DE3538934A1 - Method for reducing a temperature level - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Absenkung eines Temperaturniveaus Method for lowering a temperature level
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Absenken eines Temperaturniveaus gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a method of lowering a temperature level according to the preamble of the main claim.
Es .sindiZentratltheizungsanlagen bekanntgeworden, bei denen eine Wärmequelle, zum Beispiel ein Umlaufwasserheizer oder Kessel, einen aus einer Vielzahl von Radiatoren oder Konvektoren bestehenden Heizkreis speist. Hierbei werden moderne Heizungsanlagen mit Absenk- und Normaltemperaturzeiten gefahren, wobei zum Beispiel Absenkperioden am Vormittag, am Nachmittag und in der Nacht vorliegen können. Diese Absenkwerte können gleich oder unterschiedlich sein, ebenso können die zwischen den Absenkperioden liegenden Hochtemperaturperioden gleich oder ungleich hoch in ihren Temperaturniveaus sein. Auch die Periodendauern für Absenkung und Hochtemperaturzeiten sind selten gleich. Geht nun eine Heizungsanlage von einem Hochtemperaturzustand in eine Absenkung über, so wird in der Regel der Sollwert der Vorlauftemperatur erniedrigt. Ist nun die folgende Absenkperiode relativ kurz, so wird im Rahmen des nunmehr für die Heizungsregelung geltenden neuen Sollwertes immer noch Energie zugeführt, wenn auch auf einem niedrigeren Niveau, wobei eventuell gar keine Energiezufuhr notwendig wäre, um unter Ausnutzung des Speichereffekts eine größtmögliche Energieeinsparung zu erzielen. Andererseits kann durch ein völliges Abschalten der Heizleistung an sich die Möglichkeit des Einfrierens ven Teilen der Zentralheizungsanlage an besonders ungeschützten Lagen auftreten.Centrifugal heating systems have become known in which one Heat source, for example a circulating water heater or boiler, one of a variety feeds existing heating circuit from radiators or convectors. Here are modern Heating systems with reduced and normal temperature times driven, for example Reduction periods in the morning, in the afternoon and at night can exist. These Reduction values can be the same or different, as can those between the high temperature periods lying equal or unequal in their temperature levels. Also the periods for lowering and high temperature times are rare same. Now goes a heating system from a high temperature state into a reduction, the setpoint of the flow temperature is usually humiliated. If the following reduction period is now relatively short, the the new setpoint that is now applicable to the heating control is still supplied with energy, albeit at a lower level, with possibly no energy input at all would be necessary in order to achieve the greatest possible energy savings while utilizing the storage effect to achieve. On the other hand, by switching off the heating output completely the possibility of freezing parts of the central heating system unprotected locations occur.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ohne Inkaufnahme einer Behaglichkeitseinbuße eine möglichst große Energieeinsparung bei Sollwert-Absenkungen bei einem Verbraucher zu erzielen. Diese Sollwert-Absenkung ist nicht auf eine Heizungsanlage beschränkt, ein in seinem Soll-Temperaturzustand variierender Verbraucher kann ebensogut ein Brauchwasserspeicher oder eine Fußboden-Strahlungsheizung sein.Accordingly, the present invention is based on the object without Acceptance of a loss of comfort with the greatest possible energy savings To achieve setpoint reductions in a consumer. This lowering of the setpoint is not limited to a heating system, one in its target temperature state Varying consumers can just as well be a domestic hot water tank or underfloor radiant heating be.
Die Lösung der Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins und zwei der Zeicnnung näher erläutert.The solution to the problem lies in the characteristic features of the The main claim and further developments of the invention are the subject of the subclaims respectively emerge from the following description, an embodiment of the invention with reference to Figures one and two of the drawing explained in more detail.
Es zeigen: Figur eins eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage und Figur zwei bis vier Diagramme.The figures show: FIG. One a schematic representation of a heating system and Figure two to four diagrams.
Bei der Zentral heizungsanlage 1 gemäß Figur eins ist eine Wärmequelle 2 in Gestalt eines gas- oder ölbeheizten Umlaufwasserheizers beziehungsweise Kessels oder elektischen Durchlauferhitzers beziehungsweise einer Wärmepumpe vorgesehen, die einen Wärmetauscher 3 aufweist, der innerhalb einer Brennkammer 4 angeordnet ist und dem das erwärmte Wasser der Zentral heizungsanlage über eine mit ei-nem Temperaturfühler 5 versehene Vorlaufleitung 6 abgeführt wird. Die Vorlaufleitung führt zu einem tiehrwege-Umschaltventil 14, das einen Stellmotor 15 aufweist, der über eine Stelleitung 16 mit der Steuerung 13 verbunden ist, an die sich zwei Verbraucher 8 und 9 anschließen, wobei der Verbraucher 8 aus einem Brauchwasserspeicher, der Verbraucher 9 aus einer Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Heizkörper oder einer Fußboden-Heizungsanlage besteht, von denen wenigstens einer innerhalb eines Raumes 10 angeordnet ist, in dem ein RaumtemperaturfLihler 11 vorhanden ist, der über eine Meßleitung 12 mit einer zentralen Steuer- beziehungsweise Regeleinheit 13 verbunden ist.In the central heating system 1 according to Figure one is a heat source 2 in the form of a gas or oil heated circulating water heater or boiler or electrical water heater or a heat pump provided, which has a heat exchanger 3 which is arranged within a combustion chamber 4 and to which the heated water from the central heating system has a with one Temperature sensor 5 provided flow line 6 is discharged. The supply line leads to a low-way switching valve 14, which has a servomotor 15, the is connected via a control line 16 with the controller 13, to which two consumers Connect 8 and 9, the consumer 8 from a domestic hot water tank, the Consumer 9 from a large number of parallel and / or series-connected radiators or an underfloor heating system, at least one of which is inside a room 10 is arranged in which a room temperature sensor 11 is present, the Via a measuring line 12 with a central control or respectively Control unit 13 is connected.
Rücklaufseitig sind die beiden Verbraucher 8 oder 9 - es können mehr als zwei Verbraucher sein -an eine Rücklaufleitung 17 angeschlossen, in der eine von einem Antriebsmotor 18 antreibbare Umwälzpumpe 19 vorhanden ist, die ihrerseits rücklaufseitig mit dem Wärmetauscher 3 verbunden ist. In der Rücklaufleitung 17 ist ein Rücklaufteperaturfühler 20 angeordnet, der über eine Meßleitung 21 gleichermaßen mit der Steuerung 13 verbunden ist. Weiterhin ist ein Brauchwasser-Temperaturfühler 22 im Brauchwasserteil des Verbrauchers 8 vorgesehen, der über eine Meßleitung 23 mit der Steuer-und Regeleinheit 13 verbunden ist, die ihrerseits Sollwertgeber 24 und 25 fUr die angeschalteten Verbraucher aufweist. Weiterhin weist die Steuer- und Regeleinheit eine Schaltuhr 26 auf. Den Verbraucher 8 durchsetzt eine Zapfwasserleitung , die vorlaufseitig des Brauchwasserspeichers von einem Zapfventil 27 beherrscht ist.The two consumers 8 or 9 are on the return side - they can do more Be as two consumers - connected to a return line 17, in which one by a drive motor 18 drivable circulation pump 19 is present, which in turn is connected to the heat exchanger 3 on the return side. In the return line 17 a return temperature sensor 20 is arranged, which via a measuring line 21 equally is connected to the controller 13. There is also a domestic water temperature sensor 22 is provided in the domestic water part of the consumer 8, which via a measuring line 23 is connected to the open-loop and closed-loop control unit 13, which in turn has setpoint generators 24 and 25 for the connected consumers. Furthermore, the tax and control unit a timer 26. The consumer 8 passes through a tap water line , which is dominated by a nozzle 27 on the supply side of the domestic hot water tank is.
An die Steuer- und Regeleinheit 13 ist Uber eine Leitung 28 ein Außentemperaturfühler 29 angeschlossen, ferner über eine Stelleitung 30 ein elektromagnetischer Antrieb 31 eines Magnetventils 32, das eine Gaszuleitung 33 zu einem den Wärmetauscher 3 beheizenden Gasbrenner 34 beherrscht.An outside temperature sensor is connected to the control and regulation unit 13 via a line 28 29 connected, furthermore an electromagnetic drive via a control line 30 31 a solenoid valve 32, which is a gas supply line 33 to a heat exchanger 3 heating Mastered gas burner 34.
Die Arbeitsweise der Steuer- und Regeleinheit 13 wird nun anhand der Diagramme der Figur zwei näher erläutert.The operation of the control and regulating unit 13 is now based on the Diagrams of Figure two explained in more detail.
Die Figur zwei zeigt eine Kurve 31, die ein erstes hochliegendes Niveau 32, ein zweites im Zeitpunkt to hieran anschließendes tiefes Niveau 33 und ein zum Zeitpunkt tl ansteigendes, aber nicht ganz auf die Höhe des ersten Niveaus steigendes Niveau 34 aufweist. Weiterhin ist ein unter allen Niveaus liegendes weiteres Niveau 35, was konstant angenommen ist und einen Frostschutz bedeutet, eingezeichnet.Figure two shows a curve 31, which is a first high level 32, a second low level 33 following this at time to and a to Time tl rising, but not quite rising to the height of the first level Level 34. Furthermore, there is another level below all levels 35, which is assumed to be constant and means frost protection, is shown.
Vor einem ersten Zeitpunkt to herrscht gemäß dem Kurventeil 32 ein erster Raumtemperatur-Sollwert $) Soll 1, an den sich zwischen den Zeitpunkten to und tl ein um wenigstens d 9 (z. B. 3 Kelvin) niedriger liegendes zweites Raumtemperaturniveau v Soll 2 gemäß dem Kurventeil 33 anschließt, woran sich ab dem Zeitpunkt tl ein gegenüber dem eben geltenden Raumtemperatur-Sollwert erhöhtes Temperaturniveau R Soll 3 gemäß dem Kurventeil 34 anschließt. Es muß verhindert werden, daß ein hiervon abweichender weiterer Raumtemperatur-Sollwert v R Soll 4 nicht unterschritten wird, um zu gewährleisten, daß auf keinen Fall Teile der Heizungsanlage bei extremen Bedingungen einfrieren (Dauer der Absenkung über ein Wochenende bei erheblichen Minus-Außentemperaturgraden).According to curve part 32, there is a first point in time to first room temperature setpoint $) Setpoint 1, to which between the times to and tl a second room temperature level that is at least d 9 (e.g. 3 Kelvin) lower v Soll 2 is connected according to the curve part 33, which is followed by a from time tl higher temperature level R compared to the currently applicable room temperature setpoint Should 3 follow the curve part 34. One of these must be prevented further deviating room temperature setpoint v R setpoint 4 is not undershot, to ensure that no way Parts of the heating system freeze in extreme conditions (duration of the reduction over a weekend at significant minus outside temperatures).
Soll beispielsweise nach dem Schlafengehen der Benutzer eines Einfamilienhauses zum Zeitpunkt to die Raumtemperatur zur Nacht abgesenkt werden, wobei diese Nachtabsenkung länger als drei Perioden T des Gebäudes dauert, so wird die erfindungsgemäße Sparabsenkung eingeleitet.Should, for example, be the user of a single-family house after going to bed at the time to the room temperature can be lowered at night, this night reduction lasts longer than three periods T of the building, the inventive savings reduction initiated.
Das bedeutet, daß zum Zeitpunkt to der Brenner erlischt, die Umwälzpumpe abgeschaltet wird und das Mischventil zugefahren wird, so daß der zugehörige Verbraucher, nämlich die Heizungsanlage, von der Zufuhr warmen Wassers abgetrennt wird. Hiermit wird eine möglichst effektive Energieeinsparung erreicht, da nunmehr der Raumtemperatur-Istwert schnell auf den jetzt geltenden Raumtemperatur-Sollwert 2 R Soll 2 absinkt. Dieser Wert gilt nunmehr als Vorgabe für die weitere Steuerung und Vorlauftemperaturregelung der Heizungsanlage, nach Erreichen des neuen Temperatur-Sollwertes und dessen Unterschreiten wird die Heizungsanlage unter Wiederanspringen des Brenners, öffnen des Mischers und Anlaufen der Pumpe auf den Sollwert v R Soll 2 geregelt. Im Zeitpunkt tl, meistens zum Aufstehen am frühen Morgen, wird die Heizungsanlage wieder auf den dann geltenden neuen Raumtemperatur-Soll -wert angehoben.This means that at time to the burner goes out, the circulation pump is switched off and the mixing valve is closed so that the associated consumer, namely the heating system, from the supply of warm water is disconnected. Herewith the most effective possible energy saving is achieved because the actual room temperature is now the same quickly drops to the room temperature setpoint 2 R setpoint 2 that is currently in effect. This The value is now the default for further control and flow temperature regulation the heating system, after reaching the new temperature setpoint and falling below it If the heating system starts up again and the burner starts up again, the mixer opens and starting the pump to the setpoint v R setpoint 2 regulated. At the time tl, mostly to get up early in the morning, the heating system is back to the then applicable new room temperature setpoint raised.
Liegt die Dauer der Absenkperiode ) R Soll 2 zwischen den Zeitpunkten to und tl kleiner als drei Periodendauern T des Gebäudes oder beträgt der Absenkbetrag weniger als} (z.B 3 Kelvin), &o wird eine normale Absenkung ohne Sparabschaltung von der Steuerung gefahren. Die Ermittlung dieser Werte ist bei Verwendung eines Mikroprozessors mit entsprechenden Speichern im Rahmen der Steuer- und Regeleinheit 13 ohne weiteres möglich, da die Vorgabe der Sollwertgeber 24 oder 25 und die Schalteinstellungen der Schaltuhr 26 gespeichert und abgefragt werden können. Damit hat der Mikroprozessor die entsprechenden Programmwerte vorgegeben.If the duration of the reduction period lies) R target 2 between the points in time to and tl less than three periods T of the building or is the reduction amount less than} (e.g. 3 Kelvin), & o becomes a normal reduction without an economy switch-off driven by the control. The determination of these values is when using a Microprocessors with corresponding memories within the control and regulation unit 13 easily possible, since the specification of the setpoint generator 24 or 25 and the switching settings the timer 26 can be stored and queried. So the microprocessor has the corresponding program values are specified.
Wie die Figur drei ausweist, kann bei einem Absenken der Heizungsanlage von einem Raumtemperatur-Sollwert R Soll 5 gemäß dem Kurven zug 36 der Kurve 37 auf ein tieferes Sollwert-Niveau 38 gemäß der Kurve ) R Soll 6 so verfahren werden, daß zunächst der Brenner gemäß der Kurve 39 zum Zeitpunkt to abgeschaltet wird und daß die Pumpe für einen gewissen Kurvenzug 40 bis zu einem Zeitpunkt t6 weiterläuft. Damit soll sichergestellt werden, daß die noch in der Heizungsanlage gespeicherte Wärme (Kesselinhalt und Kohrinhalt) auf das Gebäude übertragen wird.As the figure shows three, when the heating system is lowered from a room temperature setpoint R Soll 5 according to the curve train 36 of the curve 37 to a lower setpoint level 38 according to the curve) R setpoint 6 should be proceeded as follows: that first the burner is switched off according to curve 39 at time to and that the pump continues to run for a certain curve 40 up to a point in time t6. This is to ensure that the stored in the heating system Heat (boiler content and content) is transferred to the building.
Erst wenn der Istwert der Vorlauftemperatur nicht mehr über dem Raumtemperatur-Istwert liegt, ist der Zeitpunkt t6 erreicht, und auch die Pumpe wird abgeschaltet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur zwei ist vorgesehen, daß die Anlage auf jeden Fall einen Frostschutz aufweist. Das bedeutet, daß bei Unterschreiten der Vor-, Rücklauf- oder Raumtemperatur unter den Wert 2 R Soll 4 der Kurve 35 in Figur zwei auf jeden Fall nachgeheizt wird. Das bedeutet, daß beispielsweise zum Zeitpunkt t7 die Pumpe wieder einschaltet und zum kurz danachliegenden Zeitpunkt t8 auch der Brenner geschaltet wird. Der Heizungsanlage wird so viel Wärme zugefuhrt, daß die Stütztemperatur gemäß der Linie 35 in jedem Fall erhalten wird. Somit kann es im Verlauf der Absenkperiode J R Soll 6 einige Zuführungszeiten von Energie durch die Wärmequelle geben.Only when the actual value of the flow temperature is no longer above the actual room temperature time t6 is reached and the pump is also switched off. at to the Embodiment of Figure two is provided that the System definitely has frost protection. This means that if the value falls below the flow, return or room temperature below the value 2 R setpoint 4 of curve 35 in Figure two is definitely reheated. This means that, for example, to Time t7 switches the pump on again and at the time shortly thereafter t8 the burner is also switched. So much heat is supplied to the heating system, that the support temperature according to line 35 is obtained in each case. Thus can it in the course of the reduction period J R Soll 6 through some supply times of energy give the heat source.
Die Figur vier nimmt auf einen anderen möglichen Fall Bezug. Hierbei sind Brenner und Pumpe gemäß den Kurvenzügen 41 und 42 in Betrieb, und der Raumtemperatur-Istwert befindet sich gemäß der Kurve 43 über dem gerade zu diesem Zeitpunkt geltenden Raumtemperatur-Sollwert 44 gemäß der Kurve IP R Soll2.Da der Rechner in der Steuer-und Regeleinheit 13 mühelos erkennen kann, daß der Sollwert vom Istwert bereits Uberschritten ist, kann er ein sofortiges Abschalten des Brenners im Zeitpunkt t2 veranlassen und damit sicherstellen, daß Raumtemperatur-Soll- und -Istwert zum Zeitpunkt to, also der beginnenden Sollwert-Absenkung, gleich sind. Hierzu kann es zweckmäßig sein, die Pumpe gemäß der Kennlinie 42 bis zum Zeitpunkt to weiterlaufen zu lassen, um die Speicherkapazität der Heizungsanlage auszunutzen. Der Raumtemperatur-Istwert wird weiter sinken, die Steuerung geht in die Sparabsenkung durch Ausschalten sowohl des Brenners und der Pumpen und Schließen des Mischers, soweit vorhanden. Dieser Zustand dauert so lange, bis im Zeitpunkt t3 die Stütztemperatur gemäß dem jetzt geltenden Sollwert R R SollZim Kurvenzug 44 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Brenner gemäß der Kurve 41 ein, ganz kurz vorher hat zum Zeitpunkt t4 die Pumpe eingeschaltet.Figure four refers to another possible case. Here burner and pump are in operation according to curves 41 and 42, and the actual room temperature is located according to the curve 43 above the room temperature setpoint currently applicable at this point in time 44 according to the curve IP R Soll2.Das the computer in the control and regulation unit 13 effortlessly can recognize that the setpoint has already been exceeded by the actual value, he can a Initiate immediate shutdown of the burner at time t2 and thus ensure that the room temperature setpoint and actual value at time to, i.e. the start of the setpoint reduction, are the same. For this purpose, it can be useful to operate the pump according to the characteristic curve 42 to to the Time to continue running in order to reduce the storage capacity of the heating system. The actual room temperature will continue to decrease Control goes into economy reduction by switching off both the burner and the Pumping and closing the mixer, if available. This state lasts so long until at time t3 the support temperature according to the now applicable setpoint R R SollZim Curve 44 is reached. At this point the burner switches according to the curve 41 on, very shortly beforehand, the pump switched on at time t4.
Aus sicherheitstechnischen Gründen muß zuerst die Pumpe laufen, bevor die Wärmequelle in Betrieb geht. Nunmehr wird die Vorlauf- oder Rücklauftemperatur der Heizungsanlage nach dem geltenden Sollwert ) R Soll 2 gemäß dem Kurvenzug 44 geregelt. Findet etwa zum Zeitpunkt t9 ein überschwingen des Raumtemperatur-Istwerts über den Raumtemperatur-Sollwert statt und ist zum Zeitpunkt t5 bereits eine Temperaturanhebung für die Heizungsanlage geplant, bleiben Brenner und Pumpe von der Regeleinheit 13 weiter in Betrieb, da für den Rechner vorauszusehen ist, daß aufgrund des baldfolgenden Anhebebefehls ohnehin Betrieb für die Wärmequelle notwendig ist.For safety reasons, the pump must first run before the heat source goes into operation. The flow or return temperature is now set of the heating system according to the applicable setpoint) R Soll 2 according to curve 44 regulated. At about time t9, the actual room temperature value overshoots takes place above the room temperature setpoint and is already a temperature increase at time t5 planned for the heating system, the burner and pump remain from the control unit 13 continue to operate, since it can be foreseen for the computer that due to the soon-to-follow Raise command anyway operation for the heat source is necessary.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, unter maximaler Ausnutzung der Möglichkeiten der Energieersparnis ohne Behaglichkeitseinbuße für die Bewohner des beheizten Gebäudes die Heizungskosten zu minimieren.Due to the method according to the invention, it is possible under a maximum Utilization of the possibilities of energy saving without loss of comfort for the residents of the heated building to minimize heating costs.
Die Erfindung ist auch auf das Aufheizen oder Absenken von anderen Verbrauchern wie Fußbodenheizungsanlagen oder Brauchwasserspeicher anwendbar.The invention is also applicable to the heating or lowering of others Applicable to consumers such as underfloor heating systems or domestic hot water storage tanks.
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