Wirtschaftlichkeit trotz Offenhaltung
aller Möglichkeiten für die Aufrechterhaltung praktisch beliebig hoher Raumtemperaturen
in einem Teil der zu beheizenden Räume dadurch erreichen zu können, daß er zu Zeiten
geringeren Wärmebedarfs ein ökonomischerem und auch ökologisch günstigerem Betrieb
entsprechendes Sollwert-Band, beispielsweise ein Normal- oder Spar-Band, den Regelungsbetrieb
bestimmen läßt, bei dem alle anderen Räume mit vergleichsweise viel niedrigeren
Wärmelasten bzw. Raumtemperaturen bedient werden. Entsprechendes gilt natürlich
auch für Kühlbetrieb. Dabei liegt die besondere Wirtschaftlichkeit darin, daß nicht
immer mit der größten Lastspitze gefahren werden muß, sondern man sich für die Zeiten
geringerer Wärme- bzw. Kältelast, wie etwa bei Heizbetrieb beispielsweise jahreszeitlich
bedingt im Sommerbetrieb und/oder nutzerbezogen bei Nachtabsenkung, mit einem günstigeren
Sollwert-Band der Rauch- bzw. Abgastemperatur zufrieden geben kann. Dies ist bei
herkömmlichen Regelungsarten nicht möglich. Hier muß für einen bestimmten zeitlich
nur begrenzt auftretenden Bedarfsfall für das ganze 3ahr oder auch über die gesamte
Tageszeit ausreichend Wärme- bzw. Kälteleistung vorgehalten werden, das heißt, daß--in
den Zeiten ohne diesen Bedarfsfall sehr unwirtschaftlich gefahren wird, oder der
Betreiber einer solchen Heizungs- bzw. Kühlanlage muß für jeden Bedarfsfall ständig
seine Heizkurve umstellen.
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Somit erbringt die Erfindung die Möglichkeit, jederzeit wunschgemäß
von einer Betriebsart mit Aufrechterhaltung einer bei Heizbetrieb extrem hohen bzw.
bei Kühlbetrieb extrem tiefen Temperatur in einem Teilbereich der mit der betreffenden
Heizungs- bzw. Kühlanlage zu bedienenden Räume auf eine andere Betriebsart mit bei
Heizbetrieb niedrigerer bzw. bei Kühlbetrieb höherer benötigter Raumtemperatur
in
dem betreffenden Teilbereich der mit der Heizungs- bzw. Kühlanlage zu bedienenden
Räume umschalten zu können, was natürlich die vorteilhafte Folge hat, daß bei solcher
Betriebsarten-Umschaltung in dieser Richtung die zu verkraftenden Wärmeverluste
sowohl durch Wärme- bzw. Kälteableitung als auch durch Wärme- bzw. Kälteabstrahlung
(Wärmeeinstrahlung) geringer werden, wobei erfindungsgemäß weder der Zahl solcher
Umschaltvorgänge noch der Art der Umschaltung eine Grenze gesetzt ist, indem nämlich
diese UmschJltung von einer Betriebsart auf die andere und wieder zurück auch kontinuierlich
erfolgen kann.
-
Bei einer Ausführung der Erfindung mit Veränderung der dem im Heizungs-
bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedium zugeführten Wärme- bzw. Kälteleistung
durch kontinuierliche Änderung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger
kann es besonders zweckmäßig sein, wenn in erfinderischer Fortbildung bei Auftreten
einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger
in Abhängigkeit von dieser Abweichung verringert und bei Auftreten einer Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes
die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger in Abhängigkeit von
dieser Abweichung vergrößert wird. Entsprechend kann vorrichtungsseitig zweckmäßig
vorgesehen sein, daß die Regeleinrichtung einen einen während der Betriebsdauer
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers ständig vorhandenen modulierten Stellbefehl abgebenden
Stellbefehlgeber aufweist, mittels dessen der Einrichtung zur Beeinflussung der
Zufuhr der Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger die Stellbefehle als betragsmäßige
Modulationsunterschiede eines während der Betriebsdauer ständig anstehenden Betriebsbefehls
zuführbar sind, wobei jeweils bei Ermittlung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die obere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus die Zufuhr
von
Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger in Abhängigkeit von dieser Abweichung
verringerbar und bei Ermittlung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
unter die untere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes die Zufuhr von Betriebsenergie
zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger in Abhängigkeit von dieser Abweichung vergrößerbar
ist.
-
Während bei herkömmlichen Regelungen mit kontinuierlicher Einspeisung
der Wärme- bzw. Kälteleistung in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf der Vorteil
der Kontinuität nur so ausgenutzt wird, daß bei diesen Regelungen die Kontinuität
lediglich auf äußere Systemgrößen gerichtet ist, wie beispielsweise das Halten einer
Vorlauftemperatur als Funktion der Außentemperatur oder einer Referenzraumtemperatur,
und damit nicht der wahre Verbrauch des Benutzers, sondern eine an sich systemwidrige
physikalische Größe nachgefahren wird, was dazu führt, daß sich praktisch alle automatisch
wirkenden Drosseleinrichtungen in einer bei Heizbetrieb zu großen Schließstellung
bzw. in einer bei Kühlbetrieb zu geringen öffnungsstellung befinden, weil Fremdeinflüsse
hier praktisch nicht erfassbar sind, bietet diese erfinderische Fortbildung der
Erfindung eine echte auch die inneren physikalischen Einflussgrößen des Systems
berücksichtigende Bezugsgröße in Form der sich im Betrieb automatisch einstellenden
Änderungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur, die es erlaubt, die Leistung des Wärme-
bzw. Kälteerzeugers exakt auf den im jeweiligen Zeitpunkt bzw. im Verlauf der Betriebszeit
jeweils auftretenden Wärme- bzw. Kälteenergiebedarf abzustimmen und die Rege- -lung
zudem auch noch besonders feinstufig kontinuierlich diesem tatsächlichen Verbrauch
nachfahren zu können.
-
Eine andere alternative Ausgestaltung der Erfindung befaßt sich mit
der Regelung mit Veränderung der dem im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen
Wärmeträgermedium zugeführten Wärme- bzw.
-
Kälteleistung mittels einer Mehrwege-Mischeinrichtung, wie beispielsweise
eines Drei- oder Vier-Wege-Mischers, und sieht in nicht naheliegender Weise vor,
daß bei Auftreten einer Abweichung der
Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die obere oder unter die untere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes die
Zufuhr von Wärme- bzw.
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Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühimittelvorlauf befindlichen
Wärmeträgermedium durch Veränderung des Verhältnisses des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger
her in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
und/oder der Stellung des dieses Verhältnis bestimmenden Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung
verändert wird. Hierfür kann vorrichtungsseitig zweckmäßig als über die Steuerleitung
mit der Regel einrichtung verbundene Einrichtung zur Beeinflussung der in den Heizungs-
bzw.
-
Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung eine Mehrwege-Mischeinrichtung,
wie beispielsweise ein den jeweiligen Wärmeträgermediumsausgang des Wärme- bzw.
Kälteerzeugers einerseits mit dem Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf und andererseits
einer vom Heizungs- bzw. Kühlmittel rücklauf kommenden Beimischleitung für Wärmeträgermedium
verbindender Drei-Wege-Mischer oder ein den Wärmeträgermediumsausgang des Wärme-
bzw. Kälteerzeugers und/oder den Heizungs- bzw. Kühlmittel rücklauf jeweils mit
dem Heizungs- bzw.
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Kühlmittel vorlauf sowie den Wärmeträgermediumsausgang des Wärme-
bzw. Kälteerzeugers und/oder den Heizungs- bzw. Kühlmittelrücklauf mit einer an
den Wärmeträgermediumseingang des Wärme- bzw.
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Kälteerzeugers angeschlossenen Rückführleitung verbindender Vier-Wege-Mischer,
vorgesehen sein, wobei die Regeleinrichtung einen einen während der Betriebsdauer
der Vorrichtung ständig vorhandenen modulierten Stellbefehl abgebenden Stellbefehlgeber
aufweist, mittels dessen dem Antrieb der Mehrwege-Mischeinrichtung die Stellbefehle
als betragsmäßige Modulationsunterschiede eines während der Betriebsdauer der Vorrichtung
ständig anstehenden Betriebsbefehls zuführbar sind, wobei jeweils bei Ermittlung
einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere oder unter die untere
Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes die Zufuhr von Wärme- bzw.
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Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen
Wärmeträgermedium
durch Veränderung des Verhältnisses-des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den
Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespelsten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
und/oder der Stellung des dieses Verhältnis bestimmenden Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung
veränderbar ist.
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In weiterer zweckmäßiger Fortbildung dieses untergeordneten Erfindungsgedankens
kann der Anteil des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf
eingespeisten Massenstroms am Gesamtmassenstrom bei Auftreten einer Abweichung der
Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes
hinaus verringert und bei Auftreten einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
unter die untere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes vergrößert werden. Hierfür
kann vorrichtungsseitig zweckmäßig ein einen modulierten kontinuierlichen Stellbefehl
abgebender Stellbefehigeber vorgesehen sein, mittels dessen der Antrieb der Mehrwege-Mischeinrichtung
in dem Sinne betätigbar ist, daß der Anteil des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her
in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
bei Ermittlung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze
ihres vorgegebenen Sollwert-Banues hinaus verringerbar und bei Ermittlung einer
Abweichung unter die untere Grenze ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes vergrößerbar
ist.
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Abgesehen davon, daß sich bei Nutzung der Erfindung in Verbindung
mit Mehrwege-Mischern welcher Ausführung auch immer die gleichen Vorteile ergeben*
wie diese bereits im Zusammenhang mit kontinuierlich arbeitenden Systemen beschrieben
sind, stellt sich bei dieser Variante der Erfindung zusätzlich noch eine weitere
Zahl gern genutzter weiterer Vorteile ein. Zwar ist grundsätzlich eine im Ein-Aus-Betrieb
arbeitende Heizungs- bzw. Kühlanlage bzw. -vorrichtung im allgemeinen billiger als
eine kontinuierlich arbeitende entsprechende Anlage bzw. Vorrichtung, es hat sich
jedoch herausgestellt, daß im ersteren Fall auch bei Nutzung der Erfindung ein
breiteres
Sollwert-Band für die Rauch- bzw. Abgastemperatur zu wählen ist als bei einer kontinuierlich
arbeitenden Anlage bzw. Vorrichtung, weil der Ein-Aus-Betrieb prinzipiell immer
um ein bestimmtes Maß zu viel Energie abgibt, man also dann, wenn man ein zu schmales
Band gewählt hat, zu viele Schaltspiele erhält, was aus vorstehend bereits beschriebenen
Gründen unerwünscht ist. Um das zu mindern und zu einem energiesparenderen schmaleren
Sollwert-Band für die Rauch- bzw. Abgastemperatur zu kommen, nutzt die Erfindung
in ihrer mit Mehrwege-Mischern arbeitenden Ausführungsform die Glättungsfunktion
eines solchen Mischers aus, indem dessen Sollwert-Band, das heißt das Sollwert-Band
für die Verstellung seines Ventilgliedes, schmaler gehalten werden kann. Die sich
hierdurch überraschend einstellende günstige Folge ist, daß hierdurch mit geringem
Mehraufwand für den Mehrwege-Mischer das diskontinuierlich arbeitende System zu
einem quasi-kontinuierlich arbeitenden System mit allen Vorteilen eines kontinuierlich
arbeitenden Systems gemacht werden kann. Hierdurch werden ferner auch die Nachteile
eines in herkömmlicher Weise mit außentemperaturgeführtem Mischer arbeitenden Systems,
bei dem dem Mischer in Abhängigkeit von der Außentemperatur ein Vorlaufsollwert
aufgeprägt wird, so daß er zwar diesem kontinuierlich, aber schon kontinuierlich
systemwidrig und nicht auf den tatsächlichen Bedarf abgestellt nachfährt, ausgeschaltet,
die im übrigen die gleichen sind wie für eine Anlage mit-beispielsweise kontinuierlich
witterungsgeführtem Brenner.
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Auch für Heizungs- bzw. Kühl verfahren bzw. -anlagen mit kontinuierlicher
Zuführung der Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger und/oder mit Mehrwege-Mischeinrichtung
zeichnet sich die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, daß hier
gleichermaßen dem Nutzer derselben erstmalig die Möglichkeit an die Hand gegeben
ist, mit ein und derselben Regelungsvorrichtung nach der Erfindung nach seiner eigenen
Wahl und Bestimmung unterschiedliche Betriebsarten zu ihm genehmen Zeiten einstellen
zu können, indem für Komfortbetrieb, bei dem für mindestens einen zu temperierenden
Raum eine im Vergleich zu dem bzw. den anderen zu temperierenden Raum
bzw.
Räumen vergleichsweise hohe bzw. niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten ist, eine
große Bandbreite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur bei hoher oberer
und/oder unterer Grenze desselben und/oder für Normalbetrieb, bei dem für alle zu
temperierenden Räume eine etwa gleiche Raumtemperatur von für gutes Behaglichkeitsgefühl
ausreichender Höhe aufrechtzuerhalten Ist, eine mittlere Bandbreite des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur bei mittlerer oberer und/oder unterer Grenze desselben
und/oder für Nachtabsenkungs- bzw. Sparbetrieb, bei dem für alle zu temperierenden
Räume eine etwa gleiche Raumtemperatur von für Aufenthalt von Menschen, Tieren oder
Gütern noch ausreichender Höhe aufrechtzuerhalten ist, eine vergleichsweise geringe
Bandbreite des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur bei vergleichsweise
niedriger oberer und/oder unterer Grenze desselben und/oder speziell für Beheizung
von Räumen für Frostschutzbetrieb, bei dem für alle zu beheizenden Räume lediglich
eine ein Einfrieren des Wärmeträgermemediums in den Heizkörpern und/oder dem dieses
führenden Leitungssystem verhindernde Raumtemperatur aufrechtzuerhalten ist, eine
nur geringfügig über dem Verschwindwert liegende Bandbreite des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur bei auf einem extrem niedrigen, allenfalls geringfügig
oberhalb einer willkürlich, beispielsweise mit dem Wert der minimalen Rauch- bzw.
Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) oder der minimal möglichen
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) gewählten
Referenztemperatur, vorzugsweise auf einem dieser Referenztemperatur entsprechenden
Wert liegender oberer und/oder unterer Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw.
Abgastemperatur vorgegeben wird. Entsprechend kann vorrichtungstechnisch auch hier
die Regeleinrichtung eine Speichereinrichtung, in der mindestens zwei, vorzugsweise
mehr, bevorzugte Paarungen von Ober- und Untergrenzen des Sollwert-Bandes der Rauch-
bzw Abgastemperatur, wie beispielsweise für Komfort- , Normal- , Spar- , Nachtabsenkungs-
oder Frostschutzbetrieb, gespeichert sind, und eine über zumindest eine Impulsleitung
mit dieser verbundene Umschalteinrichtung zur Ausschaltung der Wirkung einer und
Einschaltung der Wirkung einer
anderen dieser bevorzugten Paarungen
aufweisen, die über jeweils eine Impulsleitung mit zumindest einer der etwa vorhandenen
Sollwert-Bildungseinrichtungen für die obere bzw. untere Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur oder mit der oder zumindest einer der etwa vorhandenen
Programmspelchereinrlchtung(en) für die Beeinflussung des Sollwert-Bandes der Rauch-
bzw. Abgastemperatur oder mit zumindest einer etwa vorhandenen Verstelleinrichtung
für diese oder mit zumindest einem Sollwertgeber verbunden ist. Zweckmäßig können
dabei'hier in der Speichereinrichtung die bevorzugten Paarungen von Ober- und Untergrenzen
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit in Richtung zunehmender
Werte derselben vorzugsweise proportional größer werdendem Unterschied und/oder
Verhältnis von jeweiliger oberer und unterer Grenze der Rauch- bzw. Abgastemperatur
gespeichert sein. Auch hier wird durch diese Möglichkeit der Wahl der Bänder dem
Nutzer der Erfindung bzw.
-
dem Betreiber der mit dieser ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage
die Möglichkeit gegeben, diese einerseits mit lokal unterschiedlich verteilten Wärme-
bzw. Kältelasten zu fahren, beispielsweise im Heizbetrieb bei Nutzung des Komfort-Bandes
die gleichen Vorteile zu erzielen, wie bereits im Zusammenhang mit einer diskontinuierlich
betriebenen Anlage beschrieben, und andererseits Umschaltungen von einer Betriebsart
in bzw. auf die andere und wieder zurück je nach Belieben auch kontinuierlich vornehmen
zu können. Aus diesem Grunde kann auf die vorstehenden Ausführungen zu einer Anlage
mit in diskontinuierlichem Betrieb arbeitendem Wärme- bzw. Kälteerzeuger in vollem
Umfange' Bezug genommen werden.
-
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Bandbreite des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit ihrem Verschwindwert vorzugeben. Es hat sich
nämlich überraschend gezeigt, daß es für kontinuierlich betriebene Systeme gattungsgemäßer
Art, seien es nun solche mit Wärme- bzw. Kälteerzeuger mit kontinuierlicher Zufuhr
ihrer Betriebsenergie oder aber solche mit Mehrwege-Mischeinrichtung, abhängig von
der speziellen Ausführungsart des betreffenden Wärme- bzw. Kälteerzeugers und/oder
der speziellen
Art der Ausgestaltung der Führung des Rauch- bzw.
Abgases durchaus möglich ist, einzelne Betriebsarten, wie Komfort- , Normal- , Nachtabsenkungs-
, Spar- und/oder gegebenenfalls auch Frostschutzbetrieb auch so fahren zu können,
daß man keine Nachteile aus einer zu großen Häufigkeit von Stellbefehlen für die
Regelung der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw.
Kälteleistung in Kauf nehmen muß. Dies wird gemäß diesem untergeordneten Erfindungsgedanken
für diese speziellen Einsatzfälle in höchst einfacher und in jeder Hinsicht kostengünstiger
Weise dadurch erreicht, daß man die genannten Betriebsarten sogar mit einer Bandbreite
zu fahren in der Lage ist, die so klein sein kann, daß man praktisch von einem Festwert
als Sollgröße sprechen kann. Der besondere Vorteil hiervon ist, daß sich in jedem
solchen Betriebsfall eine erwünschte Schärfung der Regelung nebst damit verbundenen
Möglichkeiten für weitergehende Energieeinsparungen ergibt, ohne daß die Betriebssicherheit
der Regelung durch zu große Anzahl von Regelungseingriffen gefährdet wäre. Insbesondere
ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, daß eine besonders zweckmäßige, weil extrem
energieeinsparungsbegünstigte Betriebsart darin liegt, daß man die entsprechend
diesem Erfindungsgedanken extrem geringe Bandbreite der Rauch- bzw. Abgastemperatur
in die Nähe der unteren Grenze des Sollwert-Bandes derselben legt.
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Die Erfindung bietet gemäß einem weiteren untergeordneten Erfindungsgedanken
aber auch noch eine andere bisher in der Fachwelt nicht für realisierbar gehaltene
Möglichkeit der Verbesserung der Betriebsweise der Regelung im Sinne einer Vereinfachung
und Verbilligung bei gleichzeitiger Einsparung technisch hochqualifizierten Inbetriebnahmepersonals
mit langjähriger Erfahrung oder der Notwendigkeit zeit- und kostenaufwendiger Einweisungen
des Benutzers.
-
In dieser nicht naheliegenden Ausgestaltung schafft die Erfindung
gemäß der dieser zugrundeliegenden untergeordneten Teilaufgabe erstmalig die Möglichkeit,
der Regelung eine Art von systemimmanenter Intelligenz integrieren zu können. Hierfür
sieht dieser untergeordnete Erfindungsgedanke vor, daß, über eine vorbestimmte Zeitspanne
die
Anzahl der im Betrieb auftretenden Abweichungen der Rauch- bzw.
-
Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze ihres
Sollwert-Bandes und/oder die Anzahl der im Betrieb auftretenden Veränderungen in
Form von Aufnahmen und/oder Beendigungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung
zum im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedium und/oder
von Änderungen der Stellung des das Verhältnis des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger
her in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
des Wärmeträgermediums bestimmenden Organs einer Mehrwege-Mischeinrichtung gemessen
und entsprechend der Abweichung dieser Anzahl von einer vorgegebenen Zahl solcher
Abweichungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur bzw. Veränderungen dieser Wärme- bzw.
Kälteleistungszufuhr bzw. Änderungen der Stellung dieses Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung
das Sollwert-Band der Rauch- bzw. Abgastemperatur verändert wird.
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Hierbei handelt es sich um eine Art Selbstlernvorgang, bei dem die
Vorrichtung nach der Erfindung selbst die eigene ihr vorgegebene Bandbreite für
das Sollwert-Band der Rauch- bzw. Abgastemperatur erfaßt, und zwar dies in Erfüllung
einer weiteren zugrundeliegenden untergeordneten Teilaufgabe so, daß immer ein Optimum
für Energieeinsparung bei Maximierung des Wartungsintervalls bzw. der Lebensdauer
eingestellt wird. Der wichtige Vorteil hiervon ist, daß es für das Erreichen eines
optimalen Betriebes bei der Ausgestaltung der Erfindung gemäß diesem untergeordneten
Gedanken derselben praktisch nicht darauf ankommt, ob die eine oder beide Grenze(n)
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur von vornherein in der Nähe des
optimalen Arbeitswertes eingestellt ist bzw. sind, vielmehr auch dann, wenn seitens
des Installateurs oder des Betreibers einer mit der Erfindung in dieser Ausgestaltung
ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage ungünstigere Werte für die Führungsgröße
in Form des erfindungsgemäßen Sollwert-Bandes für die Rauch- bzw. Abgastemperatur
eingestellt worden sein sollten, sich die Vorrichtung nach der Erfindung selbst
durch Selbstbeobachtung, d. h. in zeitlicher Folge gewonnene Meßwertnahme und Verarbeitung
dieser Meßwerte
in geeigneter Weise ihr eigenes Sollwert-Band so
verändert, daß es sowohl der eingestellten gewünschten Betriebsweise als auch den
herrschenden systemimmanenten und/oder von der Außenumgebung aufgeprägten Einflüssen
gerecht wird, wobei bei ungünstiger erstmaliger Wahl der einen oder beider Grenze(n)
des Sollwert-Bandes lediglich eine verhältnismäßig geringfügig längere Zeit. die
Folge ist, bis die Vorrichtung nach der Erfindung in das jeweils optimale Sollwert-Band
selbsttätig eingelaufen Ist.
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Für Fälle, in denen je nach Auslegung der Vorrichtung nach der Erfindung
das Selbstlernen über die Rauch- bzw. Abgastemperatur unmittelbar erfolgen soll,
kann in weiterer Verbesserung der Vorrichtung nach der Erfindung die Regeleinrichtung
eine vorzugsweise über eine Impulsleitung mit der Meßeinrichtung für die Rauch-
bzw.
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Abgastemperatur verbundene Zeitsteuereinrichtung zur Durchführung
einer Mehrzahl von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch die Messeinrichtung
oder zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Messwertes oder einer Mehrzahl von von
der Messeinrichtung gelieferten Messwerten der Rauch- bzw. Abgastemperatur während
einer vorgegebenen Zeitspanne, eine Vergleichseinrichtung zur Ermittlung der Größe
und/oder Richtung einer etwaigen Abweichung dieser Messwerte über die obere und/oder
unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur,
eine Zähleinrichtung für die während dieser vorgegebenen Zeitspanne etwa aufgetretenen
Abweichungen dieser Messwerte, eine Programmspeichereinrichtung für eine vorgegebene
während dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässige Zahl von im Betrieb auftretenden
Abweichungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere
Grenze ihres Sollwert-Bandes und eine Detektoreinrichtung zur Ermittlung einer etwaigen
Abweichung der von der Zähleinrichtung ermittelten Anzahl während dieser vorgegebenen
Zeitspanne etwa aufgetretener Messwertabweichungen von der durch die Programmspeichereinrichtung
vorgegebenen für diese vorgegebene Zeitspanne zulässigen Zahl von Messwertabweichungen
sowie eine über eine Impulsleitung mit zumindest einem der Sollwertgeber verbundene
Einrichtung zur automatischen
Veränderung des Sollwert-Bandes
bzw. zumindest einer seiner Grenzen in Abhängigkeit von dieser durch die Detektoreinrichtung
ermittelten Abweichung der Anzahl aufgetretender Messwertabweichungen von der zulässigen
Zahl derselben aufweisen. Soll hingegen bei entsprechender Ausgestaltung der Vorrichtung
nach der Erfindung das Selbstlernen über die Schaltspiele derselben erfolgen, so
kann gemäß einer erfinderischen Variante dieses letztgenannten untergeordneten Erfindungsgedankens
mit Vorzug die Regeleinrichtung eine weitere Zähleinrichtung zur Ermittlung der
Zahl der während einer-vorgegebenen Zeitspanne im Betrieb auftretenden Veränderungen
in Form von Aufnahmen und/oder Beendigungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung
zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen Wärmeträgermedium und/oder
von änderungen der Stellung des das Verhältnis des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger
her in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
des Wärmeträgermediums bestimmenden Organs einer Mehrwege-Mischeinrichtung mit Zählwerk
für diese Veränderungen, eine Programmspeichereinrichtung für eine vorgegebene während
dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässige Zahl solcher Veränderungen und eine Detektoreinrichtung
zur Ermittlung einer etwaigen Abweichung der vom Zählwerk der weiteren Zähleinrichtung
ermittelten Anzahl solcher während dieser vorgegebenen Zeitspanne etwa aufgetretener
Veränderungen von der durch die Programmspeichereinrichtung vorgegebenen für diese
vorgegebene Zeitspanne zulässigen Zahl solcher Veränderungen sowie eine über eine
Impulsleitung mit dem Sollwertgeber verbundene Einrichtung zur automatischen Veränderung
des Sollwert-Bandes bzw. zumindest einer seiner Grenzen in Abhängigkeit von dieser
durch die Detektoreinrichtung ermittelten Abweichung der Anzahl aufgetretener Veränderungen
von der zulässigen Zahl derselben aufweisen.
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Dabei kann in allen diesen Fällen das erwünschte Selbstlernen gemäß
einer erfinderischen Weiterbildung dieses untergeordneten Erfindungsgedankens dadurch
erfolgen, daß bei Messung einer gegenüber einer vorgegebenen Zahl von Abweichungen
der Rauch- bzw. Abgastemperatur
über die obere und/oder unter
die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes und/oder einer gegenüber einer vorgegebenen
Zahl von Veränderungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung zum im Heizungs-
bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen Wärmeträgermedium und/oder von Änderungen der
Stellung des das Verhältnis des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs-
bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums
bestimmenden Organs einer Mehrwege-Mischeinrichtung größeren Anzahl" solcher Abweichungen
der Rauch- bzw. Abgastemperatur bzw. Veränderungen dieser Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr
bzw.
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Änderungen der Stellung dieses Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung
die obere und/oder die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
in Richtung einer Vergrößerung der Differenz dieser beiden Grenzen verändert und
bei Messung einer gegenüber der vorgegebenen Zahl von Abweichungen der Rauch- bzw.
Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes
und/oder einer gegenüber der vorgegebenen Zahl von Veränderungen der Zufuhr von
Wärme- bzw. Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedium
und/oder von änderungen der Stellung des das Verhältnis des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger
her in den Heizungs- bzw. Kühlmit'telvorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
des Wärmeträgermediums bestimmenden Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung geringeren
Anzahl solcher Abweichungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur bzw. Veränderungen dieser
Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr bzw.
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änderungen der Stellung dieses Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung
die obere und/oder die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
in Richtung einer Verringerung der Differenz dieser beiden Grenzen verändert wird.
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Hervorzuheben ist, daß nicht nur die sich mit dem Optimieren der Regel
konstanten oder die sich mit der Meldung von Unregelmäßigkeiten oder aber auch die
sich mit unterschiedlichen Betriebsarten, wie Komfort- , Normal- , Nachtabsenkungs-
bzw. Nachterwärmungs- oder Sparbetrieb oder dergleichen befassenden Ausführungsformen
der Erfindung,
sondern auch die sich mit der Ermittlung der geeigneten
Grenzwerte für das die Führungsgröße für die erfindungsgemäße Regelung bildende
Sollwert-Band der Rauch- bzw. Abgastemperatur und nicht zuletzt auch die sich mit
dem Selbstlernen des von systemimmanenten ebenso wie von von außen her aufgeprägten
Einflußgrößen abhängigen Optimierens dieser Führungsgröße befassenden Ausführungsformen
der Erfindung aus Gründen insbesondere der Energieeinsparung und wirtschaftlichen
Verfahrensführung für Kühlbetrieb insbesondere bei Nachterwärmung bereits prinzipiell
wesentlich größere Bedeutung haben als für Heizbetrieb.
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Wie eingangs bereits erläutert, ist es eine der Erfindung zugrundeliegende
Teilaufgabe, für möglichst gute Universalität der Regelung sowohl von der verfahrensmäßigen
Führung derselben als auch von seiten der vorrichtungsmäßigen Implementierung zu
sorgen. Dieser Aufgabe'wird an sich die Erfindung in allen ihren bereits beschriebenen
Ausführungsformen zufriedenstellend gerecht. Allerdings hat sich überraschend herausgestellt,
daß sich durch einen weiteren untergeordneten Erfindungsgedanken die Lösung speziell
dieser untergeordneten Teilaufgabe der Universalität in dieser Richtung mit höchst
einfachen und kostengünstigen Mitteln noch weiter verbessern bzw. vervollkommnen
läßt, wobei gleichzeitig auch noch eine bisher in der Fachwelt nicht für möglich
gehaltene Bewältigung einer anderen untergeordneten Teilaufgabe in gleich vorteilhafter
Weise möglich wird, die darauf gerichtet ist, die stets vorhandene Antipodität zwischen
einerseits ökologisch optimalem Betrieb einer Heizungs- bzw. Kühlanlage und andererseits
der Betriebssicherheit derselben sowie auch der Wirtschaftlichkeit in jeder Richtung
zufriedenstellend zu handhaben, und zwar dies alles unabhängig von der Art und Ausgestaltung
sowohl der das Wärmeträgermedium führenden als auch der rauch- bzw. abgasbestrichenen
Seite der Heizungs- bzw.
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Kühlanlage.
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Der zusätzlich zur der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe diese weiteren
untergeordneten Teilaufgaben unabhängig von der Art und Ausgestaltung der Heizungs-
bzw. Kühlanlage als mit kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Betriebsenergie
gespeistem Wärme- bzw.
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Kälteerzeuger und/oder dabei mit Mehrwege-Mischeinrichtung arbeitendes
System bewältigende Aspekt der Erfindung kennzeichnet sich verfahrensmäßig dadurch,
daß zusätzlich zur Rauch- bzw. Abgastemperatur zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten,
beispielsweise einerseits bei Inbetriebnahme des Verfahrens für Heizbetrieb oder
für Kühlbetrieb und andererseits bei Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung
bzw. bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer Erwärmung an einem anderen Tag oder
bei Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. bei Kühlbetrieb für Abkühlen
nach einer Erwärmung an unterschiedlichen Tagen, die Temperatur des Wärmeträgermediums
am Eintritt in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf (Vorlauftemperatur) und/oder
in der die die einzelnen Heizkörper bzw.
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Kühleinrichtungen durchströmenden Einzelmassenströme des Wärmeträgermediums
zusammenfassenden Rücklaufleitung (Rücklauftemperatur) gemessen und die obere und/oder
die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit
vom jeweiligen Messwert der Temperatur des Wärmeträgermediums am Eintritt in den
Heizungs- bzw. Kühlmitteivorlauf (Vorlauftemperatur) oder der Temperatur des Wärmeträgermediums
in der die die einzelnen Heizkörper bzw. Kühleinrichtungen durchströmenden Einzelmassenströme
desselben zusammenfassenden Rücklaufleitung (Rücklauftemperatur) oder des Unterschiedes
dieser-teiden Temperaturen (Vorlauf-Rücklauf-Temperaturdifferenz) verändert wird.
Vorrichtungsseitig wird dem die Erfindung dadurch gerecht, daß eine über eine Messwertleitung
mit der Regeleinrichtung verbundene Messeinrichtung zur kontinuierlichen oder in
vorbestimmten Zeitabständen erfolgenden Messung der Temperatur des Wärmeträgermediums
am Eintritt in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf (Vorlauftemperatur) und/oder
eine über eine Messwertleitung mit der Regeleinrichtung verbundene Messeinrichtung
zur kontinuierlichen oder in vorbestimmten Zeitabständen erfolgenden Messung der
Temperatur des Wärmeträgermediums am Eintritt in den
Wärme- bzw.
Kälteerzeuger (Rücklauftemperatur) vorgesehen ist und daß die Regeleinrichtung eine
Zeitsteuereinrichtung zur zeltgleichen Einleitung zumindest jeweils einer, vorzugsweise
jeweils einer Mehrzahl von Messung(en) der Rauch- bzw. Abgastemperatur und der Vorlauftemperatur
und/oder der Rücklauftemperatur und/oder zur Abgabe jeweils zeitglelcher Messwerte
dieser Temperaturen, die jeweils über vorzugsweise eine Messwertleitung mit der
betreffenden Temperaturmesseinrichtung verbunden ist, sowie im Falle der Messung
von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums vorzugsweise eine über
jeweils vorzugsweise gleichfalls eine Messwertleitung mit sowohl der Messeinrichtung
für die Vorlauftemperatur als auch mit der Messeinrichtung für die Rücklauftemperatur
verbundene Einrichtung zur Ermittlung der Differenz dieser beiden Temperaturen und
der oder jeder dieser Temperaturmesseinrichtung(en) zugeordnet je eine über eine
Impulsleitung mit der betreffenden Temperaturmesseinrichtung oder mit einer ihrerseits
über eine Impulsleitung an diese angeschlossenen Messwertspeichereinrichtung zur
Speicherung in vorbestimmter zeitlicher Folge nacheinander gewonnener Messwerte
der Vorlauf- bzw. Rücklauftemperatur oder der Einrichtung zur Ermittlung der Differenz
dieser beiden Temperaturen zugeordnet eine über eine Impulsleitung mit dieser oder
mit einer ihrerseits über eine Impuisleitung an diese angeschlossenen Messwertspeichereinrichtung
zur Speicherung in vorbestimmter zeitlicher Folge nacheinander ermittelter Werte
der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums und/oder
beiden Temperaturmesseinrichtungen und/oder einer etwa vorhandenen Einrichtung zur
Ermittlungder Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
zugeordnet eine über Impulsleitungen mit jeder dieser Temperaturmesseinrichtungen
und/oder dieser Einrichtung zur Ermittlung der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur
oder mit einer oder je einer ihrerseits über jeweils eine Impulsleitung an die zugeordnete(n)
Temperaturmesseinrichtung(en) bzw. die Einrichtung zur Ermittlung der Differenz
von Vorlauf- und Rücklauftemperatur angeschlossenen Messwertspeichereinrichtung
zur Speicherung in vorbestimmter zeitlicher Folge nacheinander gewonnener Messwerte
der Vorlauf
- bzw. Rücklauftemperatur bzw. der Differenz dieser
beiden Temperaturen verbundene Einrichtung zur Ermittlung der Abweichung in vorbestimmter
zeitlicher Folge nacheinander gewonnener Messwerte der Vorlauf- bzw. der Rücklauftemperatur
bzw. der Differenz dieser beiden Temperaturen voneinander sowie eine oder je eine
jeweils über eine Impulsleitung mit dieser Einrichtung zur Ermittlung solcher Abweichungen
verbundene Einrichtung zur automatischen Verstellung, insbesondere Nachführverstellung,
des bzw. der zugeordneten Sollwertgeber(s) für die obere und/oder die untere Grenze
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit von der durch
diese ermittelten Abweichungen von Vorlauftemperatur bzw.
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Rücklauftemperatur bzw. Differenz dieser beiden Temperaturen gebildeten
Veränderung dieser Temperaturen bzw. Differenz derselben aufweist.
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Ersichtlich koppelt dieser Aspekt der Erfindung die erfindungsgemäße
Sollwert-Band-Vorgabe an die Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
oder die Differenz dieser beiden Temperaturen an. Der Vorteil hiervon liegt darin,
daß die gegenüber herkömmlichen Versuchen einer Steuerung bzw. Regelung der Temperatur
von zu temperierenden Räumen überragende Regelung nach der Erfindung über ein Sollwert-Band
der Rauch- bzw. Abgastemperatur des gattungsgemäß ausgeführten Wärme- bzw. Kälteerzeugers
in dem Sinne noch unterstützend flankiert wird, das eine kennfeldgeregelte Wärme-
bzw. Kälteanlage geschaffen wird. Dies wiederum bringt aufgabengemäß den bisher
in der Fachwelt für unerreichbar gehaltenen weiteren Vorteil mit sich, daß bereits
herstelierseitig bei Kenntnis allein der Hydraulik der Wärmeträgermediumsseite des
Wärme- bzw. Kälteerzeugers, erst recht aber dann, wenn - wie im Ersterstellungsfall
einer solchen Anlage -auch die Kenntnis der Hydraulik der gesamten Wärmeträgerseite
der Anlage einschließlich des bzw. der Verbraucher(s) vorliegt, komplette Kennfelder
für einen solchen Wärme- bzw. Kälteerzeuger erstellt werden können, so daß die Regelung
in Abhängigkeit aller Betriebsparameter, nämlich für alle Vor- und Rücklauftemperaturen
und alle möglic-hen Systemzustände der Verbraucherseite hinsichtlich sowohl
Betriebsqualität
als auch Energieausbeute (Wirkungsgrad) als auch Umweltschutz so gefahren werden
kann, daß ein optimales Sollwert-Band der Rauch- bzw. Abgastemperatur im Sinne der
Erfindung generiert werden kann. Erkennbar wird nämlich hierdurch in erfinderischer
Weise erstmalig eine durch den Stand der Technik nicht zu verwirklichende Möglichkeit
aufgezeigt, Wirtschaftlichkeit, Energieeinsparung, Betriebssicherheit, Umweltschutz,
Kompaktheit und damit Optimierung der Gestehungs- und gleichzeitig auch Betriebskosten
einer Heizungs- bzw. Kühlanlage gattungsgemäßer Art zu optimieren, und zwar dies
zudem auch noch dadurch, daß die Regelung bereits herstellerseitig mit der hierfür
erforderlichen universellen Intelligenz ausgestattet wird. Insbesondere durch diese
Integration von Wärme- bzw. Kälteerzeuger inklusive Verteilung und Regelung der
in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw.
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Kälteleistung mit der Verbraucherseite einer solchen Heizungs- bzw.
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Kühlanlage wird es erstmalig möglich, zu weiteren signifikanten Energieeinsparungen
bei sogar höherem Betriebskomfort und gleichzeitig größerer Betriebssicherheit zu
kommen. Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die Parametrisierung der Führungsgröße
für die Regelung über die Vorlauf- und/oder die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
der Heizungs- bzw. Kühlanlage und/oder die Differenz dieser beiden Temperaturen
eine in jeder Richtung einer Erhöhung der Möglichkeiten für weitere Energieeinsparungen
entgegenkommende Steigerung der Feinstufigkeit und Direktheit der Regelung möglich
ist.
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Im übrigen hat es sich als höchst nützlich herausgestellt, wenn in
weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung die Regeleinrichtung in zwei miteinander
verbundene Funktionsgruppen gegliedert ist, deren eine die Einrichtungen'für die
jeweiligen Funktionen umfaßt, die während der Heiz- bzw. Kühlperiode in der Regel
nicht oder nur selten verändert werden, und vorzugsweise in der Nähe des Wärme-
bzw. Kälteerzeugers und/oder eines etwaigen Drei- oder Vier-Wege-Mischers angeordnet
ist, während die andere die Einrichtungen für die vom Benutzer einstellbaren Funktionen
umfaßt und als Raumschaltstation
in bequemer Nähe des Benutzers
angeordnet ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile insbesondere bezüglich der
speziellen Benutzerfreundlichkeit durch äußerste Bequemlichkeit der Handhabung der
Erfindung bzw. der mit dieser ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage liegen auf
der Hand.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung nicht nur erstmalig
die Möglichkeit schafft, je nach Wahl Heizungs- oder Kühlanlagen mit kontinuierlich
oder im Ein-Aus-Betrieb erfolgender Zufuhr der Wärme- bzw. Kälteleistung ungeachtet
der Art und Ausgestaltung des Wärme- bzw. Kälteerzeugers mit gerätemäßig gleichen
Mitteln mit den entsprechenden Vorteilen bezüglich Lagerhaltung, Gestehungspreis,
Montageaufwand etc. erstellen und/oder betreiben, sondern in allen Fällen auch noch
in bisher nicht erreichbarer Weise energieverbrauchsmäßig optimiert fahren zu können,
wobei im übrigen die Regelung nach der Erfindung in vielfältiger Weise sich selbst
auch noch Selbstlernvorgängen im Sinne einer von einer Einflußnahme durch den Anlagenbetreiber
unabhängigen automatischen Optimierung unterziehen kann. Die günstige Folge hiervon
ist insbesondere auch eine besonders weitgehende Vermeidung von Stillstandsverlusten
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers und der sonstigen Teile der Anlage und insbesondere
bei disKontinuierlich arbeitenden Systemen die Vermeidung eines häufigen Taktens,
wobei die Regelung nach der Erfindung es überflüssig macht, Simulationen einzelner
oder aller Räume des durch die betreffende Heizungs- bzw. Kühlanlage erfindungsgemäß
zu beheizenden bzw. zu kühlenden Verbrauchers vorzunehmen oder spezielle dynamische
Lastberechnungen mit im Einzelfall ohnehin nicht bekannten und allenfalls nur mühselig
und aufwendig zu bestimmenden Wärmeleitungs- bzw. -durchgangswerten durchzuführen,
Himmelsrichtungsbetrachtungen anzustellen, Klimazonen zu berücksichtigen und dergleichen.
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Im übrigen ist darauf zu verweisen, daß, wenn vorstehend oder nachfolgend
von Kesseln als Wärmeerzeugern gesprochen wird, dieser Begriff auch als gas- oder
ölbefeuerte Durchlauferhitzer, sogenannte Thermen oder Geyser, arbeitende Geräte
mitumfaßt, indem diese sich
von den gemeinhin als Kessel bezeichneten
Geräten grundsätzlich nur dadurch unterscheiden, daß sie im allgemeinen mit geringer
Vorlage an Wärmeträgermedium arbeiten und entsprechend eine kleinere Wärmespeicherkapazität
aufweisen.
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Weiterhin umfaßt hier und im folgenden der Begriff «Heizkörper« ganz
allgemein jede beliebige Art von Heizungseinrichtung, die mit Wärmeträgermedium
gespeist wird, und zwar dies ungeachtet ihrer speziellen Ausführung beispielsweise
als Radiator oder Konvektor oder als Mischform beider jeweils mit oder ohne Gebläse
für Verbesserung der Wärmeabgabe. Generell gesagt ist der benutzte Begriff «HeizkörperZ
vom Heizungssystem her gesehen als dessen bzw. einer von dessen Wärmeenergieverbraucher(n)
zu verstehen, wobei es auf die spezielle Ausgestaltung der Wärmeabgabe ebenso wenig
ankommt wie auf den Einsatz einer solchen als «Heizkörper« bezeichneten Heizeinrichtung
im Wohn- oder Gewerbe- oder Industriebereich beispielsweise auch als Industriehallen-Luftheizgerät.
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In allen vorstehenden Betrachtungen wurde keine Bedeutung auf die
Lage der oberen Grenze der Rauch- bzw. Abgastemperatur gelegt, sondern vielmehr
davon ausgegangen, daß bei Vollast, jedoch völligem Schließen aller automatischen
Drosselorgane der Heizkörper bzw.
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Kühleinrichtungen die Rauch- bzw. Abgastemperatur theoretisch bis
auf sehr hohe Werte ansteigen kann. An dieser Stelle ist zu vermerken, daß es jedoch
durchaus auch sinnvoll sein kann, neben der minimalen und/oder der minimal möglichen
Rauch- bzw. Abgastemperatur auch eine Rauch- bzw. Abgastemperatur zu ermitteln,
die durchaus wesentlich höher liegen kann als diese minimale bzw. minimal mögliche
Rauch- bzw. Abgastemperatur, jedoch wesentlich niedriger als eine solche aus theoretischer
Betrachtung gewonnene hohe Rauch- bzw. Abgastemperatur. Eine solche bei Vollast
und völligem Schließen aller automatischen Drosselorgane der Heizkörper bzw. Kühleinrichtungen
als Konstante der betreffenden Heizungs- bzw. Kühlanlage ermittelte Rauch- bzw.
Abgastemperatur wäre als maximale Rauch- bzw. Abgastemperatur
zu
bezeichnen und läßt sich mit Vorteil dafur nutzen, von vornherein eine Korrektur
des für die lagemäßige Wahl des Sollwert-Bandes nutzbaren Raumes im Sinne einer
Stauchung dieses Sollwert-Bandes vorzugeben oder aber ein etwa vorgegebenes Programm
eines solchen Sollwert-Bandes bzw. mehrerer solcher Sollwert-Bänder, wie beispielsweise
im Fall vorprogrammierter Möglichkeiten für Einstellung unterschiedlicher Betriebsarten,
nachträglich auf spezielle Eigenheiten der Heizungs- bzw. Kühlanlage optimierend
abstimmen zu können.
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Insgesamt gesehen liegt der.Vorteil eines solchen Vorgehens nach der
Erfindung darin, daß man sich mit höchst einfachen und wirtschaftlichen Mitteln
auf jede Heizungs- bzw. Kühlanlage optimal adaptieren und damit sogar solche Heizungs-
bzw. Kühlanlagen bedienen kann, bei denen sich Regeleingriffe in die Heizungs- bzw.
Kühlanlage nicht so signifikant in änderungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur bemerkbar
machen. Hierdurch lassen sich auch solche Systeme im Sinne der Erfindung fahren,
die sonst wegen der Notwendigkeit kleinster Regelbereiche unter Umständen hätten
ausgeschlossen sein können.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele,
die in den Zeichnungen lediglich schematisch dargestellt sind, rein beispielsweise
näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer die Erfindung
verkörpernden Heizungsanlage in Einstrang-Bauweige mit in zwei Funktionsgruppen
gegliederter Regeleinrichtung, Fig. 2 in der Darstellung gemäß Fig. 1 entsprechender
Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung in Form einer Heizungsanlage
in Zweistrang-Bauweise mit einem Vier-Wege-Mischer als Mehrwege-Mischeinrichtung
und einer nicht aufgegliederten Regeleinrichtung, und
Fig.3 einen
Ausschnitt aus der der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entsprechenden Ausführung der
Erfindung, bei der jedoch ein Drei-Wege-Mischer als Mehrwege-Mlscheinrichtung eingesetzt
ist, Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei jeweils gleiche Einzelheiten der Ausführungsbeispiele.
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Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Heizungsvorrichtung nach der Erfindung
weist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 einen Wärmeerzeuger 2 auf, der als Wärmepumpe
in Kompressions- oder Sorptionsbauweise mit einem sekundärseitig in das das Wärmeträgermedium
führende Rohrleitungssystem eingeschalteten Wärmetauscher ausgebildet sein kann,
wobei diesem Wärmetauscher die erforderliche Wärmeenergie mittelbar in Form eines
in einem nicht näher dargestellten Kreislaufs zirkulierenden und ihn primärseitig
beaufschlagenden Primärwärmeträgermediums von einer beispielsweise als verbrennungsmotorisch
betriebene Kompressionswärmepumpe oder als mit fossilem Brennstoff betriebene Sorptionswarmepumpe
ausgebildeten Wärmepumpen zugeführt wird. In beiden Fällen handelt es sich um ein
sogenanntes offenes Zuführungssystem, da stets ein Teil der zugeführten Betriebsenergie
als Rauch- bzw. Abgas über den Auspuff oder den Schornstein verloren geht. Die Zuführung
der Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 erfolgt hier mittelbar, weil dem Wärmetauscher
desselben ein Kreislauf mit Primärwärmeträgermedium vorgeschaltet ist, dem seinerseits
die Wärmeenergie im Falle der Ausbildung als Kompressionswärmepumpe über den bzw.
die Verbrennungsmotor(en) des Kompressors bzw. der Kompressoren und im Falle der
Ausführung als Sorptionswärmepumpe über deren Kocher zugeführt wird.
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Statt der dargestellten Ausführung könnte auch ein brennstoffbefeuerter
Heizkessel eingesetzt sein, wie letzterer in Fig. 2 rein beispielsweise dargestellt
ist. Dann würde es sich hierbei um eine
unmittelbare Zuführung
der Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 bzw.
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dessen Wärmetauscher handeln, da dieser primärseitig von den heißen
Rauchgasen direkt umspült wird. Die Darstellung des Wärmeerzeugers in Fig. 1 soll
demgemäß nur beispielhaft eine von vielen möglichen Ausführungsformen eines Wärmeerzeugers
symbolisieren., Der Wärmeerzeuger 2 ist mit seinem Wärmeträgermedlumsausgang 76
an die Vorlaufleitung 14 des das Wärmeträgermedium führenden Leitungssystems angeschlossen,
das seinerseits - wie aus Fig. 1 ersichtlich - als Einstrang-System ausgebildet
ist, indem nämlich der Heizungsvorlauf 14, in den eine Umwälzpumpe 6 beliebiger
Ausführung bzw.
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Bauweise eingeschaltet ist, über eine automatische Drosseleinrichtung
4a zu einem Heizkörper 3a eines von mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei Räumen, führt, von dem dann eine Weiterführungsleitung zu einer weiteren automatischen
Drosseleinrichtung 4b eines einem anderen Raum des als Ganzes mit 3 bezeichneten,
mehrere Räume aufweisenden Wärmeverbrauchers zugeordneten weiteren Heizkörpers 3b
führt. Dieser letzte Heizkörper der in Einstrang-Bauweise ausgeführten Heizungsvorrichtung
1 ist über eine Heizungsrücklaufleitung 16 an den Wärmeträgermediumseingang 77 des
Wärmeerzeugers 2 angeschlossen. Die Zuläufe und Abläufe zu bzw. von den einzelnen
Heizkörpern 3a bzw. 3b sind jeweils durch eine Uberströmleitung kurzgeschlossen,
in welche jeweils ein druckeinstellbares Oberströmventil 13a bzw. 13b eingeschaltet
ist. Am Wärmeträgermediumsrücklauf 16 ist im Bereich des Wärmeträgermediumseinganges
77 des Wärmeerzeugers 2 ein. Ausdehnungsgefäß 61 für das Wärmeträgermedium angeschlossen.
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Am Auspuff 2b der hier beispielsweise als mit einem verbrennungsmotorbetriebenen
Kompressor arbeitende Wärmepumpe ist eine Messeinrichtung 126 für die Temperatur
des Rauch- bzw. Abgases angeordnet, die über eine Messwertleitung 127 mit einer
als Ganzes mit 20 bezeichneten Regeleinrichtung in Verbindung steht. Diese Regeleinrichtung
wiederum steht über eine Steuerleitung 19 mit dem nicht im einzelnen dargestellten
und auch nicht näher bezeichneten Stellglied
des Wärmeerzeugers
2 in Verbindung, das je nach Ausbildung desselben das Brennstoffregulierungsventil
eines Brenners bei flammenbefeuertem Kessel oder das Gas- bzw. Olregulierungsventil
für die Zuführung von Treibstoff zum Dieselmotor oder Vergaser eines verbrennungsmotorbetriebenen
Kompressors einer Kompressionswärmepumpe oder aber eine Rauchgas-By-pass-Klappe
eines als Rauchgaskühler eingesetzten Wärmetauschers oder dergleichen sein kann.
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Die zugehörige Regeleinrichtung 20, die beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 aus zwei Funktionsgruppen 20a und 20b besteht, wird im folgenden im Zusammenhang
mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 näher erläutert.
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Der Aufbau der wiederum als Ganzes mit 1 bezeichneten Heizungsvorrichtung
nach der Erfindung gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen der gleiche wie der gemäß Fig.
1. Auch hier ist der Wärmeerzeuger mit 2 bezeichnet, jedoch als brennerbetriebener
Kessel dargestellt, dessen Brenner 9 als Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsenergie
für den Wärmeerzeuger 2 über eine herkömmliche Regel einrichtung mit einer Messeinrichtung
12 für die Temperatur des Wärmeträgermediums im Wärmeerzeuger 2 (Kesselthermometer)
und einer Einrichtung 11 zur Beeinflussung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger
2 derart gefahren werden kann, daß die Temperatur des Wärmeträgermemediums, beipielsweise
des Kesselwassers, im Wärmeerzeuger einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt. Dargestellt
ist ferner, daß der Wärmeträgermediumsausgang 76 des Wärmeerzeugers 2 über eine
Bei- -mischleitung 78 an den einen Eingangsstutzen eines Vier-Wege-Mischers 7 und
der Wärmeträgermediumseingang 77 des Wärmeerzeugers 2, an den im übrigen in der
gleichen Weise, wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bereits
erläutert, ein Ausdehnungsgefäß 61 für Wärmeträgermedium angeschlossen ist, an den
einen Ausgangsstutzen des Vier-Wege-Mischers 7 über eine Rückführleitung 79 angeschlossen
ist. Der andere Ausgangsstutzen des Vier-Wege-Mischers 7 ist über die Wärmeträgermediums-Vorlauf-Leitung
14 mit einer Leitungsverzweigung verbunden, die so viele Wärmeträgermediums
-Abgänge
aufweist, wie zu bedienende Heizkörper der Heizungsvorrichtung 1 vorhanden sind,
es sei denn, es würden mehrere Leltungsverzweigungen hintereinandergeschaltet angeordnet
werden, was in Einzelfällen zu bevorzugen sein kann, beispielsweise wenn die Zahl
der Heizkörper besonders groß ist.
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An die genannte Leitungsverzweigung, die vom Heizungsvorlauf 14 angespeist
wird, sind im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Heizkörper 3a bzw.
3b jeweils über eine vorgeschaltete automatisch wirkende Drosseleinrichtung 4a bzw.
4b angeschlossen, wobei auch hier der hier allerdings nur aus zwei Heizkörpern 3a,
3b bestehende Wärmeverbraucher als Ganzes mit 3 bezeichnet ist. Die beiden Heizkörper
3a, 3b (und bei mehr vorhandenen Heizkörpern auch diese) sind mit ihren Wärmeträgermediums-Ausgängen
jeweils mit einer weiteren zwar dargestellten, jedoch nicht näher bezeichneten Leitungsverzweigung
verbunden, von der das Wärmeträgermedium über die mit dieser in Verbindung stehende
Rücklaufleitung 16 zum Vier-Wege-Mischer 7 zurückströmt, indem der Heizungsrücklauf
16 an den anderen Eingangsstutzen'des Vier-Wege-Mischers 7 angeschlossen ist.
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Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise eine Heizungsanlage in Zweistrang-Bauweise
gebildet ist, wobei diese außerdem auch noch eine Mehrwege-Mischeinrichtung in Form
eines Vier-Wege-Mischers 7 aufweist. Diesem ist im Heizungsvorlauf 14 eine Umwälzpumpe
6 nachgeschaltet.
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Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist eine Messeinrichtung
126 für die Temperatur des Rauchgases vorgesehen, die - wie dargestellt - im Rauchgasabgang
2b (Rauchgas- bzw. Abgasstutzen) des hier mit fossilem Brennstoff befeuerten Heizkessels
angeordnet sein kann und über eine Messwertleitung 127 an die Regeleinrichtung 20
angeschlossen ist. Diese weist einen Stellbefehlgeber 62 auf, der über eine Steuerleitung
17 mit dem Antrieb 10 der Mehrwege-Mischeinrichtung 7 verbunden ist.
-
In Fig. 3 ist dargestellt, daß die beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 2 in Form eines Vier-Wege-Mischers 7 ausgebildete Mehrwege-Mischeinrichtung
auch als Drei-Wege-Mischer 8 ausgeführt sein kann, wenn die Rohrleitungsführung
für das Wärmeträgermedium entsprechend getroffen ist. Ohne daß in Fig. 3 der Wärmeerzeuger
dargestellt wäre, was nichts anderes besagen soll, als daß dieser in beliebiger
Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise nach Art des Wärmeerzeugers gemäß Fig.
1 oder nach Art des Wärmeerzeugers gemäß Fig. 2, die vorstehend bereits beschrieben
sind, ist der Wärmeträgermediums-Ausgang 76 desselben an den einen Strömungseingang
des Drei-Wege-Mischers 8 angeschlossen, während an seinen Strömungsausgang der Heizungsvorlauf
14 angeschlossen ist, dessen weitere Leitungsführung die gleiche ist, wie im Zusammenhang
mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bereits beschrieben. Der Heizungsrücklauf
16 ist an den Wärmeträgermediums-Eingang 77 des nicht dargestellten Wärmeerzeugers
2 angeschlossen, der seinerseits in bereits beschriebener Weise mit einem Ausdehnungsgefäß
61 für das Wärmeträgermedium in Verbindung steht. Strömungsaufwärts vom Ausdehnungsgefäß
61 ist der Heizungsrücklauf 16 über eine hier als Beimischleitung dienende Leitung
79 an den zweiten Eingang des Drei-Wege-Mischers 8 angeschlossen. In den Heizungsvorlauf
14 ist in bereits im Zusammenhang mit d Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2
beschriebener Weise eine Umwälzpumpe 6 eingeschaltet. Der Antrieb 10 der hier als
Drei-Wege-Mischer 8 ausgebildeten Mehrwege-Mischeinrichtung ist über eine hier mit
18 bezeichnete Steuerleitung mit dem Stellbefehlgeber 62 der Regeleinrichtung 20
verbunden.
-
Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung 20 weist einzelne Aggregate
bzw. Einrichtungen auf, deren impulsleitungsmäßige Verknüpfung vorstehend bereits
erläutert worden ist und sich im übrigen aus den Ansprüchen und deren Erläuterung
ergibt. Aus diesem Grunde werden die einzelnen Einrichtungen im folgenden lediglich
hinsichtlich ihres Aufgabengebietes bzw. Einsatzzweckes beschrieben, da ihre Ausgestaltung
dem Fachmann im einzelnen geläufig ist.
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Der kontinuierlich gewonnene Messwert oder die in vorgegebenen Zeitabständen
nacheinander gewonnenen Messwerte der Temperatur des Rauch- bzw. Abgases werden
von der Messeinrichtung 126 über die Messwertleitung 127 je nach der vorgesehenen
Konzeption ihrer Weiterverarbeitung entweder einer Vergleichseinrichtung 27 zur
Bestimmung der Größe und/oder Richtung der Abweichung der Rauch- bzw.
-
Abgastemperatur von einer Grenze ihres Sollwert-Bandes oder aber einer
Messwertspeichereinrichtung 26 zugeführt. Das Vergleichsnormal für die Vergleichseinrichtung
27 wird in Form eines der oberen Grenze eines Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
entsprechenden Impulses von einem einstellbaren Sollwertgeber 41 und in Form eines
der unteren Grenze dieses Sollwert-Bandes entsprechenden Impulses von einem weiteren
einstellbaren Sollwertgeber 42 geliefert.
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Dargestellt ist ferner, daß die Regeleinrichtung 20 einen Proportionalregler
21 mit einer Einrichtung 31 zur Veränderung seiner Verstärkung, einen Integralregler
22 mit einer Einrichtung 32 zur Veränderung seiner Nachstellzeit und einen Differentialregler
23 mit einer Einrichtung 33 zur Veränderung der Vorhaltzeit desselben aufweisen
kann. Dem Integralregler 22 ist dabei ein zeitabhängiges Integrierwerk 36a für die
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes
hinaus und ein zeitabhängiges Integrierwerk 36b für die Abweichung der Rauch- bzw.
Abgastemperatur unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes zugeordnet.
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Dem Differentialregler 23 zugeordnet weist die Regeleinrichtung 20
ferner eine Einrichtung 38a zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen Änderung einer
Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus und eine Einrichtung 38b zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen
Änderung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die untere Grenze
ihres vorgegebenen Sollwert-Bandes sowie bevorzugt auch eine Einrichtung 39a zur
Bestimmung der zeitlichen Änderung des Maßes der zeitlichen Änderung einer Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze dieses Sollwert-Bandes hinaus
sowie eine Einrichtung
39b zur Bestimmung der zeitlichen Änderung
des Maßes der zeitlichen Änderung einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
unter die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes auf. Die Einrichtungen 39a und 39b
sind somit Einrichtungen zur Ermittlung der Änderungsbeschleunlgung der betreffenden
Abweichung der Rauch- bzw.
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Abgastemperatur von der einen bzw. anderen Grenze ihres Sollwert-Bandes,
während die Einrichtungen 38a und 38b jeweils Einrichtungen zur Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit
dieser Abweichungen sind.
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Wie dargestellt, kann ferner zweckmäßig eine Einstelleinrichtung 66
für die Einrichtung 31 zur Veränderung der Verstärkung des Proportionalreglers 21
und die Einrichtung 32 zur Veränderung der Nachstellzeit des Integralreglers 22
und die Einrichtung 33 zur Veränderung der Vorhaltzeit des Differentialreglers 23
oder jeweils eine Einstelleinrichtung 66 für jede der genannten Veränderungseinrichtungen,
soweit vorhanden, vorgesehen sein, durch welche die jeweils zugeordnete(n) Veränderungseinrichtung(en)
31 bzw. 32 bzw. 33 im Sinne einer Vermeidung des Oberschreitens eines vorbestimmten
Wertes des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke 36a bzw.
36b nachstellbar ist bzw. sind.
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Weiterhin kann die Regeleinrichtung 20 eine Sollwert-Wahleinrichtung
43 mit einer Detektoreinrichtung 29 zur Ermittlung der zu dem Zeitpunkt, zu dem
nach einer Zeispanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem
Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur erstmalig eine signifikante Vergrößerung derselben
auftritt oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Anfahrvorganges,
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 bei Vollast und voller Öffnung aller
Drosseleinrichtungen 4a bzw. 4b als minimal mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur
auftretenden Rauch- bzw. Abgastemperatur, die als Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur
bezeichnet wird, und/oder im Verlauf des Heizbetriebes bei Aufheizen nach einer
Abkühlung bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen 4a bzw. 4b als
minimale Rauch- bzw. Abgastemperatur auftretenden Rauch- bzw. Abgastemperatur, die
als Anfahrrauch
- bzw. -abgastemperatur bezeichnet wird, und einer
oder je einer einstellbaren Verhältnisgabeeinrichtung 46a, 46b bzw. 46a bzw.
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46b als Sollwert-Bildungseinrichtung für die obere bzw. untere Grenze
des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur sowie jeweils eine mit der zugeordneten
Sollwert-Bildungseinrichtung bzw.
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Verhältnisgabeeinrichtung 46a, 46b bzw. 46a bzw. 46b und andererseits
mit dem zugeordneten Sollwertgeber 41 bzw. 42 verbundene Einrichtung 45 zur automatischen
Verstellung desselben im Sinne einer Ersteinstellung bzw. einer Veränderung eines
eingestellten Wertes der zugeordneten oberen bzw. unteren Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur aufweisen. Dargestellt ist, daß dem Sollwertgeber
41 ebenso wie dem Sollwertgeber 42 jeweils eine eigene automatische Verstelleinrichtung
45 zugeordnet ist.
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Die Regeleinrichtung 20 weist auch eine Betragsvergleichseinrichtung
89 zur Ermittlung des Beginns und des Endes einer Zeitspanne mit praktisch konstantem
oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur auf,
die von der Vergleichseinrichtung 27 zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw.
Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes
oder von einer eigens hierfür vorgesehenen, von dieser Vergleichseinrichtung 27
messwertäßig beschickten Momentanwert-Abweichungs-Speichereinrichtung 90 ansteuerbar
ist und mittels derer der Unterschied zwischen jeweils letztem und vorletztem Momentanwert
der Rauch- bzw. Abgastemperatur für spätere Nutzung beispielsweise durch die Betragsvergleichseinrichtung
89 gespeichert werden kann.
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Ferner weist die Regeleinrichtung 20 zweckmäßig auch noch eine Zeitspannenmesseinrichtung
96 zur Ermittlung der Länge der Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls
geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur mit einer Zeitspannenvorgabe-
und -vergleichseinrichtung 57 und einer Einschalt- und einer Ausschalteinrichtung
97 bzw. 98 auf, die mit der Betragsvergleichseinrichtung 89 in Wirkverbindung steht,
wobei mit Vorzug zumindest die Ausschalteinrichtung 98 auch mit der Detektoreinrichtung
29 in Impulszuführungsverbindung steht. Außerdem kann eine Dividiereinrichtung
67
vorgesehen sein, die einerseits entweder mit der Betragsvergleichseinrichtung 89
oder mit der Vergleichseinrichtung 27 zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw.
Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes
und andererseits mit einer Einrichtung 99 zur Abgabe von Zeitspannen entsprechenden
Impulsen in Wirkverbindung steht. Durch die Dividiereinrichtung 67 wird der zeitliche
Gradient der Vergrößerung der Rauch- bzw. Abgastempratur nach Beendigung der Zeitspanne
mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch-
bzw. Abgastemperatur ermittelt, nachdem der Beendigungszeitpunkt mit Vorzug durch
die Betragsvergleichseinrichtung 89 festgelegt worden ist. Dieser kann aber auch
durch die Dividiereinrichtung 67 selbst ermittelt werden, indem nämlich die plötzliche
Anstiegssteilheit des Verlaufs der Rauch- bzw. Abgastemperatur das Ende der Aufheizperiode
signalisiert. Der Dividiereinrichtung 67 zugeordnet ist ferner eine Gradienten-Vorgabe-
und -Vergleichseinrichtung 100 mit einer vom Zeitpunkt des Endes der Zeitspanne
mit konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur
abhängigen Einschalt- und/oder Ausschalteinrichtung 97, 98, wobei als letztere auch
die Ausschalteinrichtung 98 einer Zeitspannenmesseinrichtung 96 zur Ermittlung der
Länge der Zeitspanne mit praktisch konstantem oder allenfalls geringfügig steigendem
Wert der Rauch- bzw. Abgastemperatur mitausgenutzt werden kann. Die bzw. jede der
Sollwert-Bildungseinrichtung(en) 46a, 46b bzw. 46a bzw. 46b steht bzw. stehen einerseits
mit der Detektoreinrichtung 29 und andererseits mit der Zeitspannen-Messeinrichtung
96 unmittelbar oder über deren Zeitspannen-Vorgabe- und -Vergleichseinrichtung 57
bzw.
-
mit der Dividiereinrichtung 67 unmittelbar oder über deren Gradienten-Vorgabe-
und -Vergleichseinrichtung 100 sowie in jedem Fall mit dem Stellbefehlgeber 62 in
Wirkverbindung.
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Weiterhin kann die Sollwert-Wahleinrichtung 43, wie dargestellt, eine
Programmspeichereinrichtung 47a, 47b aufweisen, die eine Verstelleinrichtung 48a
für die Sollwert-Bildungseinrichtung 46a für die obere Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur
und/oder eine Verstelleinrichtung
48b zur Verstellung der Sollwert-Bildungseinrichtung 46b für die untere Grenze dieses
Sollwert-Bandes aufweist. Andererseits kann aber auch eine Programmspeichereinrichtung
47a für die obere Grenze des Sollwert-Bandes und eine eigene Programmspeichereinrichtung
47b für die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes vorgesehen sein. In beiden Ausführungsfällen
ist durch zumindest eine der Verstelleinrichtungen 48a bzw. 48b entsprechend einer
in der bzw. den Programmspeichereinrichtung(en) 47a, 47b bzw. 47a bzw. 47b gespeicherten
Abhängigkeit das in der zugeordneten Sollwert-Bildungseinrichtung 46a, 46b bzw.
46a bzw. 46b gebildete Verhältnis in dem Sinne veränderbar, daß einem abnehmenden
Wert der oberen oder unteren Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur
eine zunehmend geringere Differenz zwischen diesen beiden' Grenzwerten und/oder
ein zunehmend kleineres Verhältnis derselben entspricht.
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Ferner kann die Regeleinrichtung 20 eine Messwertspeichereinrichtung
122 für die als Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur bezeichnete minimal mögliche
Rauch- bzw. Abgastemperatur sowie eine Vergleichseinrichtung 118 zur frmittlung
von Abweichungen der minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur)
von der minimal möglichen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw.
-abgastemperatur) und eine zugeordnete Verhältnisbildungseinrichtung 28 aufweisen,
mittels derer die bzw. eine oder beide der Sollwertbildungseinrichtung(en) 46a,
46b bzw. 46a bzw. 46b bzw. die bzw. eine oder beide der Programmspeichereinrichtung(en)
47a, 47b bzw. 47a bzw. 47b bzw. die bzw. eine oder beide Verstelleinrichtung(en)
48a bzw. 48b bzw. der eine oder beide Sollwertgeber 41 bzw. 42 im Sinne einer Änderung
des vorgegebenen Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit
vom Verhältnis von minimal möglicher Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch-
bzw. -abgastemperatur) zu minimaler Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw.
-abgastemperatur)) verstellbar ist.
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Weiterhin ist mindestens eine Meldeeinrichtung 59 zur Abgabe einer
optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Information vorgesehen, die über eine Grenzdetektoreinrichtung
30, mit der sie über jeweils eine Impulsleitung in Verbindung steht bzw. stehen
und immer dann aktivierbar ist bzw. sind, wenn die Grenzdetektoreinrichtung 30 eine
Abweichung der ihr von der Vergleichseinrichtung 118 übermittelten Abweichung der
minimalen Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) von der
minimal möglichen Rauch- bzw.
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Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur) ermittelt,
die einen vorbestimmten Wert einer solchen Abweichung über- oder unterschreitet.
-
Um auch extreme Wärmeverluste an irgendeiner Stelle des Gesamtwärmeverbrauchers
3 ermitteln und melden zu können, die so extreme Leistungsverluste bedingen, daß
Abweichungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes
entweder überhaupt nicht oder zumindest doch während einer vorgegebenen Zeitspanne
nicht auftreten, wie das beispielsweise bei offenstehendem Fenster in einer besonderen
Kälteperiode der Fall sein kann, wodurch der betreffende Raum stark auskühlt und
das System es nicht mehr schafft, den in dem Wärmeträgermedium führenden Leitungssystem
umlaufenden Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums so zu verringern, daß die Rauch-
bzw. Abgastemperatur die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes noch überschreiten kann,
kann zweckmäßig weiterhin eine Meldeeinrichtung 60 zur Abgabe einer optisch und/oder
akustisch wahrnehmbaren Information, die über eine Impulsleitung an eine Auslöseeinrichtung
40 angeschlossen ist, die ihrerseits mit der Vergleichseinrichtung 27 der Regeleinrichtung
20 zur Bestimmung der Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere
und/oder unter die untere Grenze ihres Sollwert-Bandes und/oder mit einer Messwertspeichereinrichtung
26 verbunden ist, und eine Zeitsteuereinrichtung 51 zur Durchführung einer Mehrzahl
von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch die Messeinrichtung 126 oder
eine Zeitsteuereinrichtung 52 zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Messwertes oder
einer Mehrzahl von von der Messeinrichtung 126 gelieferten Messwerten der Rauch-
bzw. Abgastemperatur durch die
Messwertspeichereinrichtung 26
bzw. von dieser jeweils innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vorgesehen sein,
wobei diese Meldee1nrichtung(en) 60 durch die Auslöseeinrichtung 40 immer dann aktivierbar
ist bzw. sind, wenn zumindest nach einer vorgegebenen Zeitspanne keine Abweichung
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere Grenze ihresXSollwert-Bandes zu verzeichnen
ist.
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Es kann aber auch ein Betriebszustand auftreten, bei dem die Rauch-
bzw. Abgastemperatur ständig oder jedenfalls während einer vorgegebenen Zeitspanne
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen nicht über die minimale
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder die minimal
mögliche Rauch- bzw Abgastemperatur (Inbetriebnahmerauch- bzw. -abgastemperatur)
hinauskommt. Dies deutet dann bei Ausführung des Wärmeerzeugers 2 als brennstoffbefeuerter
Heizkessel auf einen Defekt des Brenners 9 desselben und bei Ausführung des Wärmeerzeugers
2 als brennstoffbefeuerte Sorptionswärmepumpe auf einen Defekt des Brenners des
Kochers derselben sowie bei Ausführung des Wärmeerzeugers 2 als verbrennungsmotorisch
betriebene Kompressionswärmepumpe auf einen Defekt des Kompressoraggregates entweder
auf seiner Kompressorseite oder auf seiten seines Antriebsmotors hin. Um auch einen
solchen allgemein als "Brennerdefekt" zu bezeichnenden Störfall detektieren zu können,
kann die Auslöseeinrichtung 40 so ausgebildet sein, daß durch sie die MeldeeSnrichtung(en)
60 bei Auftreten einer Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur unter die minimale
Rauch- bzw. Abgastemperatur (Anfahrrauch- bzw. -abgastemperatur) und/oder die minimal
mögliche Rauch- bzw. Abgastemperatur (Inbetriebnahmerrauch- bzw. -abgastemperatur)
bei Vollast und voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen 4a bzw. 4b überhaupt und/oder
bei Auftreten dieses Zustandes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zur Wahrnehmbarmachung
dieser durch diesen Zustand gebildeten Unregelmäßigkeit aktivierbar ist bzw. sind.
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Es ist ersichtlich, daß bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß
Fig. 1 aufgrund von durch die Messeinrichtung 126 für die Rauch- bzw. Abgastemperatur
ermittelten Messwerten derselben über die Regeleinrichtung 20 überwacht wird, ob
diese Messwerte die obere Grenze des über die einstellbaren Sollwertgeber 41 und
42 eingestellten Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur überschreiten oder
aber die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes unterschreiten. In beiden Fällen wird
durch die Regeleinrichtung 20 die betreffende Abweichung der Rauch- bzw. Abgastemperatur
von der betreffenden Grenze ihres Sollwert-Bandes ausgeregelt, indem über den Stellbefehlgeber
62 die in den Heizungsvorlauf 14 eingespeiste Wärmeleistung bei Ausscheren der Rauch-
bzw. Abgastemperatur aus ihrem Sollwert-Band über die eine oder die andere Grenze
desselben heraus so beeinflußt wird, daß die Rauch- bzw. Abgastemperatur wieder
in den Bereich zwischen den beiden Grenzen ihres Sollwert Bandes zurückgeführt wird.
Insoweit unterscheidet sich die Erfindung wesentlich vom Stande der Technik, als
bei ihr nämlich einerseits in neuartiger Weise eine bisher nicht für zur Regelung
brauchbare Messwerte ergebend erachtete physikalische Größe, nämlich die Rauch-
bzw. Abgastemperatur, als Führungsgröße für die Regelung herangezogen wird und andererseits
nicht etwa eine physikalische Größe auf Konstanz geregelt wird, sondern eine Abweichung
dieser physikalischen Größe im speziellen der Rauch- bzw. Abgastemperatur, über
eine obere vorgegebene Grenze eines Sollwert-Bandes hinweg oder unter eine untere
Grenze desselben auf ihren Verschwindwert ausgeregelt wird, während beliebige Abweichungen
von beiden Grenzen des Sollwert-Bandes dieser physikalischen Größe, hier der Rauch-
bzw.
-
Abgastemperatur, von der Regelung toleriert werden, sofern sich diese
wertmäßig nur innerhalb dieses vorgegebenen Sollwert-Bandes bewegt, wobei auch Schwankungen
dieser physikalischen Größe (der Rauch- bzw. Abgastemperatur) beliebiger Größe erfindungsgemäß
ohne Einfluß auf die Regelung bleiben, sofern sie nicht zu einem Oberschreiten der
oberen Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes oder einem Unterschreiten der unteren
Grenze desselben führen. Die Vorteile dieser Regelung nach der Erfindung sind eingangs
bereits detailliert erläutert worden.
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Die Art, wie diese Ausregelung solcher durch Uberschreiten der oberen
Grenze des Sollwert-Bandes oder Unterschreiten der unteren Grenze desselben bedingten
Abweichungen bewerkstelligt wird, hängt von der Art der Heizungsvorrichtung 1 im
allgemeinen und der Ausgestaltung der Zuspeisung der Wärmeleistung zum Heizungsvorlauf
14 im besonderen ab. Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 ist, wie
vorstehend bereits erläutert, ein Regelungszugriff vom Stellbefehlgeber 62 der Regeleinrichtung
20 her auf eine nicht näher dargestellte und auch nicht bezeichnete Einrichtung
zur Beeinflussung der Zufuhr von Betriebsenergie zum mit fossilem Brennstoff betriebenen
Wärmeerzeuger 2 als Stellglied vorgesehen. Dieses kann als kontinuierlich verstellbare
oder aber im Ein-Aus-Betrieb arbeitende Einrichtung beliebiger bekannter Art ausgebildet
sein. In jedem Fall erfolgt bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig.
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1 die Beeinflussung der dem Heizungsvorlauf 14 zugeführten Wärmeleistung
über Einwirkung auf die Zufuhr von Betriebsenergie zum Antriebsmotor des Kompressors
des als Kompressionswärmepumpe oder zum Kocher des als Sorptionswärmepumpe ausgebildeten
Wärmeerzeugers 2.
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Ist dieser für kontinuierliche Zuführung von Betriebsenergie während
der Betriebsdauer ausgelegt, so erfolgt die Einwirkung auf die dem Heizungsvorlauf
14 zugeführte Wärmeleistung durch Verringerung der Zufuhr der Betriebsenergie zum
Wärmeerzeuger 2 dann, wenn die Rege7-einrichtung 20 ein Oberschreiten der oberen
Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur ermittelt hat, und durch
Vergrößerung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 dann, wenn ein Unterschreiten
der unteren Grenze des Sollwert-Bandes der-Rauch- bzw. Abgastemperatur vorliegt.
Handelt es sich hingegen um einen Wärmeerzeuger 2 mit diskontinuierlicher Zuführung
seiner Betriebsenergie, dann erfolgt erfindungsgemäß'die Einflußnahme auf diese
so, daß immer dann, wenn ein Uberschreiten der oberen Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur vorliegt, die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger
2 unterbrochen bzw. abgeschaltet und dann, wenn die Regeleinrichtung 20 ein Unterschreiten
der unteren Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur ermittelt,
die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 aufgenommen wird.
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Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 und ebenso auch eine
dieser dann, wenn in dieser der strich-punkthert umrandete Bereich III durch die
Rohrleitungs- , Mehrwege-Mischeinrichtungs- und Umwälzpumpen-Anordnung gemäß Fig.
3 ersetzt wird, entsprechende Ausführungsform unterscheiden sich von der gemäß Fig.
1 abgesehen von der lediglich beispielhaft dargestellten Anwendung in Verbindung
mit einer Zweistrang-Anlage nur darin, daß die Einflußnahme auf die Zuführung der
Wärmeleistung zum Heizungsvorlauf 14 hier nicht durch irgendwie geartete Änderung
der Zufuhr der Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 erfolgt, sondern durch Zugriff
auf die hier jeweils vorgesehene Mehrwege-Mischeinrichtung in Form des Vier-Wege-Mischers
7 gemäß Fig. 2 oder des Dreiwege-Mischers 8 gemäß Fig. 3. Die hier dargestellte
Ausführung eines über einen gas- oder ölbefeuerten Brenner 9 mit Betriebsenergie
versorgten Heizkessels als Wärmeerzeuger 2, der über die Messeinrichtung 12 für
die Temperatur des Wärmeträgermediums im Kessel (Kesselthermometer) und die Einrichtung
11 zur Beeinflussung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Brenner, die beispielsweise
ein Regulierventil für das als Primärenergie dienende Gas oder 61 umfassen kann,
auf eine vorbestimmte Temperatur des Wärmeträgermediums im Kessel (dargestellt durch
den Einstelipfeil an der Einrichtung 11) geregelt werden kann, kann ihrerseits für
kontinuierliche oder diskontinuierliche Zuführung der Betriebsenergie ausgelegt
sein, je nach dem, wie der Brenner 9 ausgebildet ist.
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Dessen ungeachtet ist bei den Ausführungen der Erfindung gemäß Fig.
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2 und Fig. 3 jedoch die Beeinflussung der dem Heizungsvorlauf 14 zugespeisten
Wärmeleistung über die jeweilige Mehrwege-Mischeinrichtung 7 bzw. 8 derart vorgesehen,
daß durch diese das Verhältnis des in den Heizungsvorlauf 14 eingespeisten heißen
Massenstroms des Wärmeträgermediums zum Gesamtmassenstrom und/oder die Stellung
des dieses Verhältnis bestimmenden Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung 7 bzw. 8
verändert wird, indem vom Stellbefehlgeber 62 der Regeleinrichtung 20 über die jeweilige
Steuerleitung 17 bzw. 18 der Verstellantrieb 10 für die betreffende Mehrwege-Mischeinrichtung
7 bzw.
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8 entsprechend betätigt wird. Diese Betätigung erfolgt dabei erfindungsgemäß
so, daß immer dann, wenn die ermittelte Rauch- bzw.
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Abgastemperatur zu einer Abweichung über die obere Grenze ihres Sollwert-Bandes
führt, das Verhältnis von dem Heizungsvorlauf 14 zugespeistem Massenstrom zum Gesamtmassenstrom
verringert und dann, wenn ein Unterschreiten der unteren Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur vorliegt, dieses Verhältnis von dem Heizungsvorlauf
14 zugespeistem Massenstrom zum Gesamtmassenstrom vergrößert wird.
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Für die Möglichkeiten der größenmäßigen Änderung dieses Verhältnisses
bzw. der zugeordneten Stellung des dieses bestimmenden Organs der betreffenden Mehrwege-Mischeinrichtung
7 bzw. 8 sind vorstehend bereits detallierte Angaben ebenso gemacht wie für das
Maß der Beeinflussung der Zuführung der Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 ungeachtet
dessen, ob diese kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt.
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Es ist ersichtlich, daß eine Ausführung eines Wärmeerzeugers 2 als
brennerbefeuerter Heizkessel auch in Fig. 1 zur Anwendung kommen kann, ebenso wie
gleichermaßen eine Ausführung eines Wärmeerzeugers 2, wie diese in Verbindung mit
Fig. 1 beschrieben ist, bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 Verwendung finden kann.
Gleichermaßen sind auch die Ausführungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 in Verbindung mit
Einstrang-Anlagen gemäß Fig. 1 im Rahmen der Erfindung mit allen Vorteilen derselben
verwendbar. Die dargestellten Ausführungen sollen nur beispielhaft Möglichkeiten
aufzeigen, die wichtigsten Varianten der Erfindung zu verwirklichen, ohnesdabei
erschöpfend alle Möglich keiten von Kombinationen von Wärmeerzeuger-Ausführungen,
Arten der Veränderung der dem Heizungsvorlauf 14 zuzuspeisenden Wärmeleistung und/oder
Ausführungen der Regel einrichtung insbesondere bezüglich deren Vervollkommnung
im Hinblick auf die Vielzahl der nach der Erfindung möglichen Selbstlernvorgänge
bildlich darzustellen. Aus dem gleichen Grunde ist auch auf die Darstellung der
impulsleitungsmäßigen Verknüpfung der einzelnen Aggregate bzw. Einrichtungen der
Regel
einrichtung 20 verzichtet worden, weil diese bereits einleitend und in den betreffenden
Ansprüchen detalliert erläutert sind und im Bedarfsfall der Fachmann andersartige
lmpulsleitungsmäßige Verknüpfungen in Kenntnis der beschriebenen Verknüpfungen ohne
erfinderisches Zutun einfach ermitteln kann.
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Um erfindungsgemäß die unterschiedlichen Betriebsarten im Sinne von
Komfort- , Normal- , Spar- , Nachtabsenkungs- oder Frostschutzbetrieb fahren zu
können, weist die Regeleinrlchtung 20 ferner eine Speichereinrichtung 24 auf, in
der beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier bevorzugte Paarungen von Ober- und
Untergrenzen des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur gespeichert sind,
nämlich für Komfort- , Normal- , Spar- bzw. Nachtabsenkungsbetrieb und letztlich
auch für Frostschutzbetrieb, wobei die gespeicherten Wertepaarungen für im Ein-Aus-Betrieb
arbeitende Wärmeerzeuger in eingangs bereits beschriebener Weise anders gewählt
sein sollten als die für kontinuierlich mit Betriebsenergie versorgte Wärmeerzeuger
oder für unabhängig von der Art des Wärmeerzeugers mit einer Mehrwege-Mischeinrichtung
arbeitende Anlagen zu wählenden und in der Speichereinrichtung 24 zu speichernden
Wertepaarungen. Dieser Speichereinrichtung 24, die im übrigen hinsichtlich ihrer
den Ober- und Untergrenzen des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur für
die einzelnen Betriebsarten entsprechenden gespeicherten Wertepaarungen mit Vorzug
einstellbar ausgeführt ist, so daß diese Wertepaarungen entweder vom Herstellerwerk
oder aber vom installierenden Heizungsbaüer oder aber auch vom Benutzer nach Wunsch
eingestellt werden können, ist eine Umschalteinrichtung 25 zugeordnet, mittels derer
der Benutzer der Heizungsvorrichtung 1 nunmehr je nach Wunsch bzw. Bedarf die Funktion
der Regeleinrichtung 20 so umschalten kann, daß sie statt der einen Betriebsart,
beispielsweise Komfortbetrieb, einer anderen gewählten Betriebsart, beispielsweise
Spar- bzw. Nachtabsenkungsbetrieb, gerecht wird.
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Diese Umschaltung kann im übrigen auch zeitgesteuert automatisch erfolgen.
Hierfür kann ein Zeitschaltwerk 131 vorgesehen sein, das in geeigneter Weise über
Impulsleitungen mit der Speichereinrichtung 24 und/oder der Umschalteinrichtung
25 für diese verbunden ist.
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Dargestellt ist auch, daß die Regeleinrichtung eine Zähleinrichtung
54 für die während einer vorgegebenen Zeitspanne, während derer von der Zeitsteuereinrichtung
51 gesteuert eine Mehrzahl von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur durch die
Messeinrichtung 126 durchgeführt und/oder ein Messwert oder eine Mehrzahl von vorn
der Messeinrichtung 126 gelieferten Messwerten der Rauch- bzw. Abgastemperatur aufgenommen
oder abgerufen wird, etwa aufgetretenen Abweichungen dieser Messwerte über die obere
und/oder unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes der Rauch- bzw.
Abgastemperatur und eine Programmspeichereinrichtung 53 für eine vorgegebene während
dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässige Zahl von im Betrieb auftretenden Abweichungen
der Rauch- bzw. Abgastemperatur über die obere und/oder unter die untere Grenze
ihres Sollwert-Bandes sowie weiterhin eine Detektoreinrichtung 124 zur Ermittlung
einer etwaigen Abweichung der von der Zähleinrichtung 54 ermittelten Anzahl während
dieser Zeitspanne etwa aufgetretener Messwertabweichungen und schließlich einen
mit zumindest einem der Sollwertgeber 41 bzw. 42 in Wirkverbindung stehende Einrichtung
44 zur automatischen Veränderung des Sollwert-Bandes bzw. zumindest einer seiner
Grenzen in Abhängigkeit von dieser durch die Detektoreinrichtung 124 ermittelten
Abweichung der Anzahl aufgetretener Messwertabweichungen von der zulässigen Zahl
derselben aufweist. Eine weitere Zähleinrichtung 55 dient der Ermittlung der Zahl
der während einer vorgegebenen Zeitspanne im Betrieb auftretenden Veränderungen
in Form von Aufnahmen und/oder Beendigungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung
zum im Heizungsvorlauf 14 befindlichen Wärmeträgermedium und weist ein Zählwerk
56 für diese Veränderungen auf. Auf diese Weise kann auch über die Abweichung der
gemessenen Anzahl solcher während einer vorgegebenen Zeitspanne im Betrieb aufgetretener
Veränderungen von einer vorgegebenen während dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässigen
Zahl derselben im Sinne eines Selbstlernvorganges automatisch das Sollwert-Band
bzw. zumindest eine seiner Grenzen nachführend verändert werden.
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Während in Fig. 2 gleichfalls lediglich beispielhaft eine Regeleinrichtung
20 dargestellt ist, die nicht in Funktionsgruppen aufgeteilt ist, obgleich diese
mit 20a und 20b als solche bezeichnet sind, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt,
was damit gemeint ist, wenn gemäß einem beschriebenen Erfindungsgedanken die Regeleinrichtung
20 in eine in der Nähe des Wärmeerzeugers 2 angeordnete Funktionsgruppe 20a und
eine in bequemer Zugriffsnähe des Benutzers angeordnete Funktionsgruppe 20b gegliedert
ist. Dabei umfaßt die Funktionsgruppe 20a die Einrichtungen für diejenigen Funktionen,
die während der Heizperiode in der Regel nicht oder nur selten verändert werden,
während die in bequemer Nähe des Benutzers angeordnete Funktionsgruppe 20b die Einrichtungen
für die vom Benutzer einstellbaren Funktionen umfaßt und vorzugsweise als Raumschaltstation
ausgebildet ist.
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In Fig. 1 und Fig. 2 ist im übrigen auch noch eine mit der Regeleinrichtung
20 über eine Messwertleitung 80 verbundene Einrichtung 70 zur Messung der Temperatur
des Wärmeträgermediums am Eintritt in den Heizungsvorlauf 14 bzw. im Heizungsvorlauf
14 selbst vorgesehen.
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Dies hat den Zweck, die über den Temperaturfühler 70 gemessene Vorlauftemperatur
mittels entsprechender datenlogischer Be- bzw. Verarbeitung in der Regeleinriz"tung
20 beispielsweise als Temperaturbegrenzung für die Vorlauftemperatur der Anlage
benutzen zu können, indem über eine Steuerleitung 19 von der Regeleinrichtung 20
ein entsprechender Informationsimpuls auf die Einrichtung 11 zur Beeinflussung der
Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 gegeben wird, so daß unabhängig von
dem eingestellten Sollwert für die Wärmeträgermediumstemperatur (z. B. Kesselwassertemperatur)
im Wärmeerzeuger 2 für die Regelung derselben der in Fig. 2 dargestellte Brenner
9 bzw. eine beliebige andere Einrichtung zur Zuführung von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger
2 so gefahren wird, daß ein vorgegebener Grenzwert für die Vorlauftemperatur nicht
überschritten werden kann. Dabei ist diese in Fig. 2 dargestellte Ausführung weder
von der Art der Ausgestaltung bzw. der Funktionsweise des Wärmeerzeugers 2 noch
der Beeinflussung der Zufuhr von Wärmeleistung
zum Heizungsvorlauf
14 noch der Ausführung der Heizungsvorrichtung als Einstrang- oder Zweistrang-System
noch der Regel einrichtung bezüglich deren mehr oder weniger weitgehender Vervollkommung
im Hinblick auf Selbstlernvermögen abhängig.
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In Fig. 1 und 2 ist ferner dargestellt, daß nicht nur die Vorlauftemperatur
über die entsprechende Messeinrichtung 70, sondern auch die Rücklauftemperatur über
eine am Wärmeträgermediumsrücklauf 16 angeordnete Messeinrichtung 71 kontinuierlich
oder in vorbestimmten Zeitabständen ermittelt und der bzw. die entsprechende(n)
Messwert(e) über eine Messwertleitung 80 bzw. 81 der Regeleinrichtung 20 zugeführt
und über diese vorteilhaft weiterverarbeitet werden kann bzw. können. Diese beiden
Messwerte von Vorlauf- und Rücklauftemperatur bieten nämlich dann, wenn - wie in
der Regeleinrichtung 20 gemäß Fig. 2 bzw. deren Funktionsgruppe 20a gemäß Fig. 1
dargestellt -eine Zeitsteuereinrichtung zur Koordinierung der Messwerte der Rauch-
bzw. Abgastemperatur und der Vorlauftemperatur und/oder der Rücklauftemperatur des
Wärmeträgermediums im Leitungssystem der Heizungsanlage, das heißt zur zeitgleichen
Einleitung zumindest jeweils einer Messung, vorzugsweise jeweils einer Mehrzahl
von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur und der Vorlauftemperatur und/oder
der Rücklauftemperatur und/oder zur Abgabe jeweils zeitgleicher Messwerte dieser
Temperaturen und im Falle der Messung von sowohl Vorlauf- als auch Rücklauftemperatur
des Wärmeträgermediums zur zeitgleichen Einleitung zumindest jeweils einer Messung,
vorzugsweise jeweils einer Mehrzahl von Messungen der Rauch- bzw. Abgastemperatur
und der Ermittlung der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
durch eine eigens hierfür vorgesehene Einrichtung 49, wobei für diese Koordinierungsfunktion
bei entsprechender Ausbildung mit Vorzug die Zeitsteuereinrichtung 51 herangezogen
werden kann, und eine von den Messeinrichtungen 70 und/oder 71 für Vorlauf- bzw.
Rücklauftemperatur des Wärmeträgermemediums und/oder der Einrichtung 49 zur Ermittlung
der Differenz
dieser beiden Temperaturen angesteuerte bzw. mit
deren Messwerten gespeiste Messwertspeichereinrichtung 128 sowie eine Einrichtung
129, mittels derer die Abweichung in vorbestimmter zeitlicher Folge nacheinander
gewonnener Messwerte der Vorlauf- bzw. der Rücklauftemperatur bzw. der Differenz
dieser beiden Temperaturen voneinander ermittelbar ist. und schließlich eine mit
dieser Einrichtung 129 in Impulsauslöseverbindung stehende Einrichtung 45 zur automatischen
Verstellung, insbesondere zur automatischen Nachführverstellung, eines oder beider
Sollwertgeber(s) 41 bzw. 42 für die obere bzw. die untere Grenze des Sollwert-Bandes
der Rauch- bzw. Abgastemperatur vorgesehen ist, die Möglichkeit für eine weitere
Vervollkommnung der Betriebsweise der Erfindung. Durch die automatisch arbeitende
Einrichtung 45 wird nämlich der eine oder werden beide Sollwertgeber 41 bzw. 42
in Abhängigkeit von der mittels der Einrichtung 129 ermittelten Veränderung der
Vorlauftemperatur oder der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums und/oder der
Differenz dieser beiden Temperaturen automatisch immer dann verstellt, wenn sich
von den äußeren Umweltbedingungen her eine wesentliche Änderung ergibt. Dies kann
z. B. bei einem plötzlichen Kälteeinbruch oder bei notwendiger Umschaltung von Sommerbetrieb
auf Winterbetrieb oder auch umgekehrt der Fall sein. Hier kann die Regelung aufgrund
ihrer Reaktion auf entsprechende Änderungen von physikalischen Größen im wärmeträgerseitigen
Teil der Heizungsanlage, wie beispielsweise der Vorlauf- und/oder der Rücklauftemperatur
des Wärmeträgermediums derselben und/oder der Differenz dieser beiden Temperaturen,
die als Folge entsprechender Xnderungen der Umweltbedingungen eintreten, sich selbst
die verfahrensmäßig günstigsten Sollwerte für die Rauch- bzw. Abgastemperatur als
Grenzwerte von deren Sollwert-Band vorgeben, wobei allerdings nicht zu übersehen
ist, daß eine solche Sollwertänderung nichts zu tun hat mit der vom Benutzer der
Heizungsanlage aufgeprägten betriebsartenabhängigen Sollwertpaarung entsprechend
jeweils gewünschtem Komfort- , Normal- , Spar- oder Frostschutzbetrieb. Diese Betriebsartenvorgabe
durch den Benutzer bzw. Betreiber der Heizungsanlage bleibt nämlich in jedem Falle
vorrangig bestimmend und wird durch eine vorstehend beschriebene, auch
als
NSommer-Winter-Nachführungw zu bezeichnende Sollwertverstellung nicht aufgehoben,
sondern nur modifiziert. Die Bedeutung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme und vorrichtungsmäßigen
Ausgestaltung wird besonders deutlich, wenn man lediglich beispielsweise in Betracht
zieht, daß die Anlage in der übergangszeit, etwa im Herbst, vorsorglich auf Frostschutzbetrieb
eingestellt sein mag, beispielsweise weil das durch diese Anlage zu behelzende Gebäude
zeitweise nicht benutzt wird, und daß dann ein winterlicher Frosteinbruch auftreten
mag, dem jetzt die Regelung durch die vorstehend beschriebene Nachführverstellung
des bzw. der Sollwertgeber(s) und damit auch der einen oder beider Grenze(n) des
Sollwert-Bandes der Rauch- bzw Abgastemperatur gerecht wird. Gleiche, wenn auch
nicht so gravierende Verhältnisse pflegen bei den anderen Betriebsarten, wie Komfort-Normal-
und Spar- bzw. Nachtabsenkungsbetrieb aufzutreten. Ein vergleichbarer Betriebsfall
ist im übrigen die automatische Sollwert-Nachführumschaltung bei etwa im Frühjahr
auf die Betriebsart Komfortbetrieb eingestellter Heizungsanlage und plötzlichem
witterungsseitigem Wärmeeinbruch auf der Umweltseite der Heizungsanlage.
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In Fig. 3 ist dargestellt, daß als Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
nicht nur die Temperatur im vor derMehrwege-Mischeinrichtung 7 gelegenen Zweig der
Rücklaufleitung 16, wie in Fig. 2 gezeigt, benutzt werden muß, sondern auch die.Temperatur
im an den Wärmeträgermediumseingang 77 des Wärmeerzeugers 2 angeschlossenen Zweig
der Rücklaufleitung 16 unmittelbar. Um dies zu verdeutlichen, ist hier eigens eine
mit 72 bezeichnete und über eine Messwertleitung 82 mit der Regeleinrichtung 20
bzw.-20a, 20b verbundene Messeinrichtung für die Temperatur des Wärmeträgermediums
- hier Rücklauftemperatur desselben - dargestellt. Diese Anordnung könnte auch in
Fig. 2 statt der dort gezeigten Anordnung der Messeinrichtung 71 zum Einsatz kommen.
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Zu der vorstehend erläuterten Sollwert-Nachführumschaltung ist nachzutragen,
daß statt einer gemeinsam beiden Messeinrichtungen 70 und 71 für die Vorlauf- bzw.
die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermemediums
zugeordneten
und mit diesen in Messwertzuführungsverbindung stehenden Messwertspeichereinrichtung
128 zur Speicherung in vorbestimmter zeitlicher Folge nacheinander gewonnener Messwerte
dieser beiden Temperaturnen jeder dieser Temperaturmesseinrichtungen 70 und 71 zugeordnet
eine eigene Messwertspeichereinrichtung dieser Art vorgesehen sein kann; in gleicher
Weise kann auch eine Messwertspeichereinrichtung 128 vorgesehen sein, welche die
als ZMesswerte der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur" zu bezeichnenden
Ergebnisse der von der Differenzbildungseinrichtung 49 durchgeführten Ermittlung
der Differenz von mit Messwerten der Rauch- bzw.
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Abgastemperatur zeitgleich gewonnenen Messwerten der Vorlauf- und
Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums speichert und zu diesem Zweck mit der
Differenzbildungseinrichtung 49 in Messwert- bzw. Impulszuführungsverbindung steht.
Für die mit der Messwertnahme der Rauch- bzw. Abgastemperatur zeitgleiche Gewinnung
von Messwerten der Vorlauf- und/oder der Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
und/oder der Differenz dieser beiden Temperaturen sorgt auch hier eine Zeitsteuereinrichtung,
beispielsweise die Zeitsteuereinrichtung 51. Die Einrichtung 129 zur Ermittlung
der Abweichung der einzelnen Werte einer Folge betreffender Messwerte voneinander
ist entweder nur einfach vorgesehen und dann so ausgebildet, daß sie jeweils gleichzeitig
die Differenz aufeinander folgender Messwerte der Vorlauftemperatur und/oder der
Rücklauftemperatur und/oder der Differenz dieser beiden Temperaturen ermittelt und
für Abruf zwecks Weiterverarbeitung bereit hält, oder aber in mehrfacher Ausführung,
und zwar jeweils der Vorlauftemperatur bzw. der Rückhauftemperatur bzw. der Differenz
dieser beiden Temperaturen zugeordnet, vorhanden, wobei jede dieser Einrichtungen
129 nur für die Ermittlung und Vorhaltung eines dieser Temperaturwerte zwecks Weiterverarbeitung
ausgebildet ist. Auch die Einrichtung 45 für die automatische Nachführverstellung
kann für beide Sollwertgeber 41 und 42 gemeinsam nur einmal vorgesehen sein, oder
es kann einen oder einen jeden der beiden Sollwertgeber zugeordnet jeweils eine
solche Einrichtung 45 vorhanden sein. Jede dieser Einrichtungen 45 wird jedoch von
der bzw. den Einrichtung(en) 129 zur Ermittlung von Messwertabweichungen
so
angesteuert, daß der bzw. die zugeordnete(n) Sollwertgeber für die obere und/oder
die untere Grenze des Sollwert-Bandes der Rauch- bzw. Abgastemperatur in Abhängigkeit
von der durch die ermittelten Abweichungen von Vorlauftemperatur bzw. Rücklauftemperatur
bzw. Differenz dieser beiden Temperaturen gebildeten Veränderung dieser Temperaturen
bzw. Differenz derselben nachgeführt wird.
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Außerdem kann - wie in Fig. 1 und 2 dargestellt - im Heizungsvorlauf
14 stromabwärts von der Umwälzpumpe 6 eine Einrichtung 5 zur Messung des im Leitungssystem
der Heizungsvorrichtung 1 zirkulierenden Gesamtmassenstroms angeordnet sein, die
über eine Messwertleitung 15 mit der Regeleinrichtung 20 bzw. 20a, 20b in Messwertübermittlungsverbindung
steht und deren kontinuierlich oder in vorzugsweise vorbestimmter zeitlicher Folge
genommenen Messwerte insbesondere dann, wenn die Heizungsvorrichtung 1 beispielsweise
als wissenschaftlichen Versuchen dienende Forschungsanlage gefahren wird, mit Vorzug
zur Ermittlung von Zusammenhängen zwischen einzelnen Umwelteinfluß- und Betriebsgrößenparametern
dienen kann.
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Im übrigen ist im Verband der Regeleinrichtung 20 sowohl in Fig. 1
als auch in Fig. 2 jeweils eine Einschalteinrichtung 130 dargestellt, mittels derer
entweder die gesamte Heizungsvorrichtung 1 oder aber nur deren Regeleinrichtung
20 vom Benutzer derselben funktionsmäßig in Betrieb genommen werden bzw. als ganze
wieder ausgeschaltet werden kann.
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Im Vorstehenden ist die Erfindung zwar an dem Beispiel einer Heizungsvorrichtung
beschrieben worden, jedoch gelten die Erläuterungen zu dieser auch für eine Kühl
vorrichtung entsprechend. Es kann hierzu auf die detallierten Darlegungen in Verbindung
mit den jeweiligen Ansprüchen verwiesen werden. Die in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele gelten unverändert auch für eine solche Kühlvorrichtung 1,
nur ist dann mit der Bezugsziffer 2 ein Kälteerzeuger gemeint, der in im Zusammenhang
mit der beschriebenen Heizungsvorrichtung erläuterter Weise über den Kühlmittel
vorlauf 14 an die
Kühleinrichtungen 3a, 3b angeschlossen ist,
von denen das Wärmeträgermedium über den Kühlmittel rücklauf 16 zurück zum Kälteerzeuger
2 gelangt. Dieser kann beispielsweise als gas- oder dieselmotorisch betriebene Kompressionskältemaschine
oder aber als gas- oder ölbefeuerte Sorptionskältemaschine oder aber auch als Ubergabewärmetauscher
ausgebildet sein, dessen Sekundärseite vom Wärmeträgermedium durchströmt wird, während
seine Primärseite mit Kältemittel eines an diese angeschlossenen Kältemittelkreislaufes
gespeist wird.
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Alle übrigen Einzelheiten der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
bedürfen keiner zusätzlichen Erläuterungen, sofern man berücksichtigt, daß sich
Unterschiede in der Betriebsweise im Vergleich zu Heizbetrieb ergeben können. Die
Entsprechungen der einzelnen Verfahrensschritte ebenso wie der diese betreffenden
vorrichtungsseitigen Ausgestaltungen zwischen Heizbetrieb und Kühlbetrieb sind den
Ansprüchen bzw. deren Erläuterung im Vorstehenden zu entnehmen, insbesondere sind
dort auch die überragenden Vorteile der Erfindung im Zusammenhang mit dem Kühlen
im Vergleich zum Heizen ausführlich dargelegt.
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Obgleich die Erfindung vorstehend lediglich anhand einiger bevorzugter
Ausführungsbeispiele nur beispielhaft erläutert worden ist, ist sie nicht auf diese
beschränkt, vielmehr stehen dem Fachmann vielfältige Möglichkeiten offen, sie an
die konstruktiven, fertigungstechnischen oder materialmäßigen Gegebenheiten im Herstellerwerk
und/oder an die jeweiligen Forderungen des einzelnen Einsatzfalls sowohl planungsmäßiger
als auch montagetechnischer Art durch andere Kombination ihrer Merkmale oder deren
Austausch gegen gleichwirkende Mittel anzupassen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung nicht nur erstmalig
die Möglichkeit schafft, je nach Wahl Heizungs- oder Kühlanlagen mit kontinuierlich
oder im Ein-Aus-Betrieb erfolgender Zufuhr der Wärme- bzw. Kälteleistung ungeachtet
der Art und Ausgestaltung des mit fossilem Brennstoff betriebenen Wärme- bzw. Kälteerzeugers
mit
gerätemäßig gleichen Mitteln mit den entsprechenden Vorteilen bezüglich Lagerhaltung,
Gestehungspreis, Montageaufwand etc. zu betreiben, sondern in allen Fällen auch
noch in bisher nicht erreichbarer Weise energieverbrauchsmäßig optimiert fahren
zu können, wobei im übrigen die Regelung nach der Erfindung in vielfältiger Weise
sich selbst auch noch Selbstlernvorgängen im Sinne einer von einer Einflußnahme'durch
den Anlagenbetreiber unabhängigen automatischen Optimierung unterziehen kann. Die
günstige Folge hiervon ist insbesondere auch eine besonders weitgehende Vermeidung
von Stillstandsverlusten des Wärme- bzw. Kälteerzeugers und der sonstigen Teile
der Anlage und insbesondere bei diskontinuierlich arbeitenden Systemen die Vermeidung
eines häufigen Taktens, wobei die Regelung nach der Erfindung es überflüssig macht,
Simulationen einzelner oder aller Räume des durch die betreffende Heizungs- bzw.
Kühlanlage erfindungsgemäß zu beheizenden bzw. zu kühlenden Verbrauchers vorzunehmen
oder spezielle dynamische Lastberechnungen mit im Einzelfall ohnehin nicht bekannten
und allenfalls nur mühselig und aufwendig zu bestimmenden Wärmeleitungs bzw. -durchgangswerten
durchzuführen, Himmelsrichtungsbetrachtungen anzustellen, Klimazonen zu berücksichtigen
und dergleichen. Im übrigen ist darauf zu verweisen, daß, wenn vorstehend oder nachfolgend
von Kesseln als Wärmeerzeugern gesprochen wird, dieser Begriff auch als gas- oder
ölbefeuerte Durchlauferhitzer arbeitende Geräte, sogenannte Thermen oder Geyser,
mitumfaßt, indem diese sich von den gemeinhin als Kessel bezeichneten Geräten grundsätzlich
nur dadurch unterscheiden, daß sie mit praktisch keiner oder allenfalls äußerst
geringer Vorlage an Wärmeträgermedium arbeiten und entsprechend praktisch keine
bzw. keine nennenswerte Wärmespeicherkapazität aufweisen.
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