DE3537104C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur einer Zentralheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Solche Steuerverfahren sind bekanntgeworden, in Form von außentemperaturabhängigen Vorlauftemperatursteuerungen. Hierbei wird in Form einer Heizkurve ein von der Außen­ temperatur abhängiger beziehungsweise geführter Sollwert vorgegeben, nachdem die Vorlauftemperatur nachgesteuert wird. Die Form der Heizkurven liegt entweder geräteab­ hängig fest oder kann bestenfalls parallel verschoben oder in ihrer Steilheit gedreht werden. Ist die Heizkurve bezüglich der Auslegung der Heizungsanlage falsch, wird das Ergebnis der außentemperaturabhängigen Vorlauftempe­ ratur den Benutzer nicht befriedigen.

Auch eine Vorlauftemperaturregelung oder eine Raumtempe­ raturregelung hilft hier nicht weiter, da hier besten­ falls ein Testraum erfaßt wird und die Einflüsse der Steuerung auf die übrigen Räume einer Wohnung oder eines Hauses nicht erfaßt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine mehr oder weniger zufällig gewählte Heizkurve nach Erreichen eines statio­ nären Zustandes korrigiert werden kann im Sinne einer Optimierung und weitestgehenden Anpassung an die Wünsche des Benutzers, wobei diese Optimierung oft fortlaufend sein kann.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Weitere verfahrensmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nach­ folgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbei­ spiel anhand der Figuren eins bis drei der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Zentralheizungsan­ lage und

Fig. 2 und 3 Diagramme.

In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen je­ weils die gleichen Einzelheiten.

Eine Zentralheizungsanlage 1 weist eine Wärmequelle 2 in Form eines Umlaufwasserheizers oder Kessels auf, der mit Gas oder Öl beheizt sein kann, jedenfalls ein von einem Stellglied 3 beherrschtes Brennstoffventil aufweist, das eine Brennstoffleitung zu einem nicht weiter darge­ stellten Brenner freigibt. Der Brenner beheizt einen Wärmetauscher, dem Wasser über eine Vorlaufleitung 5 ab­ geführt werden kann, die über einen Vorlauftemperatur­ fühler 6 Heißwasser an eine Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Radiatoren, Konvektoren oder Fußboden­ heizungsabschnitte oder ein Gemisch von allen dreien ab­ gibt, wobei diese insgesamt als wärmeabgebendes Element 7 dargestellt sind. Jedem Raum 8 der zu beheizenden Wohnung oder des zu beheizenden Hauses ist ein solches wärmeab­ gebendes Element zugeordnet. Weiterhin ist in dem Raum ein Raumtemperaturfühler 9 vorhanden, der über eine Meß­ leitung 10 auf eine Steuereinrichtung 11 geschaltet ist, auch der Vorlauftemperaturfühler 6 ist über eine Leitung 12 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Rücklaufseitig sind alle wärmeabgebenden Elemente 7 mit einer Rücklauf­ leitung 13 verbunden, in der eine von einem Motor 14 an­ getriebene Umwälzpumpe 15 angeordnet ist, die das Wasser zurück in den Kessel pumpt. Der Motor 14 ist über eine Versorgungsleitung 16 mit der Steuereinrichtung 11 ver­ bunden. Auch das Stellglied 3 ist über eine elektrische Stelleitung 17 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden, die einen Sollwert-Einsteller 18 und eine Zeituhr 19 aufweist. Weiterhin ist ein Außentemperaturfühler 20 vor­ handen, der über eine Meßleitung 21 mit der Steuerein­ richtung 11 verbunden ist. Der Raumtemperaturfühler 9 wird dem Raum 8 zugeordnet, der dem darzustellenden Steuerverhalten am meisten repräsentativ zuzuorden ist. Das wird der Raum sein, in dem der Benutzer sich am mei­ sten aufhält. Das Diagramm der Figur zwei zeigt eine er­ ste zufällig eingestellte Heizkurve 31, die beispiels­ weise vom Installateur der Heizungsanlage am Einsteller 18 vorgegeben wurde. Von dieser Heizkurve sind weder ihre Steilheit noch ihre Lage bezüglich der Koordinaten, noch ihre Krümmung exakt bekannt und auch nicht wesent­ lich.

In der Abszisse ist die Außentemperatur in °C, in der Ordinate die Vorlauftemperatur gleichfalls in °C darge­ stellt. Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, daß nicht unbedingt die Vorlauftemperatur gesteuert wer­ den muß, von dem Heizmittel kann ebensogut die Rücklauf­ temperatur, die Differenztemperatur über den Heizkörper oder davon abgeleitete Temperaturen gesteuert werden.

Nach Maßgabe der Heizkurve 31 ergibt sich bei einer ge­ rade herrschenden Außentemperatur ϑa im Punkt 32 über den Heizkurvenpunkt 33 ein Vorlauftemperatur-Istwert 34. Aufgrund des über den Einsteller 18 oder einen anderen Einsteller vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwerts 35, der dem Koordinaten-Nullpunkt entspricht, ergibt sich somit bei einer herrschenden Außentemperatur ϑa und der Lage der Heizkurve der Vorlauftemperatur-Istwert 34 und damit ein Raumtemperatur-Istwert 36.

Für die weitere Betrachtungsweise ist angenommen, daß der Raumtemperatur-Istwert zwischen Grenzen 37 und 38 im Minimum und Maximum schwanken darf. Liegt er innerhalb des Bereichs, dann wird der Raumtemperatur-Sollwert un­ verändert gelassen, auf den Fall, daß er außerhalb dieser Grenze liegt, wird später noch zurückgekommen. Die Raum­ temperatur 36 liegt auf einer Achse 39, die unter 45° zu den beiden Koordinaten liegt. Für den Fall, daß sich der, wie eben beschrieben, eingestellte Raumtemperatur-Istwert 36 mit den Bedürfnissen des Benutzers deckt, wird nichts veranlaßt, die Steuerung beharrt im stationären Zustand, nachdem sie sich auf diesen eingeschwungen hat.

Für den Fall, daß der sich einstellende Raumtemperatur- Istwert von den Bedürfnissen des Benutzers abweicht, be­ tätigt der Benutzer den Freigabeknopf 22, der eine selbsttätige Optimierung auslöst. Eine Freigabe dieser Optimierung kann aber nur dann erfolgen, wenn sich ein für die Optimierung günstiger Zustand eingestellt hat, der dadurch definiert ist, daß sich die auf die Raum­ temperatur Einfluß nehmenden Größen wie Außentemperatur, Vorlauftemperatur und Raumtemperatur für eine gewisse Zeit, nämlich mindestens T oder mehr sich nicht außer­ halb vorgegebener Grenzen geändert haben. Für die Außen­ temperatur bedeutet das, daß diese so tief ist, daß die Heizung des Gebäudes nur von ihr abhängt, für die Vor­ lauftemperatur bedeutet das, daß sie oberhalb der Raum­ temperatur liegt und unterhalb der maximalen Vorlauftem­ peratur und für die Raumtemperatur, daß sie innerhalb des Grenzbereiches zwischen den Grenzen 37 und 38 gele­ gen hat. Bei der Freigabe der Optimierung wird der vor­ her geltende ursprüngliche Sollwert gemäß der Kurve 31 und der Außentemperatur ϑa beibehalten und die Raumtem­ peratur überwacht. Wenn sich die Raumtemperatur eine Zeitlang (zum Beispiel T) nicht geändert hat (36), wird diese als Fußpunkt der Kurve 40 genommen, welche ebenso durch den ursprünglichen Sollwert 33 geht. Hierbei ist es möglich, daß die Formgebung der Kurve 40 gleich ist wie die der Kurve 31, sie kann auch geändert werden. Es exi­ stieren hierzu Vorschläge gemäß älteren Patentanmel­ dungen, die auf die Form und Ausbildung dieser Kurven eingehen. Bei dieser Gelegenheit soll auch erwähnt wer­ den, daß der Raumtemperatur-Istwert 36 nicht nur unter­ halb des Raumtemperatur-Sollwertes liegen kann, sondern auch ebensogut darüber. Somit wird die Kurve 31 nach Optimierungsfreigabe in eine neue Kurve 40 korrigiert, die nun den Sollwert für die Vorlauftemperatursteuerung liefert. Es ist nun möglich, eine fortlaufende Korrektur in einstellbaren Zeitabständen vorzunehmen oder diese nur auf Wunsch weiterhin geschehen zu lassen. Bei Auf­ treten von Störgrößen, wie beispielsweise Umschalten des Kessels 2 von der Heizungsanlage auf einen Brauchwasser­ bereiter zu dessen Aufladung, wird die Optimierung wie­ der so lange gesperrt, bis das Steuersystem in einen stationären Zustand erneut übergegangen ist. Ebensogut könnte man daran denken, die Brauchwasserbereitung für diese Zeiten zu sperren.

Die Figur drei zeigt nun das Beispiel, wenn nach erfolg­ ter erster Einstellung aufgrund des ursprünglichen Soll­ wertes der Kurve 31, diese zu einem Raumtemperatur-Ist­ wert führt, der außerhalb der Grenze 37 oder 38 liegt, wobei belanglos ist, ob der sich einstellende Raumtempe­ ratur-Istwert sehr viel größer als der Maximumwert 37 oder sehr viel kleiner als der Minimumwert 38 ist. Im Ausführungsbeispiel liegt der Raumtemperatur-Istwert 41 oberhalb der Maximalgrenze 37. Bei einer so großen Ziel­ steuerung ist es nun nicht mehr möglich, nach dem bisher beschriebenen Verfahren den Istwert deckungsgleich zum Sollwert zu bringen, vielmehr ist jetzt eine Verschiebung des Raumtemperatur-Sollwerts nötig. Dieser wird vom Wert 35 in Figur zwei auf einen tieferen Wert heruntergenom­ men, der nur innerhalb der Grenzen 37 bis 38 liegen muß, aber mit Sicherheit tiefer liegt als der ursprüngliche Raumtemperatur-Sollwert. Danach läuft das Korrekturver­ fahren, wie in Figur zwei beschrieben, an. Liegt nach der ersten Korrektur der sich nun ergebende Raumtemperatur- Istwert innerhalb des Bereiches 37 bis 38, kann durch eine zweite Korrektur die Regelabweichung der Raumtempe­ ratur zu Null geführt werden. Liegt der Raumtemperatur- Istwert nach der ersten Korrektur immer noch außerhalb des gewünschten Bereiches, so muß weiter durch Vorgeben eines anderen Raumtemperatur-Sollwertes korrigiert wer­ den, bis der Istwert in den Bereich zwischen 37 und 38 hineinkommt und dann automatisch korrigiert wird.

Als Alternative wäre aber auch möglich, statt einer Korrektur des Raumtemperatur-Sollwertes den Vorlauftem­ peratur-Sollwert zurückzunehmen. Das empfiehlt sich dann, wenn ohnehin eine Vorlauftemperaturregelung bei der Heizungsanlage vorhanden ist. Damit wird von der ursprüng­ lichen Vorlauftemperatur gemäß dem Punkt 33 der Sollwert auf einen neuen Punkt 42 korrigiert und dieser Punkt von der Vorlauftemperaturregelung weiter festgehalten. Dieser neue Sollwert, beziehungsweise der damit möglichst iden­ tische Istwert, führt dann automatisch zu einem tieferen Raumtemperatur-Istwert. Liegt dieser sich dann neu er­ gebende Raumtemperatur-Istwert wieder innerhalb des Be­ reiches zwischen den Punkten 37 und 38 auf der Geraden 39, so führt eine erneute Optimierung zur Angleichung zwi­ schen Raumtemperatur-Ist- und -Sollwert.

Es ist möglich, eine Störmeldung insoweit vorzusehen, als daß, wenn nach Ablauf mehrerer Zeitkonstanten eine Ausgleichung nicht stattgefunden hat, eine Fehlermeldung erscheint, daß irgendwo in der Heizungsanlage oder in ihrer Steuerung ein unerwünschter Zustand vorhanden ist. Der könnte beispielsweise in einem geöffneten Fenster oder in geschlossenen Thermostatventilen liegen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Steuern einer Temperatur einer Zentralheizungsanlage mit wenigstens einem wär­ meabgebenden Element und einer Wärmequelle, die über Leitungen miteinander verbunden sind, in erster Abhängigkeit von einer Außentemperatur nach einer Heizkurve, die den Sollwert vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Sollwert nach Erreichen eines stationären Zustandes bei Vor­ handensein eines innerhalb vorgebbarer Toleranzen liegenden Raumtemperatur-Istwertes korrigiert wird, indem eine neue Heizkurve durch die Punkte des Raumtemperatur-Istwertes und des ursprünglichen Heizkurven-Sollwertes gelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegenden Raumtemperatur-Istwert erst der Raumtemperatur-Sollwert nachgestellt wird und dann eine neue Heizkurve durch die Punkte des Raumtemperatur-Istwertes und des ursprüng­ lichen Heizkurven-Sollwertes gelegt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegenden Raumtemperatur-Istwert zu­ nächst bei einer Vorlauftemperaturregelung der Vorlauftemperatur-Sollwert nachgestellt wird und dann eine neue Heizkurve durch die Punkte des Raumtemperatur-Istwertes und des ursprüng­ lichen Heizkurven-Sollwertes gelegt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Zustand definiert ist, dadurch daß die Ände­ rungen des Raumtemperatur-Istwertes nicht größer als derjenige Wert sind, der gerade noch vom Raumtemperatur-Istwert-Aufnehmer auflösbar ist, und daß der Zustand länger als eine Zeitkon­ stante T der Heizungsanlage angedauert hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob die maßgebenden Kriterien für das Einschwin­ gen in den stationären Zustand sich innerhalb vorgebbarer Grenzen befindet (Vorlauftemperatur größer Minimaltemperatur der Wärmequelle und kleiner Maximaltemperatur der Wärmequelle, Außentemperatur sehr viel kleiner als die Vorlauf­ temperatur und die Raumtemperatur und die Raum­ temperatur größer als die Minimumraumtemperatur und kleiner als die Raummaximumtemperatur).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert- Korrektur abgebrochen wird nach einem manuellen Eingriff oder einer sonstigen Störung (Brauchwasserbereiter-Aufladung).