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Verfahren und VorrEchtuna zur Regelung der Temperatur
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in zu temperierenden Räumen Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten
übergeordneten Erfindungsgedanken 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
wird, 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 Wärmetragermedium mit einem Wärmeerzeuger verbundene Heizkörper
oder mit einem Kälteerzeuger verbundene Kühlei.nrichtungen mit an diesen vorgesehenenen
automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen. mittels derer der in den jeweiligen
Heizkörper bzw. die jeweilige Kühleinrichtung
eintretende Massenstrom
des Wärmeträgermedium$ in Abhängigkeit der Raum-Ist-Temperatur von einer Raum-Soll-Temperatur
regelbar ist, mit einer Einrichtung zur Messung des Gesamtmassenstroms des Wärmeträgermediums
und einer Regel einrichtung, durch welche in Abhängigkeit von der Messung desselben
die Zu- oder Abfuhr von Wärmeenergie an das bzw. von dem Wårmeträgermedium beeinflußbar
ist, gerichtet, die sich vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten
übergeordneten Erfindungsgedanken eignen soll.
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Hierbei umfaßt der Begriff des Temperieres 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 Massenstrpm 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
ZHeizkurveN bezeichneten Heizkennlinie die entsprechende Vorlauftemperatur gewählt
wird.
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Hierbei ist man bemüht, die Heizkennlinie in jedem Fall so zu legen,
daß
sämtliche automatischen Drosseleinrichtungen der an das Heiznetz angeschlossenen
Heizkörper, die bevorzugt in Form der weitverbreiteten thermostatischen Heizkörperventile
ausgebildet sein können, die meistens einen Dehnstoffregler enthalten, in ihrem
Regelbereich arbeiten. Daraus ergeben sich aber erhebliche Abweichungen zwischen
der Sollkennlinie und der vom Heizungsinstallateur eingestellten Kennlinie. 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 im 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 WäFheaufnahme 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, das
heißt zwei bis drei Jahre, unerläßlich. 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-Ist-Temperatur von einer Raum-Soll-Temperatur regelt. Diese selbsttätig
wirkenden Drosseleinrichtungen 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. 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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Für den Sonderfall kontinuierlich dem Heizungsvorlauf zugeführten
Wärmeträgermediums, was entweder durch einen Wärmeerzeuger in Form eines Heizkessels
mit kontinuierlch-arbeitendem gas- oder ölbefeuertem Brenner oder aber einer kontinuierlich
arbeitenden übergabestation bzw. eines Wärmetauschers einer Fernwärmeversorgung
oder aber auch eines Heizkessels mit im Ein-Aus-Betrieb arbeitendem o1- oder Gasbrenner
und diesem Heizkessel nachgeschaltetem Mehr-Wege-Mischer zu verwirklichen ist, hat
man daher bereits 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.
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witterungsgeführten Raumtemperatursteuerungen, bei denen die Vorlauftemperatur
des Wärmeträgermediums gemessen und als Regel größe 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 Regelgröße 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 Kessel kreislauf getrennten Verbraucherkreislauf 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 Ausshaltpunkt, 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 Temperatur im Sinne eines Komfortbetriebes aufrechtzuerhalten, während andere
Räume auf vergleichsweise 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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aufrechterhaltbaren 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 Wärmeablaeitung 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
Xnderungen der Führungsgröße selbst und/oder der Regelabweichung von dieser. Je
größer aber die Zahl von Regeleingriffen ist, desto mehr wird erfahrungsgemäß die
gesamte Regelvorrichtung 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 Intervallzeit 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 prinzipiellenGrund darin, daß Kälteerzeuger,wenn
sie als mit elektrischer Energie angetriebene Kompressionskältemaschinen ausgeführt
sind, eine Leistungszahl von 2 bis 3 und, wenn sie als gas- und/oder dieselmotorisch
betriebene Kompressions- oder als Absorptionskältemaschinen ausgeführt sind, eine
Leistungszahl bzw. 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.
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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-Elnsatz
ergibt, und zwar dies ganz abgesehen davon, daß unterhalb gewisser Temperaturen
des im Kühlbetrieb arbeitenden Wärmeträgermediums bei Raumkühlung eine Luftentfeuchtung
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 VerhältnSssen führen. Sogar für einen mit 6as 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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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit einfachen und
kostengünstigen Mitteln unter Vermeidung der Nachteile der für Heizen und für Kühlen
bekannten Lösungen eine bedarfsweise sowohl für Heizen als auch für Kühlen unabhängig
von der Art des Wärme- bzw. Kälteerzeugers mit kontinuierlichem oder diskontinuierlichem
Betrieb und unabhängig davon, ob die Wärme- bzw. Kälteleistung dem im Heizungs-
bzw. Kühlmittelvorlauf 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 einmal 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, und mit kostengünstigen Umwälzpumpen
mit besonders flacher Druck-Fördermengen-Kennlinie auskommen zu können, um den Gestehungspreis
der gesamten Heizungs- bzw. Kühlungsanlage vergleichsweise gering halten zu können.
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Dies wird durch die Erfindung in überraschend einfacher und wirtschaftlicher
Weise dadurch erreicht, daß gemäß deren 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 wird, gerichtetem erstem übergeordnetem Erfindungsgedanken jede durch beispielsweise
bauphysikalische Gegebenheiten, Klimazone, Witterungsbedingungen und/oder nutzerbezogene
Wärmelasten bedingte Abweichung des Gesamtmassenstroms von einem Sollwert-Band für
den zulässigen Gesamtmassenstrom, das durch einen größeren und einen kleineren Sollwert
des Gesamtmassenstroms vorgegeben wird, durch Korrektur der in den Heizungs- bzw.
Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung
eliminiert
wird. Dabei kann in Fortführung der Erfindung zweckmäßig eine Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus durch Vergrößerung
und eine Abweichung des Gesamtmassenstroms 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 Drossleinrichtungen, 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 einer Einrichtung zur Messung des Gesamtmassenstroms
des Wärmeträgermediums und einer Regeleinrichtung, durch welche zur Beeinflussung
des Gesamtmassenstroms in Abhängigkeit von der Messung desselben die Zu- oder Abfuhr
von Wärmeenergie an das bzw. von dem Wärmeträgermedium beeinflußbar ist, gerichtete
Erfindungsgedanke kennzeichnet sich durch eine Regeleinrichtung mit einstellbaren
Sollwertgebern für je einen eine obere und eine untere Grenze eines Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms bildenden oberen und unteren Sollwert desselben und einer
über eine Messwertleitung mit der Messeinrichtung für den Gesamtmassenstrom verbundenenVergleichseinrichtung
zur Bestimmung der Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder unter
die untere Grenze seines 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.
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In weiterer vorteilhafter Fortbildung der Erfindung kann aber auch
insbesondere für Heizungs- bzw. Kühlanlagen mit kontinuierlicher Zuführung der Wärme-
bzw. Kalteenergie zum Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eine Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus durch Vergrößerung
der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw.
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Kälteleistung entsprechend dem Maß dieser Abweichung und eine Abweichung
des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes
durch Verringerung der in den Heizungs- bzw.
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Kühlmittelvorlauf eingespeisten Wärme- bzw. 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 Stellbefehigeber verbundenen Proportionalregler
aufweisen. Es hat sich nämlich überraschend herausgestellt, daß entgegen einem in
der Fachwelt bestehenden Vorurteil, daß mit reinem Proportionalregler 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 Regelvorrichtung
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 des Gesamtmassenstroms
über die obere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus im Verlauf der Zeit
ermittelt und eine Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze dieses
Sollwert-Bandes hinaus durch Vergrößerung der in den Heizungs- bzw.
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Kühlmittelvorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechend
diesem Gesamtmaß der Abweichung des Gesamtmassenstroms eliminiert und/oder das Gesamtmaß
der Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes
im
Verlauf der Zeit ermittelt und eine Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes durch Verringerung der in den Heizungs-
bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechend diesem
Gesamtmaß der Abweichung des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms über
die obere Grenze des Sollwert-Bandes desselben hinaus und/oder zeitabhängigem Integrierwerk
für. die Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze des Sollwert-Bandes
desselben aufweisen. Hierdurch werden sämtliche Regelabweichungen des Gesamtmassenstroms
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.
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Weiterhin sieht eine andere zweckmäßige Fortbildung gemäß einem untergeordneten
Erfindungsgedanken gleichermaßen vor, daß das Maß der zeitlichen Xnderung einer
Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes
hinaus und/oder der zeitlichen Xnderung dieses Maßes zeitlicher Xnderung der Abweichung
des Gesamtmassenstroms ermittelt und diese Abweichung des Gesamtmassenstroms durch
Vergrößerung der in den Heizungs- bzw.
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Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechend
diesem Maß der zeitlichen Xnderung der Abweichung des Gesamtmassenstroms bzw. diesem
Maß der zeitlichen Xnderung dieses Maßes zeitlicher Änderung der Abweichung des
Gesamtmassenstroms eliminiert und/oder das Maß der zeitlichen Xnderung einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes
und/oder der zeitlichen Xnderung dieses Maßes zeitlicher Xnderung der Abweichung
des Gesamtmassenstroms ermittelt und diese Abweichung des Gesamtmassenstroms durch
Verringerung der in
den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten
Wärme- bzw.
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Kälteleistung entsprechend diesem Maß der zeitlichen Xnderung der
Abweichung des Gesamtmassenstroms bzw. diesem Maß der zeitlichen Xnderung dieses
Maßes zeitlicher Xnderung der Abweichung des Gesamtmassenstroms eliminiert wird.
Entsprechend kann zweckmäßig die Regeleinrichtung einen über Impulsleitungen mit
der Vergleichseinrichtung und dem Proportionalregler und/oder gegebenenfalls dem
Integralregler sowie mit dem Stellbefehlgeber verbundenen Differentialregler mit
einer Einrichtung zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen Xnderung einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze des Sollwert-Bandes desselben hinaus
und/oder einer Einrichtung zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen Xnderung einer
Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze des Sollwert-Bandes desselben
und/oder mit einer Einrichtung zur Bestimmung der zeitlichen Xnderung des Maßes
der zeitlichen Xnderung einer Abweichung des ßesamtmassenstroms über die obere Grenze
des Sollwert-Bandes desselben hinaus und/oder einer Einrichtung zur Bestimmung der
zeitlichen Xnderung des Maßes der zeitlichen Xnderung einer Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze des Sollwert-Bandes desselben aufweisen.
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Es hat sich nämlich überraschend herausgestellt, daß bereits eine
Differential regelung, die als Maß die Anderungsgeschwindigkeit des Gesamtmassenstroms
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, indem 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 Abfall
des Massenstroms unter diesen Betriebsverhältnissen sehr steil ist. Entgegen allen
Erwartungen hat sich herausgestellt, daß die Regelung gemäß diesem untergeordneten
Erfindungsgedanken in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Gesamtmassenstroms
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 Änderungsbeschleunigung des Gesamtmassenstroms, d. h. von der zeitlichen
Änderung des Maßes der zeitlichen Änderung des Gesamtmassenstroms geregelt wird.
Gleiches gilt natürlich auch für Kühlbetrieb.
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Gemäß einem anderen untergeordneten Erfindungsgedanken kann in weiterer
zweckmäßiger Fortbildung der mit einem Integral-Anteil arbeitenden Regelung nach
der Erfindung das Gesamtmaß des Gesamtmassenstroms und das Gesamtmaß des der oberen
oder der unteren Grenze des Sollwert-Bandes entsprechenden Gesamtmassenstroms im
Verlauf der Zeit ermittelt und als Maß für die Optimierung der Verstärkung und/oder
der Nachstellzeit und/oder der Vorhaltzeit der Eliminierung der Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere bzw. unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes das Verhältnis
dieser beiden Gesamtmaße oder dessen Reziprokwert gewählt und entsprechend gebildet
werden. Hierfür kann mit Vorzug implementierungstechnisch der Integralregler ein
zeitabhängiges Integrierwerk für den Gesamtmassenstrom und jeweils ein weiteres
zeitabhängiges Integrierwerk für den der als Bezugsgröße für die jeweilige Abweichung
des Gesamtmassenstroms dienenden oberen oder unteren Grenze des Sollwert-Bandes
desselben entsprechenden Gesamtmassenstrom und die Regeleinrichtung eine jeweils
über Impulsleitungen mit beiden Integrierwerken verbundene Einrichtung zur Bildung
des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke oder dessen Reziprokwertes
aufweisen,
die jeweils über Impulsleitungen mit'einer Einrichtung zur Veränderung der Verstärkung
des Proportionalreglers und/oder mit einer Einrichtung zur Veränderung der Nachstellzeit
des Integralreglers und/oder einer Einrichtung zur Veränderung der Vorhaltzeit des
Differentialreglers verbunden ist.
-
Hierdurch läßt sich in recht einfacher Weise ein Maß für die angestrebte
Regelgüte festlegen, indem einfach aus vorhandenen Meßwerten Verhältniswerte gebildet
werden, die abgespeichert werden können, um im Bedarfsfall als Maß für die Optimierung
der einen oder anderen oder aller Reglerkonstanten herangezogen werden zu können.
Mit anderen Worten bedeutet das, daß hierdurch einfach, schnell und bequem und doch
ohne wesentlichen Kostenaufwand festgelegt werden kann, um wieviel Prozent der Ist-Wert
bezogen auf die obere oder die untere Grenze des Sollwert-Bandes im Mittel abweichen
darf.
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Die gleichen Vorteile, jedoch mit dem zusätzlichen Vorteil, daß bei
der Festlegung des Optimierungsmaßes für die Reglerkonstanten nicht die Absolutwerte
des Gesamtmassenstroms, sondern nur die Gesamtmaße der jeweils der oberen bzw. unteren
Grenze des Sollwert-Bandes entsprechenden Gesamtmassenströme in Form ihrer Differenz
Berücksichtigung finden, so daß die Optimierung zusätzlich zu einer gewissen Feinschärfung
auch noch unabhängig davon wird, welchen Wert die Grenzen des Sollwert-Bandes absolut
annehmen, ergeben sich dadurch, daß das Gesamtmaß der Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere oder unter die untere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes
und das Gesamtmaß des der Differenz von oberer und unterer Grenze des Sollwert-Bandes
entsprechenden Gesamtmassenstroms im Verlauf der Zeit ermittelt und beide Gesamtmaße
miteinander addiert und als Maß für die Optimierung der Verstärkung und/oder der
Nachstellzeit und/oder der Vorhaltzeit der Eliminierung der Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere bzw. unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes das Verhältnis
dieser Summe zum Gesamtmaß des der Differenz von oberer und unterer Grenze des Sollwert-Bandes
entsprechenden Gesamtmassenstroms oder dessen Reziprokwert gewählt
wird.
Hierfür kann vorrichtungsseitig zweckmäßig der Integralregler außer einem ersten
zeitabhängigen Integrierwerk für die Abweichung des Gesamtmassenstroms über die
obere Grenze des Sollwert-Bandes desselben und/oder einem ersten zeitabhängigen
Integrierwerk für die Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze
des Sollwert-Bandes desselben ein weiteres zeitabhängiges Integrierwerk für den
der Differenz von oberer und unterer Grenze dieses Sollwert-Bandes entsprechenden
Gesamtmassenstrom sowie eine über Impulsleitungen mit beiden Integrierwerken verbundene
Summiereinrichtung zur Bildung der Summe zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke
und die Regeleinrichtung eine jeweils über Impulsleitungen einerseits mit dieser
und andererseits mit zumindest dem zeitabhängigen Integrierwerk für den der Differenz
von oberer und unterer Grenze des Sollwert-Bandes entsprechenden Gesamtmassenstrom
verbundene Einrichtung zur Bildung des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse dieses
Integrierwerkes und der Summiereinrichtung oder des Reziprokwertes dieses Verhältnisses
aufweisen, die jeweils über Impulsleitungen mit einer Einrichtung zur Veränderung
der Verstärkung des Proportionalreglers und/oder mit einer Einrichtung zur Veränderung
der Nachstellzeit des Integralreglers und/oder einer Einrichtung zur Veränderung
der Vorhaltzeit des Differentialreglers verbunden ist.
-
In weiterer erfinderischer Fortbildung dieses untergeordneten Erfindungsgedankens
kann die Verstärkung und/oder die Nachstellzeit und/oder die Vorhaltzeit der Eliminierung
der Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere bzw. unter die untere Grenze
seines Sollwert-Bandes verändert werden, wenn das Verhältnis der beiden Gesamtmaße
einen vorbestimmten Wert überschreitet. Hierfür kann zweckmäßig die Einrichtung
zur Bildung des Verhältnisses zeitgleicher Er-Ergebnisse beider Integrierwerke eine
einstellbare Impulssperreinrichtung aufweisen, mittels derer die Impulsleitung(en)
zu der bzw.
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den Einrichtung(en) zur Veränderung der Verstärkung des Proportionalreglers
und/oder der Nachstellzeit des Integralreglers und/oder der Vorhaltzeit des Differentialreglers
erst bei Vorhandensein eines vorbestimmten Wertes des Verhältnisses zeitgleicher
Ergebnisse
beider Intetrierwerke für Impulsdurchgang freigebbar
ist bzw. sind.
-
Dies bedeutet die Vorgabe zulässiger Werte für Verstärkung und/oder
Nachstellzeit und/oder Vorhaltzeit der auf Eliminierung der Abweichung des Gesamtmassenstroms
von einer vorbestimmten zugeordneten Grenze seines Sollwert-Bandes arbeitenden Regelvorrichtung
nach der Erfindung. Dies wiederum erbringt innerhalb der Heizungs- und Kältetechnik
erstmals die Möglichkeit einer Art von Selbstlernen der Regel vorrichtung nach der
Erfindung, indem sich diese ihre eigenen Regel konstanten nach vorgebbaren Gütekriterien
selbst ermittelt oder optimierend anpaßt. Entsprechend der diesem untergeordneten
Er- -findungsgedanken zugrundeliegenden untergeordneten weiteren Aufgabenstellung
bringt dieser die vorteilhafte Möglichkeit mit sich, daß jeder beliebige Reglertyp
für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe eingesetzt werden und sogar hinsichtlich
seiner Regelungskonstanten beliebig, d. h. auch ungünstig, eingestellt werden kann,
da gemäß diesem untergeordneten Erfindungsgedanken dafür gesorgt ist, daß er nach
einiger Zeit sich selbst auf das zweckmäßigste Arbeitsfeld eingestellt hat, weil
er seine Regelungskonstanten gemäß den vorstehend beschriebenen Gütekriterien selbst
nachstellt.
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Gleiches kann im übrigen durch eine Alternative erreicht werden, gemäß
derer die Verstärkung und/oder die Nachstellzeit und/oder die Vorhaltzeit der Eliminierung
der Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere bzw. unter die untere Grenze
seines Sollwert-Bandes so verändert wird, daß das Verhältnis der beiden Gesamtmaße
einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Hierfür kann zweckmäßig die Einrichtung
zur Veränderung der Verstärkung des Proportional reglers und/oder die Einrichtung
zur Veränderung der Nachstellzeit des Integralreglers und/oder die Einrichtung zur
Veränderung der Vorhaltzeit des Differentialreglers jeweils eine über eine Impulsleitung
mit der Einrichtung zur Bildung des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse beider
Integrierwerke verbundene Einstelleinrichtung aufweisen, mittels derer die zugeordnete
Veränderungseinrichtung lm S1nne einer Vermeidung des Uberschreitens eines vorbestimmten
Wertes des Verhältnisses
zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke
nachstellbar ist. Auch diese Variante der Erfindung verwirklicht erstmalig eine
Regelung mit Selbstlernen mit den für die vorstehend beschriebene Alternative bereits
erläuterten Vorteilen.
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In beiden Fällen läßt sich der Selbstlernvorgang der Regelung bezüglich
der Anpassung ihrer Regelungskonstanten 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 dadurch verbessern, daß die obere .und/oder die untere Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms bereits 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 es dann der in letztbeschriebener Weise ausgebildeten
Regelungsvorrichtung nach der Erfindung überlassen bleibt, im Wege des Selbstlernens
den Regelvorgang an die genannten Eigentümlichkeiten optimierenG anzupassen. Dies
bedeutet eine Verbesserung dieser automatischen Optimierung der Regelungsvorrichtung
nach der Erfindung insoweit, als'durch diese hersteller- bzw. werkseitige Vorgabe
einer oder mehrerer Regelungskonstanten die fur die Selbstoptimierung der Regelungsvorrichtung
erforderliche Zeitspanne besonders kurz gehalten und die damit verbundenen Energieverluste
minimiert werden können.
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Es ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Vorgabe eines Sollwert-Bandes
für den Gesamtmassenstrom, innerhalb dessen sich im Zuge des Betriebes der Heizungs-
bzw. Kühlanlage auftretende Abweichungen
desselben durchaus bewegen
dürfen, ohne gleich Regelungseingriffe auszulösen, im Gegensatz zu der bekannten
Regelung viel faltig Vorteile erzielen lassen, bei der stets jede Abweichung des
im Betrieb auftretenden Gesamtmassenstroms von einem einzigen für diesen vorgesehenen
Sollwert ausgeregelt wird.
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Der gravierendste Vorteil ist, daß durch die Erfindung erstmalig eine
Möglichkeit gefunden wurde, mit einer einzigen Regelungsvorrichtung sowohl kontinuierlich
als auch im'Ein-Aus-Betrieb mit Wärme- bzw. Kälteenergie versorgte Heizungs- bzw.
Kühlanlagen be-' treiben zu können, und zwar dies auch noch ungeachtet der Art des
Wärme- bzw. Kälteerzeugers. Erst durch die erfindungsgemäße Maßnahme eines Sollwert-Bandes
für den Gesamtmassenstrom kann der Notwendigkeit zweier Schaltpunkte für diskontinuierlich
arbeitende Anlagen genüge getan werden. Gleichzeitig ergeben sich aber nicht nur
für solchen diskontinuierlichen Betrieb, sondern auch für kontinuierlich arbeitende
Anlagen weitere bisher von der Fachwelt nicht für erreichbar gehaltene Vorteile.
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Außer diesen Vorteilen hinsichtlich der Universalität der Einsetzbarkeit
der erfindungsgemäßen Regelung sowohl bezüglich ihres verfahrensmäßigen als auch
ihres vorrichtungsmäßigen Aspektes für Einrohr- oder Zweirohr-Heizungen bzw. -Kühlungen
mit oder ohne Mehr-Wege-Mischer, der im übrigen seinerseits wieder kontinuierlich
oder diskontinuierlich arbeiten kann, bringt die Erfindung ersichtlich auch ökonomische
Vorteile insbesondere bezüglich Vereinfachung von Produktion, Lagerhaltung, Distribution,
niedrigem Gestehungspreis, Vereinfachung der Montage, Erweiterung des technischen
Einsatzfeldes und der Nachrüstbarkeit vorhandener Anlagen mit sich. Es hat sich
nämlich überraschend herausgestellt, daß die Erfindung keineswegs nur bezüglich
neuerstellter Heizungs- bzw. Kühlanlagen zweckmäßig einsetzbar ist, sondern aufgrund
ihrer einfachen vorrichtungsmäßigen Komo(1enten und deren Verknüpfung miteinander
auch bereits bestehende und im Betrieb befindliche Heizungs- bzw. Kühlanlagen höchst
einfach, schnell und bequem und dabei doch besonders wirtschaftlich
im
Sinne der Erfindung nachgerüstet werden können, indem häufig nicht einmal die gesamte
etwa vorhandene Regelungsvorrichtung bekannter Art gegen eine Regelungsvorrichtung
nach der Erfindung ausgetauscht zu werden braucht, sondern individuell nur eine
oder nur einzelne Komponente(n) in geeigneter erfindungsgemäßer Weise zugefügt zu
werden braucht bzw. brauchen.
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Auch technische Vorteile sind bei Einsatz der Erfindung überraschend
zu verzeichnen, indem bereits bei der Neuplanung und Ersterstellung einer Heizungs-
oder Kühlanlage dafür Sorge getragen werden kann, daß etwa beabsichtigte Erweiterungen
oder aus irgendwelchen Gründen vorgesehene zukünftige Umrüstungen, wie beispielsweise
nachträglicher Einbau einer Wärmepumpe oder Kältemaschine zusätzlich zu einem ursprünglich
vorgesehenen Wärme- bzw. Kälteerzeuger anderer Art, oder aber die Nachrüstung einer
Klimaanlage zusätzlich zu einer vorhandenen Heizungsanlage oder umgekehrt einer
Heizungsanlage zusätzlich zu einer vorhandenen Kühlanlage keine arbeits- und schmutzmäßigen
Belastungen durch Umrüstungsarbeiten bezüglich Kabelverlegungen etc. mehr mit sich
bringen.
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Von besonderer Bedeutung sind ferner die durch Einsatz der Erfindung
erzielbaren betriebstechnischen Vorteile gegenüber bekannten Regelungen insbesondere
im Hinblick auf Energieeinsparungen und Umweltbelastung. Während nämlich bei der
bekannten Regelung mit Vorgabe eines konstanten Sollwertes für den Gesamtmassenstrom
erfahrungsgemäß stabile lokale Regelung, d. h. stabiles Regelverhalten aller als
Regeleinrichtungen für die Raumtemperatur der zu temperierenden Räume wirkenden
den betreffenden Heizkörpern bzw. Kühleinrichtungen zugeordneten automatisch arbeitenden
Drosseleinrichtungen, deswegen praktisch überhaupt nicht möglich ist, weil die sich
einander überlagernden Frequenzen der Regelungseingriffe der einzelnen zur Wirkung
kommenden Drosseleinrichtungen bewirken, daß der Gesamtmassenstrom praktisch nie
konstant sein kann, vielmehr es zu nicht nur schnell aufeinander folgenden, sondern
auch in ihrer Amplitude übergroßen Regelungsschwingungen kommt, wenn dem
Regelungssystem
ein konstanter Sollwert für den aus den einzelnen lokalen Massenströmen der einzelnen
Heizkörper bzw. Kühleinrichtungen resultierenden Gesamtmassenstrom aufgeprägt wird,
wodurch bewirkt wird, daß es diesen Xnderungen überhaupt nicht nachkommen kann,
indem diese Regeleingriffe das System eher stören und aufschaukeln und demgemäß
keine brauchbare Stabilität erreichbar ist, so daß eher Energie vergeudet wird als
eingespart werden kann, bringt das erfindungsgemäße Konzept eines Sollwert-Bandes
für den Gesamtmassenstrom erstmals die Möglichkeit, hier auch bei kontinuierlichem
Betrieb Energie einsparen zu können, indem nämlich das gesamte Regel system mit
Ausnahme der Beobachtung durch Entnahme von Messwerten des Gesamtmassenstroms so
lange sich selbst überlassen bleiben kann, wie die aus dem Tätigsein der automatisch
wirkenden Drosseleinrichtungen als lokale Regler für die jeweilige Raumtemperatur
resuitierenden Xnderungen des Gesamtmassenstroms des Wärmeträgermediums das erfindungsgemäße
Sollwert-Band nicht verlassen, und erst dann, wenn ein solcher Fall einmal eintreten
sollte, ein Regeleingriff auf nicht etwa Konstanthaltung eines Sollwertes des Gesamtmassenstroms,
sondern auf Rückführung desselben in den durch sein erfindungsgemäß vorgegebenes
Sollwert-Band bestimmten Bereich herbeigeführt wird.
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Noch wesentlich gravierender hinsichtlich mit der Erfindung vergleichsweise
erzielbarer Vorteile gestalten sich die, Verhältnisse bei im Ein-Aus-Betrieb arbeitenden
Regelsystemen. Es ist ersichtlich, daß hier in g'anz besonderem Maße durch die Erfindung
die Zahl der Ein-Aus-Schaltspiele verringert wird, was vorteilhaft dazu führt, daß
die Zahl der Kaltstarts und damit das Maß der Rauchgasverschmutzung bei mit fossilen
Brennstoffen betriebenen Wärme- bzw.
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Kälteerzeugern nicht unwesentlich verringert und damit eine bessere
Energieausbeute mit entsprechend höherem Wirkungsgrad erzielt werden kann. Gleiches
gilt auch für mit elektrischer Energie betriebene Wärme- bzw. Kälteerzeuger, bei
denen jede Einschaltspitze der elektrischen Energie sich energiewirkungsgradmäßig
ungünstig bemerkbar macht, wenn auch hier eine Umweltverschmutzung durch erhöhte
Rauchgasimmissionen
nicht in Betracht kommt. In sämtlichen Fällen
jedoch erbringt die Erfindung weiterhin eine Schonung der gesamten Heizungs- bzw.
Kühlanlage, da diese nicht durch einen einzigen Sollwert für den Gesamtmassenstrom,
der sich im Sinne der Erfindung immer als praktisch sinnlos vorgegeben erweisen
muß, belastet und zum ständigen Schalten gebracht wird.
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Insgesamt gesehen kann man ungeachtet, ob es sich um eine kontinuierlich
gefahrene oder aber eine im Ein-Aus-Betrieb arbeitende Heizungs- bzw. Kühlanlage
handelt, mit der Erfindung erstmals eine optimale Anpassung zwischen Energieeinsparung,
Umweltschutz und Anlagenschonung verwirklichen. Dabei ist hervorzuheben, daß sich
die vorstehend beschriebenen Vorteile in besonderem Maße bei Kühlanlagen einstellen,
weil hier ungünstig gewählte Regelungsarten bei spielsweise herkömmlicher Art oder
schlecht eingestellte Regel vorrichtungen bereits aus prinzipiellen Gründen gegenüber
Heizungsanlagen einen höheren Energieverbrauch und damit einen schlechteren Energiewirtschaftswirkungsgrad
zur Folge haben.
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Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Erfindung mit kostengünstigen und
wartungsarmen Umwälzpumpen mit besonders flacher Druck-Fördermengen-Kennlinie, die
erfahrungsgemäß eine vergleichsweise extrem hohe Lebensdauererwartung zu haben pflegen,
auskommt und diese sogar zu bevorzugen sind, was nicht nur dem Gestehungspreis der
gesamten Heizungs- bzw. Kühlanlage, sondern auch den Betriebskosten derselben vorteilhaft
zugute kommt. Denn einerseits stellen die Energiekosten für den Betrieb der meist
im Dauerlauf arbeitenden Umwälzpumpe einen nicht unwesentlichen Anteil der Gesamtbetriebskosten
der Anlage dar und andererseits pflegt der Energieverbrauch einer Umwälzpumpe mit
flacher Druck-Fördermengen-Kennlinie erheblich geringer zu sein als der einer Umwälzpumpe
vergleichbarer Leistung mit steiler Kennlinie.
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Oberraschend hat sich dabei herausgestellt, daß man solche Umwälzpumpen
mit geringer spezifischer Leistung auch bei Heizungs- bzw.
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Kühlanlagen-Installationen zudem noch mit besonders gutem Erfolg einsetzen
kann, bei denen man bei voller Öffnung aller automatisch
wirkenden
Drosseleinrichtungen einen vergleichsweise hohen Gesamtmassenstrom erreicht und
dieser bei Drosselung dieser Raumtemperatur-Regelungseinrichtungen bis auf verschwindend
kleine lokale Massendurchsätze an Wärmeträgermedium auch bis auf nahezu dem Verschwindwert
entsprechende Werte des jeweiligen Einzelmassendurchsatzes der lokalen Drosseleinrichtungen
und/oder auch des Gesamtmassenstroms herunterkommen kann, was eine hervorragende
Regelbandbreite mit entsprechender Verbesserung der gesamten Regelungsgüte der Regelungsvorrichtung
bedeutet.
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Wie vorstehend bereits beschrieben, eröffnet die Erfindung der Verwendung
von sowohl P- als auch PI- oder PD- und auch PID-Reglern Einsatzmöglichkeiten mit
nicht zu erwartenden vorteilhaften Auswirkungen. Solche Reglertypen sind an sich
bekannt, und auch bei der vorstehend erläuterten herkömmlichen Regelung mit konstanter
Sollwertvorgabe für den Gesamtmassenstrom wurde bereits ein PI-Regler für eine Heizungsanlage
vorgeschlagen, um die Abweichung des Gesamtmassenstroms von einem als Führungsgröße
konstant vorgegebenen Durchflußsollwert (Sollwert des Gesamtmassenstroms) auszuregeln.
Die durch den Einsatz solcher an sich bekannter Regler in Verbindung mit der mit
einer bandmäßigen Sollwertvorgabe für den Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums
arbeitenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind vorstehend bereits im einzelnen
erläutert. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang allerdings die erstmalig durch
die Erfindung mit ihrer Sollwert-Band-Vorgabe erbrachte Möglichkeit, daß die Regelungsvorrichtung
im Sinne eines Selbstlernens eine Anpassung ihrer eigenen Regelungskonstanten in
Form der Verstärkung und/oder der Vorhaltzeit und/oder der Nachstellzeit an die
individuellen raumspezifischen und/oder'lage- und/oder klimaeinflußbedingten und/oder
nutzerbezogenen und/oder betriebstechnischen Eigentümlichkeiten der jeweiligen Heizungs-
bzw. Kühlanlage selbst vornehmen kann, wobei vorteilhaft noch erstmalig die weitere
Möglichkeit der Energiebilanzierung und damit des Einwirkens auf eine Verbesserung
des Energiewirtschaftswirkungsgrades hinzu kommt.
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Insgesamt gesehen erbringt die Erfindung ersichtlich aus viel fältigen
zu einem zweckmäßigen Zusammenspiel kombinierbaren Gründen eine bisher in der Fachwelt
für ungangbar gehaltene Möglichkeit der Energieeinsparung und entsprechend wirtschaftlich
zu führender Betreibung von Heizungs- bzw. Kühlanlagen. Dabei kommt ferner hinzu,
daß,eine hersteller- bzw. werkseitige Einstellung der Regelungskonstanten der Regelungsvorrichtung
nach der Erfindung als erste sinnvolle Einstellung getätigt werden kann, ohne daß
der Betreiber der mit dieser Regelungsvorrichtung nach der Erfindung ausgestatteten
Heizungs- bzw. Kühlanlage daran gehindert wäre, jeweils nach eigenem Bedürfnis sein
eigenes Sollwert-Band als Führungsgröße zu wählen, wodurch er nicht nur auf lediglich
Sparen verwiesen ist, sondern auch ungewöhnlichen Belastungsfällen, wie beispielsweise
bei Heizbetrieb einer warmen Nordwand und einer kalten Südwand seines Hauses, wirkungsvoll
begegnen kann, da ihm erstmalig eine völlige Unabhängigkeit der Regelung bzw. der
mit einer Regelungsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage
von irgendwelchen Randbedingungen zur Verfügung gestellt wird.
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Während vorstehend die durch die Erfindung gebotene Möglichkeit einer
optimierenden Selbstnachführung der Regelungsgrößen erläutert worden ist, befaßt
sich ein anderer untergeordneter Erfindungsgedanke gemäß einer zugrundeliegenden
untergeordneten Aufgabe mit der Ermittlung der für eine bestimmte Heizungs- bzw.
Kühlanlage aufgrund der Gesamtheit der Einflußgrößen, denen sie unterliegt, optimalen
Führungsgröße. Hierfür sieht dieser untergeordnete Erfindungsgedanke vor, daß bei
Inbetriebnahme dcs Verfahrens für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb bei voller Öffnung
aller Drossel einrichtungen der Gesamtmassenstrom als maximal möglicher Gesamtmassenstrom,
der als Inbetriebnahmegesamtmassenstrom zu bezeichnen ist, ermittelt und der größere
Sollwert des Gesamtmassenstroms entsprechend einem Bruchteil dieses maximal möglichen
Gesamtmassenstroms und der kleinere Sollwert des Gesamtmassenstroms entsprechend
einem im Vergleich zu diesem Bruchteil kleineren oder höchsten gleichen Bruchteil
dieses maximal möglichen Gesamtmassenstroms gewählt wird. Diese Verfahrensweise
kann
mit Vorzug bei der als nJungfernfahrtY zu bezeichnenden erstmaligen Inbetriebnahme
einer mit der Erfindung ausgerüsteten Heizungs- bzw. Kühlanlage verwirklicht werden
und erbringt dann den tatsächlich maximal möglichen Gesamtmassenstrom alu die einzige
relevante Größe, in der alle auf die Heizungs- bzw. Kühlanlage wirkenden Einflußgrößen
enthalten sind, ohne daß diese im einzelnen bestimmt oder gemessen zu werden bräuchten,
die aber im wesentlichen abhängig ist von der Anzahl der Heizkörper bzw. Kühleinrichtungen
und damit dem Druckabfall in diesen und im das Wärmeträgermedium führenden Rohrnetz
und auch davon, wie stark die Umwälzpumpe ist, d.
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h. welchen maximalen Massenstrom diese erzeugen kann. Dabei kann im
übrigen auf ein Uberströmventil zum Abbau zu großer Druckhöhe der Umwälzpumpe verzichtet
werden oder, sollte ein solches im Falle der Nachrüstung einer im Betrieb befindlichen
Heizungs- bzw. Kühlanlage etwa vorhanden sein, dieses einfach so eingestellt werden,
daß bei voller Drosselung aller als Regeleinrichtungen für die lokalen Raumtemperaturen
wirkenden Drosseleinrichtungen nur noch eine verschwindende Menge an Wärmeträgermedium
überströmt, also der von ihm aufgebaute Druckabfall groß genug ist, um die Durchflußmenge
sehr klein zu halten, damit der Regelbereich nicht ungebührlich eingeschränkt wird.
-
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 bei
voller öffnung aller Drosseleinrichtungen der Gesamtmassenstrom als maximaler Gesamtmassenstrom,
der auch als Anfahrgesamtmassenstrom zu bezeichnen ist, ermittelt und der größere
Sollwert des Gesamtmassenstroms entsprechend einem Bruchteil dieses maximalen Gesamtmassenstroms
und der kleinere Sollwert des Gesamtmassenstroms entsprechend einem im Vergleich
zu diesem Bruchteil kleineren oder höchsten gleichen Bruchteil dieses maximalen
Gesamtmassenstroms gewählt wird. Dies erbringt einen Indikator dafür, daß entweder
eine oder mehrere der automatisch wirkenden Drosseleinrichtung(en) defekt ist bzw.
sind,
indem diese sich aus der Drosselung nicht mehr herausbewegt
bzw.
-
-bewegen und somit der maximal mögliche Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom)
nicht mehr erreicht wird, oder daß die Umwälzpumpe z. B. über ein bestimmtes Lagerspiel
nicht mehr ihre Nennleistung bringt oder aber diese Umwälzpumpe oder das das Wärmeträgermedium
führende Leitungsnetz verkalkt ist und somit übermäßige Strömungswiderstände aufgebaut
hat. Dabei eröffnet dieser untergeordnete Erfindungsgedanke die Möglichkeit für
eine bequeme und kostengünstige Selektierung der einzelnen Fehlerquellen. Sinkt
nämlich der Systemdruck im das Wärmeträgermedium führenden Leitungssystem, der grundsätzlich
gemessen zu werden pflegt, und muß Wärmeträgermedium nachgefüllt werden, so liegt
eine Leckage in diesem Leitungssystem vor, wobei auch die Umwälzpumpe als solche
dazugehört. Muß im Laufe der Zeit der gesunkenen Systemdruck durch Nachfüllen von
Wärmeträgermedium auf seinen Ausgangswert gebracht werden, ohne daß dadurch der
Differenzdruck über der Umwälzpumpe, der sich im Gesamtmassenstrom ausdrückt, auf
seinen früheren Wert gebracht werden kann, so deutet dies auf eine Erhöhung des
Strömungswiderstandes im das Wärmeträgermedium führenden Leitungssystem beispielsweise
durch Verkalkung oder Defekt der Umwälzpumpe beispielsweise in Form eines Lagerschadens
hin. Sinkt der Systemdruck im wärmeträgerführenden Leitungssystem nicht, so kann
nur ein Hängen einer oder mehrerer Drosseleinrichtung(en) oder aber auch ein Absinken
der Nennleistung der Umwälzpumpe beispielsweise durch Verschleiß derselben vorliegen.
Die Selektierung dieser beiden Störfälle erfolgt dadurch, daß das Raumtemperaturverhalten
der einzelnen mit automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen ausgestatteten Heizkörper-
bzw. Kühleinrichtungen beobachtet wird. Wird festgestellt, daß in einem Raum oder
mehreren Räumen, der bzw. die zu klimatisieren ist bzw. sind, die vorbestimmte Raumtemperatur
nicht erreicht wird, so liegt ein Defekt der betreffenden Drosseleinrichtung vor.
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Ist dies nicht der Fall, wird aber dennoch ein Absinken des Inbetriebnahmegesamtmassenstroms
auf den Anfahrgesamtmassenstrom festgestellt, so kann dies praktisch nur auf einen
Defekt der Umwälzpumpe bzw. des Antriebs derselben hinweisen.
-
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 den Gesamtmassenstrom
verbundenen Detektoreinrichtung zur Ermittlung des Gesamtmassenstroms bei Auftreten
der ersten Veränderung desselben im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für
Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als
maximal möglichen Gesamtmassenstroms (Inbetriebnahmegesamtmassenstroms) und/oder
im Verlauf des Heizbetriebs bei Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des
Kühlbetriebs bei Abkühlen nach einer Erwärmung bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen
als maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms) und je einer über eine
Impulsleitung mit dieser verbundenen einstellbaren Verhältnisgabeeinrichtung als
Sollwertbildungseinrichtung für die obere bzw. die untere Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms sowie jeweils eine über Impulsleitungen einerseits mit der
zugeordneten Sollwertbildungseinrichtung 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 des Gesamtmassenstroms
aufweist.
-
Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang! daß man dann, wenn man nach
den vorstehend erläuterten Kriterien festgestellt'hat, daß es sich im Zuge eines
ermittelten Abfalls des Gesamtmassenstroms von seinem ursprünglichen Inbetriebnahmewert
auf einen geringeren Wert in Form des sogenannten Anfahrgesamtmassenstroms nur um
eine Verkalkung der Anlage handelt, diese durchaus in bisheriger Weise weiterfahren
kann, wobei der festgestellte geringere Anfahrgesamtmassenstrom die Bestimmungsfunktion
des ursprünglichen Inbetriebnahmegesamtmassenstroms 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. Hierfür kann gemäß einem weiteren untergeordneten Erfindungsgedanken
bei Inbetriebnahme des Verfahrens für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb bei voller
Öffnung aller Drosseleinrichtungen der Gesamtmassenstrom als maximal möglicher Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) und bei Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung
bzw. bei Kühlbetrieb für Abkühlen nach einer Erwärmung bei voller Offnung aller
Drosseleinrichtungen der Gesamtmassenstrom als maximal möglicher oder maximaler
Gesamtmassenstrom (Anfahrgesamtmassenstrom) ermittelt und bei Auftreten einer Abweichung
des maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen
Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) das vorgegebene Sollwert-Band
des Gesamtmassenstroms in Abhängigkeit vom Verhältnis von maximalem zu maximal möglichem
Gesamtmassenstrom verändert werden. Entsprechend kann zweckmäßig die Regeleinrichtung
eine Sollwert-Wahleinrichtung mit einer oder je einer vorzugsweise über eine Meßwertleitung
mit der Meßeinrichtung für den Gesamtmassenstrom verbundenen Detektoreinrichtung
zur Ermittlung des Gesamtmassenstroms bei Auftreten der ersten Veränderung desselben
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder für Kühlbetrieb
bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als maximal möglichen Gesamtmassenstroms
(Inbetriebnahmegesamtmassenstroms) und Im Verlauf des Heizbetriebs bei Aufheizen
nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des Kühlbetriebs bei Abkühlen nach einer Erwärmung
bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms)
und eine Meßwertspeichereinrichtung für den maximal möglichen Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) sowie eine einerseits über eine Impulsleitung
mit dieser und andererseits über eine Meßwertleitung mit der Meßeinrichtung für
den Gesamtmassenstrom oder über eine Impulsleitung mit der Detektoreinrichtung verbundene
Vergleichseinrichtung zur Ermittlung von Abweichungen des maximalen-Gesamtmassenstroms
(Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom)
und eine über eine Impulsleitung mit dieser verbundene Verhältnisbildungseinrichtung
aufweisen, die über jeweils eine Impulsleitung
mit zumindest einer
der Sollwert-Bildungseinrichtungen für die obere bzw. untere Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms oder mit der oder zumindest einer der Programmspeichereinrichtung(en)
für die Beeinflussung des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms oder mit zumindest
einer Verstelleinrichtung für diese oder mit zumindest einem Sollwertgeber verbunden
und mittels derer die betreffende Sollwert-Bildungseinrichtung bzw. bzw. Programmspeichereinrichtung
bzw.
-
Verstelleinrichtung bzw. der betreffende Sollwertgeber im Sinne einer
Xnderung des vorgegebenen Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms in Abhängigkeit
vom Verhältnis von maximalem Gesamtmassenstrom (Anfahrgesamtmassenstrom) zu maximal
möglichem Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) 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 ihres Gesamtmassenstroms eine
Drift zu bezüglich ihres ursprünglichen Inbetriebnahmegesamtmassenstroms geringeren
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 voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen der Gesamtmassenstrom
als maximal möglicher Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) und bei
Heizbetrieb für Aufheizen nach einer Abkühlung bzw. bei Kühlbetrieb für Abkühlen
nach einer Erwärmung bei voller Öffnung aller Drossel einrichtungen der Gesamtmassenstrom
als maximaler Gesamtmassenstrom (Anfahrgesamtmassenstrom) ermittelt und bei Auftreten
einer vorbestimmten Abweichung des maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms)
vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) diese
Unregelmäßigkeit optisch und/oder akustisch wahrnehmbar gemacht wlrd. 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 den Gesamtmassenstrom verbundenen Detektoreinrichtung
zur Ermittlung des Gesamtmassenstroms bei Auftreten der ersten Veränderung desselben
im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung für Heizbetrieb oder fürsKühlbetrieb
bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als maximal möglichen Gesamtmassenstroms
(Inbetriebnahmegesamtmassenstroms) und im Verlauf des Heizbetriebs bei Aufheizen
nach einer Abkühlung bzw. im Verlauf des Kühlbetriebs bei Abkühlen nach einer Erwärmung
bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen als maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms)
und eine Meßwertspeichereinrichtung für den maximal möglichen Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) sowie eine einerseits über eine Impulsleitung
mit dieser und andererseits über eine Meßwertleitung mit der Meßeinrichtung für
den Gesamtmassenstrom oder über eine Impulsieltung mit der Detektoreinrichtung verbundene
Vergleichseinrichtung zur Ermittlung von Abweichungen des maximalen Gesamtmassenstroms
(Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom)
mit einer Grenzdetektoreinrichtung aufweist, die über jeweils eine Impulsleitung
mit der bzw. den Meldeeinrichtung(en) verbunden ist und mittels derer diese zur
Wahrnehmbarmachung einer 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 entweder die Umwälzpumpe defekt ist oder eine oder mehrere der lokalen Drosseleinrichtung(en)
hängt bzw. hängen, weil bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen nicht mehr
der benötigte Gesamtmassenstrom erreicht wird und dieser Zustand gemeldet wird,
was mit herkömmlichen Mitteln weder bei bekannter außentemperatur- bzw.
-
witterungsgeführter Steuerung noch bei bekannter Regelung mit konstant
vorgegebenem
Sollwert für den Gesamtmassenstrom erreichbar ist. Dabei kommt diesem untergeordneten
Erfindungsgedanken für Kühlbetrieb eine erhöhte Bedeutung zu, weil Energieeinsatz
für Kühlung vergleichsweise sehr kostbar ist. Deshalb sollte man dafür sorgen, daß
die Meldung bereits bei einem geringen Abstand des maximalen Gesamtmassenstroms
(Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom),
jedenfalls aber bei einem geringeren Abstand dieser Art als bei Heizen veranlaßt
wird.
-
Nachzutragen ist, daß in allen Fällen gemäß einem weiteren untergeordneten
Erfindungsgedanken mit abnehmendem Wert der oberen oder unteren Grenze des Sollwert-Bandes
die Differenz zwischen diesen beiden Grenzwerten und/oder das Verhältnis derselben
zunehmend größer 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 des Gesamtmassenstroms verbundenen Verstelleinrichtung
für diese und/oder einer über eine Impulsleitung mit der Sollwertbildungseinrichtung
für die untere Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms verbundenen Verstelleinrichtung
für diese oder eine Programmspeichereinrichtung für die obere Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms mit über eine Impulsleitung
mit der Sollwertbildungseinrichtung 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 Sollwertbildungseinrichtung gebildete Verhältnis in dem
Sinne veränderbar ist, daß einem kleiner werdenden Wert der oberen
oder
unteren Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms eine zunehmend größere
Differenz zwischen diesen beiden Grenzwerten und/oder ein zunehmend größeres 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
zunehmendem Schließen der lokalen Drosseleinrichtungen und entsprechend abnehmendem
Gesamtmassenstrom eine größere Schwankungsbreite für diesen 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 des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes
überhaupt und/oder bei Fehlen einer Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die
untere Grenze seines 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, die ihrerseits über eine Impulsleitung
mit der Vergleichseinrichtung der Regeleinrichtung zur Bestimmung der Abweichung
des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder unter die untere Grenze seines 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
den Gesamtmassenstrom verbundenen Zeitsteuereinrichtung zur Durchführung einer Mehrzahl
von Messungen des Gesamtmassenstroms durch diese Meßeinrichtung oder mit einer Zeitsteuereinrichtung
zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Meßwertes
oder einer Mehrzahl
von von der Meßeinrlchtung gelieferten Meßwerten des Gesamtmassenstroms durch diese
Meßwertspeichereinrichtung bzw.
-
von dieser jeweils innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verbunden
ist, angeschlossen und von dieser bei Fehlen einer Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes und/oder bei Fehlen einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines 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 mit einem beträchtlichen Verlust an Wärme- bzw. Kälteenergie arbeitet,
wie das etwa bei Heizungsbetrieb z. B. dann der Fall sein kann, wenn er 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-Leckage vergleichsweise wesentlich mehr an
Kosten gespart werden kann als im Heizbetrieb. Die gleiche Information tritt aber
auch bei einem gegenüber diesem nur mit Energievergeudung verbundenen Fall viel
gravierenderen Fall eines echten Defektes in der Heizungs- bzw.
-
Kühlanlage auf, nämlich immer dann, wenn eine oder mehrere der lokalen
automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen derart defekt sind, daß sie trotz anstehenden
Rückführimpulses aus ihrer Offenstellung sich nicht mehr in eine Schließstellung
zurückbewegen können. Auch dieser wichtige Störfall läßt sich mit diesem untergeordneten
Erfindungsgedanken zuverlässig unverzüglich wahrnehmbar machen.
-
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 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 besonders hohe bzw. niedrige
Raumtemperatur aufrechtzuerhalten ist, eine große Bandbreite des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms bei niedriger 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 des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms
bei vergleichsweise hoher 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 Wärmeträgermediums in den Heizkörpern und/oder
dem dieses führenden Leitungssystem verhindernde Raumtemperatur aufrechtzuerhalten
ist, eine nur geringfügig über dem Verschwindwert liegende Bandbreite des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms bei mit voller öffnung aller Drossel einrichtungen bei Inbetriebnahme
des Verfahrens als maximal möglicher Gesamtmassenstrom (Inbetriebnahmegesamtmassenstrom)
oder bei Aufheizen nach einer Abkühlung als maximal möglicher oder maximaler Gesamtmassenstrom
(Anfahrgesamtmassenstrom) gemessenem Gesamtmassenstrom vorgegeben wird. Entsprechend
kann vorrichtungstechnisch die Regeleinrichtung eine Speichereinrichtung, in der
mindestens zwei, vorzugsweise mehr, bevorzugte Paarungen von Ober- und Untergrenzen
des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms, wie bei spielsweise 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 Sollwertbildungseinrichtungen für die obere bzw. untere
Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms oder mit der oder zumindest einer
der etwa vorhandenen Programmspeichereinrichtung(en) für die Beeinflussung des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms mit in Richtung zunehmender Massenstromwerte
vorzugsweise proportional geringer werdendem Unterschied und/oder Verhältnis von
jeweiliger oberer und unterer Grenze des Gesamtmassenstroms 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 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 des Gesamtmassenstroms
des Wärmeträgermediums zufrieden geben kann. Dies ist bei herkömmlichen Regelungsarten
nicht möglich. Hier muß für einen
bestimmten zeitlich nur begrenzt
auftretenden Bedarfsfall für das ganze Jahr oder auch über die gesamte Tageszeit
ausreichend Wärme- bzw. Kälteleistung vorgehalten werden, d. h., 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.
-
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Bandbreite des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms mit ihrem Verschwindwert vorzugeben. Hierbei handelt es sich
jedoch um eine spezifische Betriebsart der Erfindung, die nicht mit der bekannten
Regelung mit konstant vorgegebenem Sollwert des Gesamtmassenstroms als Führungsgröße
zu verwechseln ist. Bei dieser lediglich für kontinuierlichen Betrieb möglichen
Regelung nach dem Stande der Technik muß nämlich voller Heizbetrieb aufrecht erhalten
werden, was zu einem überlagerten Tätigsein der Drosseleinrichtungen mit den bereits
beschriebenen nachteiligen Folgen insbesondere für die Stabilität der Regelung führt.
Eine Betriebsart der Erfindung mit praktisch auf ihrem Verschwindwert gehaltener
Bandbreite des Gesamtmassenstroms als Führungsgröße hingegen wird als Variante des
Heizbetrlebs praktisch dort einzusetzen sein, wo im Bereich extrem hohen Gesamtmassenstroms
mit nur ganz seltenen Schalteingriffen zu rechnen ist, was einem Frostschutzbetrieb
unter Bedingungen entsprechen würde, die keine oder allenfalls höchst seltene Gefahrentemperaturen
erwarten lassen, die für das das Wärmeträgermedium führende Leitungssystem, die
Heizkörper und die Umwälzpumpe etc. schädlich sein könnten. Schwierigkeiten bezüglich
der Regelungstabilität sind in einem solchen Betriebsfali der Erfindung nicht zu
erwarten.
-
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 Umschaltung von einer Betriebsart auf die andere und wieder zurück auch kontinuierlich
erfolgen kann.
-
Es ist ersichtlich, daß im Rahmen der Erfindung als Wärmeerzeuger
ein brennstoffbefeuerter oder mit elektrischer Energie gespeister Kessel und/oder
ein primärseitig mit Primärwärmeträgermedlum beaufschlagter Wärmetauscher, wie beispielsweise
ein Rauchgaskühler oder eine Fernwärmeübergabestation oder ein Ausgangswärmetauscher
einer Wärmepumpe und/oder eine Elektrokompressionswärmepumpe und/oder eine gas-
oder dieselmotorisch betriebene Wärmepumpe oder Sorptionswärmepumpe, bzw. als Kälteerzeuger
eine Elektrokompressionskältemaschine und/oder eine gas- oder dieselmotorisch betriebene
Kältemaschine oder Sorptionskältemaschine und als über die Steuerleitung mit der
Regeleinrichtung verbundene Einrichtung zur Beeinflussung der in den Heizungs- bzw.
Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung eine Einrichtung zur
Beeinflussung der Zufuhr der Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger vorgesehen
sein kann. Die durch die Erfindung aufgabengemäß erzielbare Universalität ist offenbar.
-
In Ausnutzung derselben durch die Erfindung kann gemäß einer erfinderischen
Ausgestaltung derselben, bei der die Veränderung der dem im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf
befindlichen Wärmeträgermedium zugeführten Wärme- bzw. Kälteleistung durch Ein-
und Ausschaltung der Zufuhr der Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger erfolgt,
zweckmäßig bei Auftreten einer Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere
Grenze seines vorgegebenen Sollwert
-Bandes hinaus die Zufuhr von
Betriebsenergie zum Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger aufgenommen und bei Auftreten einer Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes die Zufuhr von Betriebsenergie zum
Wärme- bzw. Kälteerzeuger beendet 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 Betriebsenergle zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger die Stellbefehle als
Ein-Aus-Befehle zuführbar sind, wobei jeweils bei Ermittlung einer Abweichung des
Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes hinaus
durch einen Ein-Befehl die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger freigebbar und bei Ermittlung einer Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes durch einen Aus-Befehl
die Zufuhr von Betriebsenergle zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger sperrbar ist.
-
Bei allen diesen mit diskontinuierlicher Zufuhr der Wärme- bzw.
-
Kälteleistung zum Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf arbeitenden Anlagen,
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 die bekannte Regelung mit konstantem
Sollwert des Gesamtmassenstroms als Führungsgröße nicht 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 Auszeit 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 gleich falls eine Zeitdehnung erbringen würde, weil
sich der Raum nicht sofort erwärmt oder abkühlt, also selbst eine Zeitspreizeinrichtung
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, d. h. der Referenzraum temperaturmäßig um ein gewisses Maß
zu hoch eingestellt werden muß, um zu vermeiden, daß die anderen Räume an Energfeunterversorgung
leiden.
-
Bei einer Ausfahrung der Erfindung mit Veränderung der dem im Heizungs-
bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedlum zugeführten Wärme- bzw. Kälteleistung
durch kontinuierliche Xnderung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger
kann es in erfinderischer Fortbildung besonders zweckmäßig sein, wenn bei Auftreten
einer Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines vorgegebenen
Sollwert-Bandes hinaus die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme bzw. Kälteerzeuger
in Abhängigkeit von dieser Abweichung vergrößert und bei Auftreten einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes
die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger in Abhängigkeit von
dieser Abweichung verringert 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 des Gesamtmassenstroms
über die obere Grenze seines vorgegebenen Sollwert
-Bandes hinaus
die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger in Abhängigkeit von dieser Abweichung vergrößerbar und
bei Ermittlung einer Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines
vorgegebenen Sollwert-Bandes die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärme- bzw. Kälteerzeuger
in Abhängigkeit von dieser Abweichung verringerbar 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 bei Heizbetrieb in einer Schließstellung bzw.
-
bei Kühlbetrieb in einer Offnungsstellung befinden, die zu groß bzw,
zu gering ist, weil Fremdeinflüsse hier praktisch nicht erfassbar sind, bietet diese
erfinderische Fortbildung der Erfindung eine echte innere Bezugsgröße in Form der
sich im Betrieb automatisch einstellenden Xnderungen des Gesamtmassenstroms, 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 Regelung zudem auch noch besonders feinstufig kontinuierlich
diesem tatsächlichen Verbrauch nachfahren zu können.
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Eine andere alternative Ausgestaltung der Erfindung befaßt sich mit
der Regelung über Veränderung der dem im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf befindlichen
Wärmeträgermedium zugeführten Wärme- bzw.
-
Kälteleistung mittels einer Mehrwege-Mischeinrichtung, wie beispielsweise
eines Drei- oder Vier4Iege-Mischers, und sieht in nicht naheliegender Weise vor,
daß bei Auftreten einer Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere oder unter
die untere Grenze seines
vorgegebenen Sollwert-Bandes die Zufuhr
von Wärme- bzw; Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen
Wärmeträgermedlum durch Veränderung des Verhältnisses des vom Wärme- bzw.
-
Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespeisten
Massenstroms zum Gesamtmassenstrom und/oder der Stellung des dieses Verhältnis bestimmenden
Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung verändert wird. Hierfür kann vorrichtungsseitig
zweckmäßig als Wärmeerzeuger ein brennstoffbefeuerter oder mit elektrischer Energie
gespeister Kessel und/oder ein primärseitig mit Primärwärmeträgermedium beaufschlagter
Wärmetauscher, wie beispielsweise ein Rauchgaskühler oder eine Fernwärmeübergabestation
oder ein Ausgangswärmetauscher einer Wärmepumpe und/oder eine Elektrokompressionswärmepumpe
und/oder eine gas- oder dieselmotorisch betriebene Wärmepumpe oder Sorptionswärmepumpe
bzw. als Kälteerzeuger eine Elektrokompressionskältemaschine oder eine gas- oder
dieselmotorisch betriebene Kältemaschine oder Sorptionskältemaschine, und als über
die Steuerleitung mit der Regeleinrichtung 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. Kühlmittelvorlauf
und andererseits einer vom Heizungs- bzw. Kühlmittelrücklauf kommenden Beimischleitung
für Wärmeträgermedlum verbindender Drei-Wege-Mischer oder ein den Wärmeträgermediumsausgang
des Wärme- bzw. Kälteerzeugers und/oder den Heizungs- bzw. Kühlmittelrücklauf jeweils
mit dem Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf sowie den Wärmeträgermediumsausgang des
Wärme- bzw. Kälteerzeugers und/oder den Heizungs- bzw. Kühlmittel rücklauf mit einer
an den Wärmeträgermediumseingang des Wärme- bzw. Kälteerzeugers angeschlossenen
Rückführleitung verbindender Vier4Iege-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 des
Gesamtmassenstroms über die obere oder unter die untere Grenze seines vorgegebenen
Sollwert-Bandes die Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel
vorlauf befindlichen Wärmeträgermedium durch Veränderung des Verhältnisses des vom
Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespeisten
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. Kühlmittel
vorlauf eingespeisten Massenstroms am Gesamtmassenstrom bei Auftreten einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes
hinaus vergrößert und bei Auftreten einer Abweichung des Gesamtmassenstroms unter
die untere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes verringert werden. Hierfür
kann vorrichtungsseitig zweckmäßig ein einen modulierten kontinuierlichen Stellbefehl
abgebender Stellbefehlgeber 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.
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Kühlmittelvorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom
bei Ermittlung einer Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines
vorgebenen Sollwert-Bandes hinaus vergrößerbar und bei Ermittlung einer Abweichung
unter die untere Grenze seines vorgegeben Sollwert-Bandes verringerbar 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 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 den Gesamtmassenstrom 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 den Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums zu kommen,
nutzt die Erfindung in ihrer mit Mehrwege-Mischern arbeitenden Ausführungsform die
Glättungsfunktion eines solchen Mischers aus, indem dessen Sollwert-Band, d. h.
das Sollwert-Band für die Verstellung seines Ventilgliedes, schmäler 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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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.
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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 des Gesamtmassenstroms über
die obere und/oder unter die untere Grenze seines 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. Kühlmittel vorlauf
befindlichen Wärmeträgermedium und/oder von Xnderungen der Stellung des das Verhältnis
des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespeisten
Massenstroms zum Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums bestimmenden Organs einer
Mehrwege-Mischeinrichtung gemessen und entsprechend der Abweichung dieser Anzahl
von einer vorgegebenen Zahl solcher Abweichungen des Gesamtmassenstroms bzw. - Veränderungen
dieser Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr bzw. Xnderungen der Stellung dieses Organs
der Mehrwege-Mischeinrichtung das Sollwert-Band des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms 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 des Gesamtmassenstroms 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 den Gesamtmassenstrom eingestellt worden sein sollten, sich
die Vorrichtiing nach der Erfindung selbst durch Selbstbeobachtung, d. h. in zeitlicher
Folge gewonnene Meßwertnahme und Vrarbeitung dieser MeBwerte 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 Grenzen 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 den Gesamtmassenstrom unmittelbar erfolgen soll, kann in weiterer
Verbesserung der Vorrichtung nach der Erfindung die Regeleinrichtung eine vorzugsweise
über eine Impulsleitung mit der Meßeinrichtung für den Gesamtmassenstrom verbundene
Zeitsteuereinrichtung zur Durchführung einer Mehrzahl von Messungen des Gesamtmassenstroms
durch die Meßeinrichtung oder zur Aufnahme und/oder zum Abrut eines Meßwertes oder
einer Mehrzahl von von der Meßeinrichtung gelieferten Meßwerten des Gesamtmassenstroms
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 des Gesamtmassenstroms,
eine Zähleinrichtung für die während dieser vorgegebenen Zeitspanne etwa aufge--tretenen
Abweichungen dieser Meßwerte, eine Programmspeichereinrichtung für eine vorgegebene
während dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässige Zahl von im Betrieb auftretenden
Abweichungen des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder unter die untere Grenze
seines 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 Programmspeichereinrichturig 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 aufgetretener Meßwertabweichungen von der zulässigen
Zahl derselben aufweisen.
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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
Anzahl 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. Kühlmittelvorlauf befindlichen Wärmeträgermedium 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
des Gesamtmassenstroms über
die obere Und/oder unter die untere
Grenze seines Sollwert-Bandes und/oder einer gegenüber einer vorgegebenen Zahl von
Veränderungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf
befindlichen Wärmeträgermedium und/oder von Xnderungen der Stellung des das Verhältnis
des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf eingespeisten
Massenstroms zum Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums bestimmenden Organs einer
Mehrwege-Mischeinrichtung größeren Anzahl solcher Abweichungen des Gesamtmassenstroms
bzw. Veränderungen dieser Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr bzw. Xnderungen der Stellung
dieses Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung die obere und/oder die untere Grenze
des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms in Richtung einer Vergrößerung der Differenz
dieser beiden Grenzen verändert und bei Messung einer gegenüber der vorgegebenen
Zahl von Abweichungen des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder unter die untere
Grenze seines Sollwert-Bandes und/oder einer gegenüber der vorgegebenen Anzahl von
Veränderungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel
vorlauf befindlichen Wärmeträgermedium und/oder von Xnderungen der Stellung des
das Verhältnis des vom Wärme- bzw. Kälteerzeuger her in den Heizungs- bzw. Kühlmittel
vorlauf eingespeisten Massenstroms zum Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermemediums
bestimmenden Organs einer Mehrwege-Mischeinrichtung geringeren Anzahl solcher Abweichungen
des Gesamtmassenstroms bzw. Veränderungen dieser Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr
bzw. Xnderungen der Stellung dieses Organs der Mehrwege-Mischeinrichtung die obere
und/oder die untere Grenze des-Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms in Richtung
einer Verringerung der Differenz dieser beiden Grenzen verändert wird. Die hierfür
zweckmäßige Fortbildung der Vorrichtung nach der Erfindung kennzeichnet sich durch
einen durch die Einrichtung zur automatischen Veränderung des SollwertBandes bei
Ermittlung einer gegenüber einer vorgegebenen Zahl von Abweichungen des Gesamtmassenstroms
über die obere und/oder unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes bzw. einer
gegenüber einer vorgegebenen Zahl von Veränderungen der Zufuhr von Wärme- bzw. Kälteleistung
zum im Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf befindlichen Wärmeträgermedium
größeren
Anzahl solcher Abweichungen des Gesamtmassenstroms bzw. solcher Veränderungen dieser
Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr im Sinne einer Vergrößerung der Differenz der beiden
Grenzen dieses Sollwert-Bandes und bei Ermittlung einer gegenüber einer vorgegebenen
Zahl solcher Abweichungen des Gesamtmassenstroms bzw.
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einer gegenüber einer vorgegebenen Zahl solcher Veränderungen dieser
Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr geringeren Anzahl solcher Abweichungen des Gesamtmassenstroms
bzw. solcher Veränderungen dieser Wärme- bzw. Kälteleistungszufuhr im Sinne einer
Verringerung der Differenz der beiden Grenzen dieses Sollwert-Bandes verstellbaren
Sollwertgeber.
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Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang, daß sich dieses Selbstlernen
der Vorrichtung nach der Erfindung besonders bei Einsatz derselben in Verbindung
mit mit elektrischer Energie betriebenen Wärmepumpen oder Kältemaschinen vorteilhaft
auswirkt, indem nämlich sich für diese ein besonders schonender Betrieb erreichen
läßt und ferner ohne aufwendige Implementierungen den Vorschriften der öffentlichen
Energieversorgungsunternehmen bezüglich beispielsweise der zulässigen Zahl von Einschaltvorgängen
pro Zeiteinheit, z. B. 3 mal pro Stunde, durch einfaches Einprogrammieren eines
entsprechenden Regelalgorithmus genüge getan werden kann.
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Weiterhin ist hervorzuheben, daß nicht nur die sich mit dem Optimieren
der Regelkonstanten 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
des Gesamtmassenstroms 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 bereits prinzipiell wesentlich größere Bedeutung haben als für Heizbetrieb.
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Der der Erfindung zugrunde liegenden Teilaufgabe der möglichst weitgehenden
Einsparung von Energieverbrauch widmet sich eine andere erstmalig durch die Erfindung
mögliche erfinderische Fortbildung, gemäß derer für den Beginn einer Abkühlung und/oder
für den Beginn einer Erwärmung ein Sollwert-Band des Gesamtmassenstroms mit einer
bei vergleichsweise hoher oberer und/oder unterer Grenze desselben nur geringfügig
über dem Verschwindwert liegenden Differenz zwischen dieser oberen und unteren Grenze
mit einer zeitlichen Toleranzschwelle vorgegeben wird. Vorrichtungsmäßig kann hierfür
zweckmäßig vorgesehen sein, daß die Regel einrichtung für den Beginn einer Abkühlung
und/oder für den Beginn einer Erwärmung auf eine bei vergleichsweise hohem Wert
für die obere bzw. die untere Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms
nur geringfügig über dem Verschwindwert liegende Differenz zwischen oberer und unterer
Grenze dieses Sollwert-Bandes eingestellte Sollwertgeber und eine Zeitgabeeinrichtung
aufweist, mittels derer bei Heizbetrieb eine Abkühlung um eine vorbestimmte Zeitspanne
beschleunigt und/oder eine Aufheizung um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert
bzw. bei Kühlbetrieb eine Erwärmung um eine vorbestimmte Zeitspanne beschleunigt
und/oder eine Abkühlung um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert einleitbar ist.
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Es ist ersichtlich, daß bei einer Heizungsanlage dann, wenn gemäß
der Erfindung von Tagbetrieb, wie immer dieser als Komfort- oder Normal- oder auch
Sparbetrieb gewählt sein mag, auf Nachtbetrieb von einem Sollwert-Band größerer
Breite auf ein solches sehr geringer Breite bei vergleichsweise sehr großem Wert
der oberen und/oder unteren Grenze desselben als Führungsgröße für den Nachtabsenkbetrieb
umgeschaltet wird, sich aufgabengemäß eine Energieeinsparung im Nachtabsenkungsbetrieb
ergibt. Dieser wird über eine Zeitgabeeinrichtung
mit Zeitschaltwerk
eingeleitet und beendet. Im Zuge der Einleitung muß der Ist-Wert des Gesamtmassenstroms,
der sich ordnungsgemäß innerhalb beider Grenzen seines Sollwert-Bandes oder aber
oberhalb der oberen oder auch unterhalb der unteren Grenze desselben befinden mag,
auf einen dem Sollwert-Band für Nachtabsenkbetrieb entsprechenden größeren Wert
gebracht werden. Wird jetzt durch die Meßeinrichtung für den Ist-Wert des Gesamtmassenstroms
festgestellt, daß dieser beispielsweise bereits eine Zeitspanne vor dem programmierten
Umschaltzeitpunkt im Steigen begriffen ist, so ist es als erwünscht anzusehen, wenn
dieses Steigen auf den dem Nachtabsenkbetrieb entsprechenden Wert bereits jetzt
freigegeben und vermieden werden könnte, daß der Wärmeerzeuger noch einmal Wärmeleistung
in das das Wärmeträgermedium führende Leitungssystem einschiebt, obgleich aufgrund
der individuellen Betriebsverhältnisse zu diesem Zeitpunkt die Regelung eigentlich
hierfür zu sorgen hätte.
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Hier wird gemäß diesem unter geordneten Erfindungsgedanken derart
eingegriffen, daß dem vorprogrammierten oder vom Betreiber der Heizungsanlage individuell
gewählten Umschaltzeitpunkt eine zeitliche Toleranzschwelle vorgeschaltet wird,
so daß solche unnötigen Energiezuführungsmaßnahmen bereits zu Beginn dieser zeitlichen
Toleranzschwelle vermieden werden. Gleiches gilt natürlich auch dann, wenn zu dem
programmierten oder vom Betreiber der Anlage individuell eingestellten Zeitpunkt,
beispielsweise zum Morgen des kommenden Tages, der Gesamtmassenstrom aus seinem
Sollwert-Band für Nachtabsenkbetrieb wieder in einen vorprogrammierten oder auch
seitens des Betreibers der Anlage individuell eingestellten Tagesbetrieb mit entsprechendem
Sollwert-Band als Führungsgröße zu überführen ist. Hier kann es nämlich von Vorteil
sein, wenn der Aufheizzeitpunkt aufgrund einer gemäß diesem untergordneten Erfindungsgedanken
eingesetzten zeitlichen Toleranzschwelle gegenüber dem programmierten bzw. der Vorrichtung
nach der Erfindung betreiberseitig vorgegebenen Zeitpunkt nachverlegt wird. Auch
in solchen Fällen ergeben sich wertvolle Energieeinsparungen, denn es wird zufolge
der Ist-Wert-Uberwachung des Gesamtmassenstroms durch die Erfindung der im Nachtabsenkbetrieb
arbeitenden Heizungsanlage auch nach dem vorprogrammierten
bzw.
betreiberseitig eingestellten Zeitpunkt des Rückkehrens auf Tagbetrieb dann noch
die Möglichkeit belassen, für die diesem Zeitpunkt nachgeschaltete zeitliche Toleranzschwelle
unter Einfluß der Regelung für Nachtabsenkbetrieb zu verbleiben, wenn sich der Ist-Wert
des Gesamtmassenstroms innerhalb des Sollwert-Bandes für Nachtabsenkbetrieb in Richtung
der unteren Grenze, d. h. in Richtung auf Zufuhr höherer Wärmeleistung, bewegt,
um dann innerhalb der für diesen Umschaltvorgang vorgesehenen zeitlichen Toleranzschwelle
oder nach Ablauf derselben zwangsweise auf Tagesbetrieb umgeschaltet zu werden,
was nunmehr die Zufuhr einer entsprechend größeren Wärmeleistung zum das Wärmeträgermedium
führenden Leitungssystem bedeutet.
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Xhnlich, nur mit erheblich größerem Energiespareffekt, kann dieser
untergeordnete Erfindungsgedanke für Kühlbetrieb nutzbar gemacht werden. Während
aber bei Heizbetrieb eine Abkühlung um eine vorbestimmte Zeitspanne beschleunigt
(Umschaltung auf Nachtabsenkbetrieb) und/oder eine Aufheizung um eine vorbestimmte
Zeitspanne verzögert (Rückumschaltung auf Tagesbetrieb) erfolgt, wird bei Kühlbetrieb
eine Erwärmung um eine vorbestimmte Zeitspanne beschleunigt (Umschaltung auf Nachtbetrieb)
und/oder eine Abkühlung um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert eingeleitet (Rückumschaltung
auf Tagesbetrieb). In sämtlichen Fällen jedoch wird gemäß diesem untergeordneten
Erfindungsgedanken in Abhängigkeit vom jeweiligen Regelungsverhalten der betreffenden
Heizungs- bzw. Kühlanlage so Einfluß auf den vorprogrammierten bzw; voreingestellten
Umschaltzeitpunkt von Tagesbetrieb auf Nachtabsenkbetrieb und/oder umgekehrt genommen,
daß Energieverluste an Wärme- bzw. Kälteenergie in jedem Falle auf ein Minimum gebracht
werden. Auch insoweit liegt bei einer Ausführung der Erfindung gemäß diesem untergeordneten
Gedanken derselben eine Art Selbstlernfunktion vor.
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Und schließlich befaßt sich ein wiederum anderer untergeordneter Erfindungsgedanke
gleichfalls mit einer untergeordneten Teilaufgabe zur der Erfindung zugrunde liegenden
Gesamtaufgabe, indem nämlich ohne besondere Zusatzinvestitionen und ferner auch
ohne arbeits- und
schmutzintensiven Montageaufwand dem Betreiber
einer Heizungs- bzw.
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Kühlanlage als Verbraucher eine Betriebskostenanzeige an die Hand
gegeben werden können soll. Hierfür sieht die Erfindung vor, daß kontinuierlich
oder in vorbestimmten Zeitabständen die Temperatur des Wärmeträgermediums am Eintritt
in den Heizungs- bzw. Kühlmittelvorlauf (Vorlauftemperatur) und am Eintritt in den
Wärme- bzw.
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Kälteerzeuger (Rücklauftemperatur) gemessen und die Differenz dieser
beiden Meßwerte gebildet und gewünschtenfalls optisch und/oder akustisch wahrnehmbar
gemacht wird. Hierfür können vorrichtungsseitig jeweils über Meßwertleitungen mit
der Regel einrichtung verbundene Einrichtungen zur kontinuierlichen oder in vorbestimmten
Zeitabständen erfolgenden Messung der Temperatur des Wärmeträgermemediums am Eintritt
in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf (Vorlauftemperatur) und am Eintritt in
den Wärme- bzw. Kälteerzeuger (Rücklauftemperatur) vorgesehen sein, wobei die Regeleinrichtung
eine Vergleichseinrichtung zur Bestimmung der Differenz dieser beiden Temperaturen
und vorzugsweise auch eine Einrichtung zur optischen und/oder akustischen Wahrnehmbarmachung
dieser beiden Temperaturen und/oder ihrer Differenz aufweist. In weiterer zweckmäßiger
Fortbildung dieses untergeordneten Erfindungsgedankens kann kontinuierlich oder
in vorbestimmten Zeitabständen aus dem Meßwert des Gesamtmassenstroms und dem ermittelten
Differenzwert von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums ein Meßwert
der in den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung
gebildet und dieser gewünschtenfalls optisch und/oder akustisch wahrnehmbar gemacht
werden. Hierfür kann zweckmäßig die Regeleinrichtung eine Multipliziereinrichtung
zur kontinuierlichen oder in vorbestimmten Zeitabständen erfolgenden Bildung der
Produkte aus kontinuierlich oder in vorbestimmten Zeitabständen gewonnenen Meßwerten
des Gesamtmassenstroms und der Differenz der zeitgleich ermittelten Meßwerte von
Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
und vorzugsweise
auch eine über eine Impulsieltung mit dieser Multipliziereinrichtung verbundene
Einrichtung zur optischen und/oder akustischen Anzeige des einem Meßwert der in
den Heizungs- bzw. Kühlmittel vorlauf eingespeisten Wärme- bzw. Kälteleistung entsprechenden
Ergebnisses der Multipliziereinrichtung aufweisen.
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Es ist ersichtlich, daß hierdurch mit höchst einfachen und kostengünstigen
Mitteln der Verbraucher automatisch über seinen Wärme- bzw. Kälteverbrauch informiert
werden kann. Dies führt dazu, daß der Verbraucher jederzeit sein Energiebewußtsein
kontrollieren und ändern kann, weil ihm ständig vor Augen geführt wird, wieviel
Energie insbesondere aufgrund seiner eigenen selbstgewählten Einstellung einer Betriebsart
verbraucht wird. Die Wahrnehmbarmachung kann dabei so vorgenommen werden, daß durch
geeignete Wahl entsprechender Anzeigeeinrichtungen der Verbrauch in kW/h und/oder
in Währungs- /Zeiteinheit, beispielsweise DM pro Stunde, Tag, Monat oder Jahr, angezeigt
wird. Dem Betreiber der Anlage wird insbesondere über die Möglichkeit, Komfort-
, Normal- und Sparbetrieb wählen zu können, vermittelt, daß Komfort *eben seinen
Preis hat".
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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 diejenigen
Funktionen umfaßt, die während der Heiz- bzw. Kühl periode 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 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 Anlagenbetrieber
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, 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 geringerer Vorlage an Wärmeträgermedium
arbeiten und entsprechend eine kleinere Wärmespeicherkapazität aufweisen. Weiterhin
umfaßt hier und im folgenden der Begriff ZHeizkörperS ganz allgemein jede beliebige
Art von Heizungseinrichtung, die mit Wärmeträgermedium
gespeist
wird, und zwar dies ungeachtet ihrer speziellen Ausbildung beispielsweise als Radiator
oder Konvektor oder als Mischform beider jeweils mit oder ohne Gebläse für Verbesserung
der Wärmeabgabe. Generell gesagt ist der benutzte Begriff ZHeizkörper vom Heizungssystem
her gesehen als dessen bzw. einer von dessen Wärmeenergieverbraucher(n) zu verstehen,
wobei es auf die spezielle Ausgestaltung der Wärmeabgabe ebensowenig 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 unteren Grenze des Gesamtmassenstroms gelegt, sondern vielmehr davon ausgegangen,
daß bei völligem Schließen aller automatischen Drosselorgane der Heizkörper- bzw.
Kühleinrichtungen der Gesamtmassenstrom bis auf den Verschwindwert hin zurückgehen
kann.
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An dieser Stelle soll betont werden, daß es durchaus auch sinnvoll
sein kann, neben dem maximalen und/oder dem maximal möglichen Gesamtmassenstrom
auch einen Massenstrom zu ermitteln, der für spezielle Heizungs- bzw. Kühlanlagen
der kleinstmögliche (minimale) Gesamtmassenstrom bei vollem Schließen aller Drosselorgane
der Heizkörper bzw. Kühleinrichtungen ist, der jedoch bei bestimmten Heizungs- bzw.
Kühl systemen, beispielsweise bei Einstrang-Heizungen oder Zweistrang-Heizungen
mit Bypass-Charakteristik oder z.B. solchen mit Thermostatventilen mit Restdurchlaufmenge,
durchaus vom Verschwindwert des Gesamtmassenstroms verschieden sein kann. Dieser
minimale Wert des Gesamtmassenstroms kann dazu benutzt werden, 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 die Xnderung des Gesamtmassenstroms
nach Regelvorgängen über die automatisch wirkenden Drosseleinrichtungen an den Heizkörpern
bzw. Kühleinrichtungen weniger signifikant bemerkbar macht.
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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 übrigen ist darauf zu verweisen, daß alle beschriebenen Ausführungen
der Erfindung, soweit sich diese auf ein Sollwert-Band des Gesamtmassenstroms stützt,
auch in Termen eines Sollwert-Bandes der Druckdifferenz über der Umwälzpumpe, das
heißt zwischen deren Saug- und deren Druckstutzen, ausgedrückt werden können, mit
anderen Worten für die erfindungsgemäße Regelung - ohne daß dies vorstehend oder
im folgenden besonders hervorgehoben zu werden bräuchte - statt eines Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms ein Sollwert-Band des effektiven Förderdruckes der Umwälzpumpe,
nämlich des Druckunterschiedes zwischen ihrem Saug- und ihrem Druckstutzen, verwandt
werden kann. Es besteht nämlich eine durch die Kennlinie der Umwälzpumpe des Heizungs-
bzw. Kühlmittelkreislaufes gegebene Beziehung zwischen Gesamtmassenstrom des Wärmeträgermediums
und effektivem Arbeitsdruck der Umwälzpumpe, gemäß derer für geringeren Gesamtmassenstrom
der Arbeitsdruck stets-größer und für größeren Gesamtmassenstrom der Arbeitsdruck
stets geringer ist. Sollte man also im speziellen Einsatzfall der Erfindung mit
einem wegen eines verhältnismäßig stark eingeschränkten Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms
für ungünstig erachteten Regelbereich arbeiten müssen, wie das bei einer verhältnismäßig
steilen Arbeitsdruck-Gesamtmassenstrom-Kennlinie der Umwälzpumpe der Fall sein kann,
so empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, ganz einfach auf ein diesem Regelbereich
entsprechendes Sollwert-Band des Arbeitsdruckes der Umwälzpumpe auszuweichen,
da
dieser Arbeitsdruck der Umwälzpumpe die gleiche Aussagekraft für die erfindungsgemäße
Regelung besitzt wie der Gesamtmassenstrom, dabei aber der Arbeitsdruck im dem betreffenden
eingeschränkten Bereich des Gesamtmassenstroms entsprechenden Bereich eine größere
Spreizung und damit einen günstigeren Regelbereich bietet.
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Die Kenntnis des Zusammenhanges zwischen dem Massenstrom und dem Druckabfall
dieser Förderkennlinie der Umwälzpumpe kann überdies auch noch den weiteren Vorteil
mit sich bringen, daß für den Fall, daß in einer Anlage außer einem Massen- oder
Volumenstrommesser auch noch ein Differenzdruckmessgerät in geeigneter Weise angeschlossen
ist, eine Ausfallsicherung gegeben ist, die bei Ausfall des Massenstrommessers in
Form des Differenzdruckmessgerätes und umgekehrt bei Ausfall des Differenzdruckmessgerätes
in Form des Massenstrommessers in Funktion treten kann. In diesem Fall können über
die Kennlinien den Differenzdrücken sogar auch Verbraucherleistungen in Form von
rechnerisch ermittelten Produkten von Messwerten des Massenstroms und zeitgleich
zugeordneten Messwerten der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
zugeordnet werden.
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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-Bauweise mit in zwei Funktionsgruppen
gegliederter Regel einrichtung, Fig. 2 in der Darstellung gemäß Fig. l 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,
Fig.3 einen Ausschnitt
aus der der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entsprechenden Ausführung der Erfindung,
bei der jedoch ein Drei-Wege-Mischer als Mehrwege-Mischeinrichtung eingesetzt ist,
und Fig. 4 eine dimensionslos gezeichnete schematische Darstellung einer die Abhängigkeit
von effektives Förderdruck einer Umwälzpumpe vom Gesamtmassenstrom wiedergebenden
Kennlinie einer Umwälzpumpe.
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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 oder als vom Wärmeträgermedium
durch- oder umspülter Wärmetauscher eines Rauchgaskühlers oder aber als sekundärseitig
das Wärmeträgermedium führender und primärseitig mit Primärwärmeträgermedium beaufschlagter
Wärmetauscher einer Fernwärme-Obergabestation ausgebildet sein kann.
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Statt der dargestellten Ausführung könnte auch ein elektrisch beheizter
oder aber ein brennstoffbefeuerter Heizkessel eingesetzt sein, wie letzterer in
Fig. 2 rein beispielsweise dargestellt ist.
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Die Darstellung des Wärmeerzeugers in Fig. 1 soll demgemäß nur beispielhaft
eine von vielen möglichen Ausführungsformen eines Wärmeerzeugers symbolisieren.
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Der Wärmeerzeuger 2 ist mit seinem Wärmeträgermediumsausgang 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 Wärmeträgernediumseingang 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 Uberströmventil 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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In dem Wärmeträgermediumsvorlauf 14 ist vorzugsweise stromabwärts
von der Umwälzpumpe 6 eine Messeinrichtung 5 für den Gesamtmassenstrom angeordnet,
die über eine Messwertleitung 15 mit einer als Ganzes mit 20 bezeichneten Regeleinrichtung
in Verbindung steht.
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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. Nlregulierungsventil
für die Zuführung von Treibstoff zum Dieselmotor oder Vergaser eines verbrennungsmotorbetriebenen
Kompressors einer Kompressionswärmepumpe oder aber das Drosselventil der heißes
Primärwärmeträgermedlum führenden Primärleitung eines Wärmetauschers einer Fernwärme-Ubergabestation
oder 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 Regeleinrichtung 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 Wärmeträgermediums, beipielsweise
des Kesselwassers, im Wärmeerzeuger einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt. Dargestellt
ist ferner, daß der Wärmeträgermediumsausgang 76 des Wärmeerzeugers 2 über eine
Beimischleitung 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 Leithngsverzweigungen hlntereinandergeschaltet 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 Heizungsvbrlauf 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, vorzugsweise stromabwärts von der eine Messeinrichtung 5 für den
Gesamtmassenstrom angeordnet ist. Diese ist in der gleichen Weise, wie in Verbindung
mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben, über eine Messwertleitung
15 an eine als Ganzes mit 20 bezeichnete Regeleinrichtung angeschlossen. 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 den 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
crgibt. 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.
-
Der kontinuierlich gewonnene Messwert oder die in vorgegebenen Zeitabständen
nacheinander gewonnenen Messwerte des Gesamtmassenstroms werden von der Messeinrichtung
5 über die Messwertleitung 15 je nach der vorgesehenen Konzeption ihrer Weiterverarbeitung
entweder einer Vergleichseinrichtung 27 zur Bestimmung der Größe und/oder Richtung
der Abweichung des Gesamtmassenstroms von einer Grenze seines Sollwert-Bandes oder
aber einer Messwertspeichereinrichtung 26 zugeführt. Das Vergleichsnormal für die
Vergleichseinrichtung 27 wird in Form eines der oberen Grenze eines Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms
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.
-
Dargestellt ist ferner, daß die Regeleinrichtung 20 einen Proportionaregler
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 des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines Sollwert-Bandes hinaus
und ein zeitabhängiges Integrierwerk 36b für die Abweichung des Gesamtmassenstroms
unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes zugeordnet. Um die Verstärkung und/oder
die Nachstellzeit und/oder die Vorhaltzeit der Regeleinrichtung 20 optimieren zu
können, je nachdem wie diese mit Proportional- und/oder Integral- und/oder Differentialregler
ausgestattet ist, kann ferner ein zeitabhängiges Integrierwerk 37a bzw.
-
37b für den Gesamtmassenstrom und jeweils ein weiteres zeitabhängiges
Integrierwerk 37c für den der als Bezugsgröße für die jeweilige Abweichung des Gesamtmassenstroms
dienenden oberen oder unteren Grenze des Sollwert-Bandes desselben entsprechenden
Gesamtmassenstrom und eine mit beiden Integrierwerken verbundene Einrichtung 34
zur Bildung des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke oder
dessen Rezlprokwertes vorgesehen sein.
-
Soll die Verstärkung und/oder die Nachstellzeit und/oder die Vorhaltzeit
der Eliminierung der Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere bzw. unter
die untere Grenze'seines Sollwert-Bandes verändert werden, wenn das Verhältnis der
beiden Gesamtmaße bzw. zeitlichen Integralwerte einen vorbestimmten Wert überschreitet,
so weist für diesen Zweck die Regeleinrichtung 20 ferner ein weiteres zeitabhängiges
Integrierwerk 37d für den der Differenz von oberer und unterer Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms entsprechenden Gesamtmassenstrom sowie eine über Impulsleitungen
mit
beiden Integrierwerken 36a bzw. 36b, 37d verbundene Summiereinrichtung
84 zur Bildung der Summe zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke auf, wobei
weiterhin eine Einrichtung 35 zur Bildung des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse
des Integrierwerkes 37d und der Summiereinrichtung 84 oder des Reziprokwertes'dieses
Verhältnisses vorgesehen ist. Für den Fall, daß die Verstärkung und/oder die Nachstellzeit
und/oder die Vorhaltzeit der Eliminierung der Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere bzw. unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes so verändert
werden können soll, daß das Verhältnis der beiden Gesamtmaße bzw. Integralwerte
einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, weist die Einrichtung 35 zur Bildung
des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse beider Integrierwerke 37a bzw. 37b und
37c oder 36a bzw. 36b und 37d eine einstellbare Impulssperreinrichtung 65 auf, mittels
derer die Impulsleitung bzw. Impulsleitungen zu der bzw den Einrichtung(en) 31 bzw.
32 bzw. 33 zur Veränderung der Verstärkung des Proportionalreglers 21 bzw. der Nachstellzeit
des Integralreglers 22 bzw. der Vorhaltzeit des Differentialreglers 23 erst bei
Vorhandensein eines vorbestimmten Wertes des Verhältnisses zeitgleicher Ergebnisse
beider Integrierwerke 37a bzw. 37b und 37c oder 36a bzw. 36b und 37d für Impulsdurchgang
freigebbar ist bzw. sind.
-
Dem Differentialregler 23 zugeordnet weist die Regeleinrichtung 20
ferner eine Einrichtung 38a zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen hinderung einer
Abweichung des Gesamtmassenstroms über die obere Grenze seines vorgegebenen Sollwert-Bandes
hinaus und eine Einrichtung 38b zur Bestimmung des Maßes der zeitlichen änderung
einer Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines vorgegebenen
Sollwert-Bandes sowie bevorzugt auch eine Einrichtung 39a zur Bestimmung der zeitlichen
Änderung des Maßes der zeitlichen Xnderung einer Abweichung des Gesamtmassenstroms
über die obere Grenze dieses Sollwert-Bandes hinaus sowie eine Einrichtung 39b zur
Bestimmung der zeitlichen Xnderung des Maßes der zeitlichen Xnderung einer Abweichung
des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze dieses Sollwert-Bandes auf. Die Einrichtungen
39a und 39b sind somit
Einrichtungen zur Ermittlung der Xnderungsbeschleunigung
der betreffenden Abweichung des Gesamtmassenstroms von der einen bzw.
-
anderen Grenze seines SollwertBandes, während die Einrichtungen 38a
und 38b jeweils Einrichtungen zur Bestimmung der Xnderungsgeschwindigkeit 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 37a bzw.
37b und 37c oder 36a bzw. 36b und 37d nachstellbar ist bzw. sind.
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Weiterhin kann die Regeleinrichtung 20 eine Sollwert-Wahleinrichtung
43 mit einer Detektoreinrichtung 29 zur Ermittlung des Gesamtmassenstroms bei Auftreten
der ersten Veränderung desselben im Verlauf der Inbetriebnahme der Vorrichtung 1
bei voller Öffnung aller Drosseleinrichtungen 4a bzw. 4b als des maximal möglichen
Gesamtmassenstroms, der als Inbetriebnahmegesamtmassenstrom bezeichnet wird, und/oder
im Verlauf des Keizbetriebes bei Aufheizen nach einer Abkühlung bei voller Öffnung
aller Drosseleinrichtungen 4a bzw. 4b als maximalen Gesamtmassenstroms, der als
Anfahrgesamtmassenstrom bezeichnet wird, und je einer einstellbaren Verhältnisgabeeinrichtung
46a, 46b als Sollwert-Bildungseinrichtung für die obere bzw. untere Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms sowie jeweils eine 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 des Gesamtmassenstroms
aufweisen. Dargestellt ist, daß dem Sollwertgeber 41 ebenso wie dem Sollwertgeber
42 jeweils eine eigene automatische Verstelleinrichtung 45 zugeordnet ist.
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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
des Gesamtmassenstroms 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 .Programmspelchereinrichtung(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 des Gesamtmassenstroms
eine zunehmend größere Differenz zwischen diesen beiden Grenzwerten und/oder ein
zunehmend größeres Verhältnis derselben entspricht.
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Ferner kann die Regeleinrichtung 20 eine Messwertspeichereinrichtung
26 für den als Inbetriebnahmegesamtmassenstrom bezeichneten maximal möglichen Gesamtmassenstrom
sowie eine Vergleichseinrichtung 115 zur Ermittlung von Abweichungen des maximalen
Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) 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 Xnderung
des vorgegebenen Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms in Abhängigkeit vom Verhältnis
von maximalem Gesamtmassenstrom (Anfahrgesamtmassenstrom) zu maximal möglichem Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) 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,
immer dann aktivierbar ist bzw. sind, wenn die Grenzdetektoreinrichtung 30 eine
Abweichung der ihr von der Vergleichseinrichtung 115 übermittelten Abweichung des
maximalen Gesamtmassenstroms (Anfahrgesamtmassenstroms) vom maximal möglichen Gesamtmassenstrom
(Inbetriebnahmegesamtmassenstrom) 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 des Gesamtmassenstroms unter die untere Grenze seines 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 Gesamtmassenstrom so zu verringern, daß die
untere Grenze seines Sollwert-Bandes unterschritten wird, 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 des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder unter die
untere Grenze seines Sollwert-Bandes und/oder mit einer Messwertspeichereinrichtung
26 verbunden ist, und eine Zeitsteuereinrichtung
51 zur Durchführung
einer Mehrzahl von Messungen des Gesamtmassenstroms durch die Messeinrichtung 5
oder eine Zeitsteuereinrichtung 52 zur Aufnahme und/oder zum Abruf eines Messwertes
oder einer Mehrzahl von von der Messeinrichtung 5 gelieferten Messwerten des Gesamtmassenstroms
durch die Messwertspeichereinrichtung 26 bzw. von dieser jeweils innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne vorgesehen sein, wobei diese Meldeeinrichtung(en) 60 durch
die Auslöseeinrichtung 40 immer dann aktivierbar ist bzw. sind, wenn zumindest nach
einer vorgegebenen Zeitspanne keine Abweichung des Gesamtmassenstroms unter die
untere Grenze seines Sollwert-Bandes zu verzeichnen ist.
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Um erfindungsgemäß die unterschiedlichen Betriebsarten im Sinne von
Komfort- , Normal- , Spar- , Nachtabsenkungs- oder Frostschutzbetrieb fahren zu
können, weist die Regeleinrichtung 20 ferner eine Speichereinrichtung 24 auf, in
der beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier bevorzugte Paarungen von Ober- und
Untergrenzen des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms gespeichert sind, nämlich
für Komfort- , Normal- , Spar- bzw. Nachtabsenkungsbetrieb und letztlich auch für
Frostschutzbetrieb. Dieser Speichereinrichtung 24, die im übrigen hinsichtlich ihrer
den Ober- und Untergrenzen des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms für die einzelnen
Betriebsarten entsprechenden gespeicherten Wertepaarungen mit Vorzug einstellbar
ausgeführt ist, so daß diese Wertepaarungen entweder vom Herstellerwerk oder aber
vom installierenden Heizungsbauer 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. 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 des Gesamtmassenstroms durch die Messeinrichtung
5 durchgeführt und/oder ein Messwert oder eine Mehrzahl von von der'Messeinrichtung
5 gelieferten Messwerten des Gesamtmassenstroms aufgenommen oder abgerufen wird,
etwa aufgetretenen Abweichungen dieser Messwerte über die obere und/oder unter die
untere Grenze des vorgegebenen Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms und eine Programmspeichereinrichtung
53 für eine vorgegebene während dieser vorgegebenen Zeitspanne zulässige Zahl von
im Betrieb auftretenden Abweichungen des Gesamtmassenstroms über die obere und/oder
unter die untere Grenze seines Sollwert-Bandes sowie weiterhin eine 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 29 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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Weiterhin kann zweckmäßig die Regeleinrichtung 20 eine vorzugsweise
einstellbare Zeitgabeeinrichtung 58 aufweisen, mittels derer im Sinne der Schaffung
einer Toleranzschwelle bei Heizbetrieb eine Abkühlung des Wärmeträgermediums um
eineÆvorbestimmte Zeitspanne beschleunigt und/oder eine Aufheizung des Wärmeträgermediums
um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert eingeleitet wird.
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Es ist ersichtlich, daß bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß
Fig. 1 aufgrund von durch die Messeinrichtung 5 für den Gesamtmassenstrom ermittelten
Messwerten desselben über die Regeleinrichtung 20 überwacht wird, ob diese Messwerte
die obere Grenze des über die einstellbaren Sollwertegeber 41 und 42 eingestellten
Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms überschreiten oder aber die untere Grenze
dieses Sollwert-Bandes unterschreiten. In beiden Fällen wird durch die Regeleinrichtung
20 die betreffende Abweichung des Gesamtmassenstroms von der betreffenden Grenze
seines Sollwert-Bandes ausgeregelt, indem über den Stellbefehigeber 62 die in den
Heizungsvorlauf 14 eingespeiste Wärmeleistung bei Ausscheren des Gesamtmassenstroms
aus seinem Sollwert-Band über die eine oder die andere Grenze desselben heraus so
beeinflußt wird, daß der Gesamtmassenstrom wieder in den Bereich zwischen den beiden
Grenzen seines Sollwert-Bandes zurückgeführt wird. Insoweit unterscheidet sich die
Erfindung wesentlich vom Stande der Technik, als bei ihr nämlich nicht etwa ein
Gesamtmassenstrom auf Konstanz geregelt wird, sondern eine Abweichung des Gesamtmassenstroms
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 des Gesamtmassenstroms von aer
Regelung toleriert werden, sofern sich dieser wertmäßig nur innerhalb dieses vorgegebenen
Sollwert-Bandes bewegt, wobei auch Schwankungen des Gesamtmassenstroms beliebiger
Größe erfindungsgemäß ohne Einfluß auf die Regelung bleiben, sofern sie nicht zu
einem Uberschreiten 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 Überschreiten 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 när dargestellte und auch nicht bezeichnete
Einrichtung zur Beeinflussung der Zufuhr von Betriebsenergiezum 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. 1 die Beeinflussung
der dem Heizungsvorlauf 14 zugeführten Wärmeleistung über Einwirkung auf die Zufuhr
von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2. Ist dieser für kontinuierliche Zuführung
von Betriebsenergie während der Betriebsdauer ausgelegt, so erfolgt die Einwirkung
auf die dem Heizungsvorlauf 14 zugeführte Wärmeleistung durch Vergrößerung der Zufuhr
der Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 dann, wenn die Regel einrichtung 20 ein
Uberschreiten der oberen Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms ermittelt
hat, und durch Verringerung der Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger 2 dann,
wenn ein Unterschreiten der unteren Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms
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 überschreiten der oberen Grenze des Sollwert-Bandes
des Gesamtmassenstroms vorliegt, die Zufuhr von Betriebsenergie zum Wärmeerzeuger
2 aufgenommen und dann, wenn die Regeleinrichtung 20 ein Unterschreiten der unteren
Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms ermittelt, die Zufuhr von Betriebsenergie
zum Wärmeerzeuger 2 unterbrochen bzw. abgeschaltet wird.
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Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 und ebenso auch eine
dieser dann, wenn in dieser der strich-punktiert 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 Xnderung der Zufuhr der Betriebsenergle 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 Drei-Wege-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 Primarenergie dienende Gas oder Öl
umfassen kann, auf eine vorbestimmte Temperatur des Wärmeträgermediums im Kessel
(dargestellt durch den Einstellpfeil 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.
-
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 Stellbefehigeber 62 der Regeleinrichtung 20 über die jeweilige
Steuerleitung 17 bzw. 18 der Verstellantrieb 10 für die betreffende Mehrwege-Mischeinrichtung
7 bzw.
-
8 entsprechend betätigt wird. Diese Betätigung erfolgt dabei erfindungsgemäß
so, daß immer dann, wenn der ermittelte Massenstrom zu einer Abweichung über die
obere Grenze seines Sollwert-Bandes führt, das Verhältnis von dem Heizungsvorlauf
14 zugespeistem Massenstrom zum Gesamtmassenstrom vergrößert und dann, wenn ein
Unterschreiten der unteren Grenze des Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms vorliegt,
dieses Verhältnis von dem Heizungsvorlauf 14 zugespeistem Massenstrom zum Gesamtmassenstrom
verringert wird.
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Für die Möglichkeiten der größenmäßigen Xnderung 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, ohne dabei
erschöpfend alle Möglichkeiten von Kombinationen von Wärmeerzeuger-Ausführungen,
Arten der Veränderung der dem Heizungsvorlauf 14 zuzuspeisenden Wärmeleistung und/oder
Ausführungen der Regeleinrichtung 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 Regeleinrichtung 20 verzichtet
worden, weil diese bereits einleitend und in den betreffenden Ansprüchen detalliert
erläutert sind und im Bedarfsfall der Fachmann andersartige impulsleitungsmäßige
Verknüpfungen in Kenntnis der beschriebenen Verknüpfungen ohne erfinderisches Zutun
einfach ermitteln kann.
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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 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. 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. Sm Heizungsvorlauf
14 selbst vorgesehen. Dies hat den Zweck, die über den Temperaturfühler 70 gemessene
Vorlauftemperatur mittels entsprechender datenlogischer Be- bzw. Verarbeitung in
der Regeleinrichtung 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 Regeleinrichtung
bezüglich deren mehr oder weniger weitgehender Vervollkommung im Hinblick auf Selbstlernvermögen
abhängig.
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In Fig. 1 wiederum ist 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 die Messwertleitung 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 Vergleichseinrichtung 49 zur
Bestimmung der Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
und eine Multipliziereinrichtung vorgesehen ist, die ihrerseits kontinuierlich oder
in vorgegebenen Zeitabständen Multiplikationsergebnisse des Messwertes des ßesamtmassenstroms
und der kontinuierlich und damit auch zeitgleich bestimmten Differenz von Vorlauf-
und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums oder aber eine Folge von Multiplikationsergebnissen
aus zeitgleich gewonnenen Messwerten des Gesamtmassenstroms und der Differenz auch
ihrerseits entsprechend zeitgleich gewonnener Messwerte von Vorlauf- und Rücklauftemperatur
des Wärmeträgermediums erbringt, die Möglichkeit für eine weitere Vervollkommnung
der Betriebsweise der Ertindung. Diese Ergebnisse der Multiplikationsoperationen
der Multipliziereinrichtung 50 stellen nämlich ein Abbild der in den Heizungsvorlauf
14 eingespeisten Wärmeleistung dar, die auch als Verbraucherleistung zu bezeichnen
ist. Um dem Benutzer der Anlage nach der Erfindung den tatsächlich getätigten Wärmeenergieverbrauch
bzw. die effektive Verbraucherleistung wahrnehmbar zu machen, kann eine Einrichtung
69 zur optischen und/oder akustischen Wahrnehmbarmachung des Wertes dieser Verbraucherleistung
oder aber auch nur eines einen vorbestimmten Fletrag derselben überschreitenden
Wertes derselben vorgesehen sein. In manchen Fällen kann es alternativ oder zusätzlich
hierzu zweckmäßig sein, wenn dem Benutzer der Anlage die Differenz zwischen Vorlauf
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und Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums betragsmäßig wahrnehmbar gemacht wird.
Hierfür kann eine entsprechende Einrichtung 68 zur optischen und/oder akustischen
Wahrnehmbarmachung vorgesehen sein.
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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 Regel einrichtung
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 Kühlvorrichtung
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 Kühlmittelvorlauf
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. Lediglich
als Beispiel hierfür sei der Betrieb mit Toleranzschwelle genannt, für den bei einer
Kühleinrichtung die Zeitgabeeinrichtung 58 der Regeleinrichtung
20
bzw. 20a, 20b so ausgebildet ist, daß mittels ihrer bei Kühl betrieb eine Erwärmung
um eine vorbestimmte Zeitspanne beschleunigt und/oder eine Abkühlung um eine vorbestimmte
Zeitspanne verzögert einleitbar ist. Im übrigen sind die Entsprechungen der einzelnen
Verfahrensschritte ebenso wie der diese betreffenden vorrfchtungsseitigen Ausgestaltungen
zwischen Heizbetrieb.und Kühlbetrieb 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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In Fig. 4 ist die sowohl für Heizbetrieb als auch für Kühlbetrieb
gleichermaßen gültige Möglichkeit des Ausweichens von einem für ungünstig erachteten
Regelbereich beispielsweise des Gesamtmassenstroms auf den gemäß der ArbeitsdruckMassenstrom-Kennlinie
der Umwälzpumpe entsprechend günstigeren zugeordneten Regelbereich des Arbeitsdruckes
der Umwälzpumpe verdeutlicht. In Fig. 4 sind nämlich drei Pumpenkennlinien für drei
unterschiedliche Umwälzpumpen schematisch mit ihrem Arbeitsdruck Delta p über dem
Massenstrom m, der dem im gesamten System fließenden Gesamtmassenstrom entspricht,
aufgetragen. Es ist dargestellt, daß für die Umwälzpumpe mit der steilsten Kennlinie
im Bereich geringen Massenstroms, also beispielsweise bei Uberversorgung des Gesamtwärmeverbrauchers
3 mit Wärmeenergie, der Regelbereich Rm für den Massenstrom m sehr klein wird. Für
den Fall, daß ein solcher enger Regelbereich als zu wenig feinfühlig oder aus anderen
Gründen ungeeignet oder auch nur unerwünscht erachtet werden sollte, braucht einfach
nur der zugeordnete Regelbereich Rp benutzt zu werden, der - wie dargestellt -entsprechend
der Steilheit der Pumpenkennlinie in diesem Bereich besonders breit auseinandergezogen
ist.
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Das bedeutet, daß von der Verfahrensseite der Erfindung her statt
des Gesamtmassenstroms der Druckabfall über der Umwälzpumpe 6 zu messen ist, was
mit einfachen und kostengünstigen Mitteln zu bewerkstelligen ist, wobei auch hier
die Messung kontinuierlich oder als Folge von in vorgegebenen Zeitabständen vorgenommenen
Messungen erfolgen
kann, und daß dann diese(r) Druckmesswert(e)
über die zugeordnete Messwertleitung der Regeleinrichtung 20 bzw. 20a, 20b zugeführt
und dort entsprechend aufbereitet und zur Regelung weiterverarbeitet wird, indem
vorrichtungsseitig die Regeleinrichtung so ausgebildet ist, daß sie statt mit einem
Sollwert-Band des Gesamtmassenstroms nunmehr mit einem Sollwert-Band des Arbeitsdruckes
der Umwälzpumpe, das heißt des Druckabfalls über derselben, arbeitet.
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Zweckmäßig kann die Regeleinrichtung 20 so ausgebildet sein, daß sie
sowohl Regelung über ein Sollwert-Band des Gesamtmassenstroms als auch über ein
Sollwert-Band des Arbeitsdruckes der Umwälzpumpe gestattet. Hierfür kann entweder
ein zusätzliches Paar von einstellbaren Sollwertgebern mit den zugeordneten Folgeeinrichtungen
vorgesehen sein, oder aber mit Vorzug eine einfache Umschalteinrichtung, die mit
einer Bereichs-Vergleichseinrichtung und gegebenenfalls einer Verhältnisbildungseinrichtung
zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen Regelbereich Rm des Gesamtmassenstroms
und Regelbereich Rp des Arbeitsdruckes der Umwälzpumpe zusammenwirkt. Solche Umschalteinrichtungen
für Bereichsumschaltung sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise im Messgerätebau
üblich. Auf diese Weise könnte mit der gleichen Regeleinrichtung 20 bzw. 20a, 20b,
vorausgesetzt sie wäre mit einer solcheh Bereichsumschalteinrichtung ausgerüstet,
sowohl mittels eines Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms oder aber - falls dies
günstiger erscheinen sollte - mittels eines Sollwert-Bandes des Arbeitsdruckes der
Umwälzpumpe, geregelt werden oder umgekehrt.
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Aus Fig. 4 ist weiterhin ersichtlich, daß sich die Umwälzpumpe mit
der flachsten Kennlinie nicht nur im Bereich hohen Gesamtmassenstroms, das heißt
beispielsweise bei besonders geringer Heizleistungsabnahme durch den Gesamtwärmeverbraucher,
als besonders günstig erweist, sondern auch über ihrem gesamten Kennlinienbereich.
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Dies ist neben den eingangs bereits beschriebenen Gründen ein weiterer
Grund, warum Umwälzpumpen mit flacher Druck-Massenstrom-Charakteristik zu bevorzugen
sind.
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Insgesamt gesehen ist hervorzuheben, daß die Erfindung, obgleich sie
lediglich im Zusammenhang mit der Messung des Gesamtmassenstroms und der Nutzung
eines Sollwert-Bandes des Gesamtmassenstroms erläutert und in den Ansprüchen definiert
ist, doch auch die Messung des Druckabfalls über der Umwälzpumpe und die Regelung
einer Heizungs- bzw. Kühlvorrichtung bzw. -anlage über ein Sollwert-Band dieses
Druckabfalls mitumfaßt, indem die Ansprüche für die Verwendung dieses Druckabfalls
über der Umwälzpumpe (des Arbeitsdruckes derselben) entsprechend so zu lesen sind,
daß immer geringer Gesamtmassenstrom hohen Arbeitsdruck der Umwälzpumpe und großer
Gesamtmassenstrom niedrigen Arbeitsdruck der Umwälzpumpe bedeutet.
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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 planungsmaßiger
als auch montage technischer 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 Wärme- bzw. Kälteerzeugers mit gerätemäßig gleichen
Mitteln mit den entsprechenden Vorteilen bezüglich Lagerhaltung, Gestehungspreis,
Montageaufwand etc. zu betreiben, sondern in allen Fällen auch hoch 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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