DE3615253A1 - Verfahren zur raumtemperaturregelung und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Raumtem­ peraturregelung, bei dem dem Raum Wärme unter dem Einfluß eines Thermostaten, insbesondere eines Thermostatventils einer Warmwasser-Heizungsanlage, zugeführt wird und der aktuelle Sollwert von einem für den Aufenthalt einer Person eingestellten Tages-Sollwert durch Zufuhr von elektrischer Leistung zu einem dem Thermostatfühler zuge­ ordneten Heizwiderstand auf einen gegenüber dem Eigen- Sollwert des Thermostaten verminderten Sollwert absenkbar ist, und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus DE-OS 22 53 511 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem die Fühler von Thermostatventilen einer Warmwas­ ser-Heizungsanlage durch Heizwiderstände beheizbar sind, um auf diese Weise eine sogenannte Nachtabsenkung zu erzielen, wodurch die Raumtemperatur während der Nacht­ zeit auf einen geringeren Wert als den Tages-Sollwert reduziert wird. Der Tages-Sollwert des jeweiligen Raumes entspricht dem Eigen-Sollwert des Thermostatventils, der sich durch Einstellen eines Drehgriffs wählen läßt. Die Heizwiderstände werden durch Schalter gesteuert, die mittels einer Synchronuhr betätigbar sind. An einem Transformator mit mehreren Abgriffen an der Sekundärseite stehen mehrere Spannungen zur Verfügung. Daher kann jedem Heizwiderstand eine elektrische Leistung zugeführt werden, die von den anderen Heizwiderständen unterschiedlich ist. Damit ergeben sich unterschiedlich große Absenkungen des Sollwerts während der Nachtstunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiter zu bilden, daß sich neuartige Regelungsmöglichkeiten ergeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eigen-Sollwert des Thermostaten um einen vorgegebenen Betrag über dem Tages-Sollwert liegt und dem Heizwider­ stand auch tagsüber elektrische Leistung zugeführt wird, so daß sich der Tages-Sollwert aus der Einstellung am Thermostaten und der Beheizung des Thermostatfühlers ergibt, und daß zur Erzielung einer Regelcharakteristik mit erhöhtem Sollwert die zugeführte elektrische Leistung reduziert wird.

Da der Tages-Sollwert, also der vom Raumbenutzer während der normalen Tageszeit gewünschte Sollwert, unter dem Eigen-Sollwert des Thermostaten liegt, der sich aufgrund seiner konstruktiven Daten (beispielsweise aufgrund der Vorspannung einer Sollwertfeder) ergibt, benötigt man eine Beheizung des Thermostatfühlers durch den Heizwider­ stand nicht nur bei der Nachtabsenkung, sondern auch zur Erzielung des normalen Tages-Sollwerts. Hierdurch ist die Voraussetzung gegeben, daß der aktuelle Sollwert nicht nur abgesenkt, sondern auch angehoben werden kann. Dies geschieht durch Reduzierung der elektrischen Lei­ stung. Hierdurch ergibt sich eine Reihe von neuen Rege­ lungsmöglichkeiten, wie weiter unten noch erläutert wird. Vorzugsweise ist die elektrische Leistung im Tagesbetrieb so bemessen, daß der Tages-Sollwert 1° bis 3°C, vorzugs­ weise etwa 2°C, unter dem Eigen-Sollwert des Thermostaten liegt. Diese Spanne steht dann auch für Erhöhungen des aktuellen Sollwerts zur Verfügung.

Günstig ist es, wenn bei einer Anderung des aktuellen Sollwerts von einem ersten auf einen zweiten Wert die elektrische Leistung gleitend längs einer Rampenfunktion geändert wird. Die gleitende Änderung kann kontinuierlich oder in kleinen Stufen erfolgen. Damit ergeben sich für den Benutzer keine unangenehmen Temperatursprünge. Außer­ dem erhält man eine gute Strömungsverteilung.

Insbesondere in der Aufwärmungsphase des Raumes sollte der aktuelle Sollwert gleitend angehoben werden. Die Rampenneigung wird mit Bezug auf die Trägheitseigenschaf­ ten des zu beheizenden Raumes und des zugehörigen Heizkörpers gewählt. Wenn bei mehreren Thermostatventilen gleichzeitig der aktuelle Sollwert gleitend erhöht wird, besteht keine Gefahr, daß diese Ventile sofort vollständig öffnen und dadurch die bedarfsrichtige Verteilung des Heizwassers gestört wird. Dies ist besonders wichtig bei einer Fernheizung, bei der die Abrechnung nach Kubik­ meter erfolgt.

Mit Vorzug ist dafür gesorgt, daß der aktuelle Sollwert mit Abstand vor einem Zeitpunkt, an dem die Benutzung des Raumes zu erwarten ist, angehoben und mit Abstand nach diesem Zeitpunkt allmählich wieder auf den Tages- Sollwert zurückgeführt wird. Eine solche zeitweilige Sollwert-Erhöhung wärmt den Raum vor und stellt genügend Wärmeenergie zur Verfügung, damit die Kälteabstrahlung von den noch kalten Wänden, die in der Nacht abgekühlt sind, sich nicht unangenehm bemerkbar macht. Die allmäh­ liche Senkung des aktuellen Sollwerts geschieht für die Benutzer nahezu unmerklich.

Eine besondere Komfortregelung ergibt sich, wenn der aktuelle Sollwert in den Abendstunden gleitend bis auf einen konstant bleibenden erhöhten Sollwert angehoben wird. Wenn nämlich der Raumbenutzer in den Abendstunden keinerlei Arbeit mehr verrichtet, sondern nur ruhig und entspannt sitzt, wird diese Temperaturerhöhung als beson­ ders angenehm empfunden.

Eine ganz wichtige Regelmöglichkeit besteht darin, daß zur Korrektur des Proportionalband-Fehlers des Thermo­ staten der Sollwert in Abhängigkeit von der Außentempe­ ratur geändert wird. Je tiefer die Außentemperatur und je größer daher die Durchflußmenge, umso größer ist auch die Regelabweichung eines Proportionalventils. Dieser Fehler läßt sich auf diese Weise erstmals automatisch korrigieren.

Eine besonders einfache Anderung der elektrischen Lei­ stung erhält man dadurch, daß der Heizwiderstand intermit­ tierend mit Strom beschickt und zur Anderung des aktuel­ len Sollwerts das Puls-Pausen-Verhältnis des Stroms geän­ dert wird. Man kann verhältnismäßig lange Takt- und Pau­ senzeiten anwenden, da die Trägheit des Thermostatfühlers für eine gute Mittelwertbildung sorgt.

In manchen Fällen ist es empfehlenswert, daß während der Zeit der Strombeschickung der Spannungsabfall an einem von diesem Strom durchflossenen Widerstand gemessen und ein Fehlersignal abgegeben wird, wenn der Spannungs­ abfall unter einen unteren Grenzwert fällt oder über einen oberen Grenzwert steigt. Auf diese Weise kann ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung im Bereich des Heiz­ widerstandes rechtzeitig festgestellt werden.

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit Thermostaten, insbesondere Thermostatventilen, deren Fühler je ein Heizwiderstand zugeordnet ist und die einen einstellbaren Eigen-Sollwert haben und mit die Zufuhr elektrischer Leistung zu den Heizwiderständen steuernden Steuerelementen, die in Abhängigkeit von einem in einer Zentrale gespeicherten Sollwertprogramm beeinflußbar sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale ein mit digitalem Sollwertprogrammspei­ cher versehener Haupt-Mikroprozessor angeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Sollwertprogramm und gegebe­ nenfalls weiteren Eingangswerten eine Folge von Ausgangs­ daten abgibt, die jeweils die Adresse einer Zone mit einem Thermostaten oder mehreren gleichartig zu beeinflus­ senden Thermostaten und einen Befehl, welcher die den Heizwiderständen der dort befindlichen Thermostaten zuzu­ führende elektrische Leistung kennzeichnet, umfassen, und daß jeder Zone eine Steuervorrichtung zugeordnet ist, die jeweils einen der eigenen Adresse entsprechenden Befehl speichert und in Abhängigkeit hiervon mindestens ein Steuerelement so betätigt, daß die dem zugehörigen Heizwiderstand zugeführte elektrische Leistung dem Befehl entspricht. Da die Ausgangsdaten, die außer der Adresse und dem Befehl auch noch andere Informationen enthalten können, fortlaufend vom Haupt-Mikroprozessor berechnet und ausgegeben werden, kann der aktuelle Sollwert jedes Thermostaten jederzeit und zwar sowohl sprunghaft als auch kontinuierlich geändert werden. Der Haupt-Mikropro­ zessor berücksichtigt in erster Linie das für jede Zone gespeicherte Sollwertprogramm. Da sich dieses Programm dem Eigen-Sollwert des Thermostaten überlagert, kann der Benutzer durch Verstellung dieses Eigen-Sollwerts die Grundlinie dieses Programms nach seinem Wunsch verän­ dern. Der zusätzliche Aufwand in jeder Zone ist verhält­ nismäßig gering, da die Steuervorrichtung und das zugehö­ rige Steuerelement einfach aufgebaut sein können.

Besonders günstig ist es, wenn ein Außentemperaturfühler mit dem Haupt-Mikroprozessor über einen Signalkanal ver­ bunden ist. Es kann dann auch die jeweilige Außentempera­ tur bei der Berechnung des aktuellen Sollwerts berücksich­ tigt werden. Hierdurch kann insbesondere der P-Bandfehler bei Thermostatventilen korrigiert werden.

Mit Vorteil ist das Steuerelement ein Schaltglied, das von der Steuervorrichtung intermittierend in den leiten­ den Zustand schaltbar ist. Beispielsweise handelt es sich um einen einfachen Schalttransistor.

Insbesondere kann die Steuervorrichtung das Schaltglied mit vorgegebener Schaltfrequenz, aber variabler Einschalt­ dauer ansteuern. Die Steuervorrichtung braucht dann ledig­ lich den änderbaren Ausschaltzeitpunkt zu steuern.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die elektrische Leistung zuführenden Speiseleitungen auch den Haupt-Mikro­ prozessor mit den Steuervorrichtungen verbinden und gleichzeitig Datenleitungen bilden. Der Leitungs- und Verlegungsaufwand ist dann äußerst gering. Im einfachsten Fall genügt es, wenn ein Zwei-Leiter-System die Steuervor­ richtungen miteinander und diese mit dem Haupt-Mikropro­ zessor verbindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuer­ vorrichtungen durch Unter-Mikroprozessoren gebildet. Diese können einfache Befehlsdaten leicht in die entspre­ chenden Schaltzeiten o. dgl. umsetzen.

Günstig ist es ferner, daß Zusatz-Steuervorrichtungen für Arbeitseinheiten, die jeweils eine Ein-Aus-Funktion haben, über das Zwei-Leiter-System mit dem Haupt-Mikro­ prozessor verbunden und ebenfalls durch dessen eine Adres­ se und einen Befehl aufweisende Ausgangsdaten betätigbar sind. Vom Haupt-Mikroprozessor können dann auch Pumpen, Gebläse und andere Arbeitsvorrichtungen zeitrichtig ein- und ausgeschaltet werden, wobei die Ansteuerung mit einer ähnlichen Datenstruktur wie bei den Thermostaten erfolgt.

Eine besonders empfehlenswerte Vorrichtung ist charakteri­ siert durch einen Vollweg-Gleichrichter, durch eine Kodie­ rungsvorrichtung, welche die Ausgangsdaten des Haupt-Mi­ kroprozessors Bit für Bit der gleichgerichteten Wechsel­ spannung im Bereich ihrer Nullstellen als Spannungslücken mit zwei unterschiedlichen Breiten einprägt, und durch eine jeder Steuervorrichtung zugeordnete Dekodierungsvor­ richtung, welche die Spannungslücken und deren Breite erfaßt und hieraus das jeweilige Bit ableitet. Die Span­ nungslücken lassen sich leicht erzeugen, beispielsweise durch ein Schaltglied, und leicht erfassen. Da sie sich im Bereich der Nullstellen befinden, beeinträchtigen sie nicht die zugeführte elektrische Leistung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungs­ gemäßen Einrichtung,

Fig. 2 den Thermostataufsatz eines Ventils und die zugehö­ rige Steuervorrichtung,

Fig. 3 in einem Diagramm die intermittierende Zufuhr der elektrischen Leistung,

Fig. 4 in einem Zeitdiagramm die Änderung des aktuellen Sollwerts gegenüber dem Tages-Sollwert TS bei Schnellerwärmung,

Fig. 5 in einem Zeitdiagramm die Änderung des aktuellen Sollwerts gegenüber dem Tages-Sollwert TS bei einer abendlichen Komfortbeheizung,

Fig. 6 über der Außentemperatur T die Änderung des aktu­ ellen Sollwerts gegenüber dem Tages-Sollwert TS zur Korrektur des Proportionalfehlers,

Fig. 7 in einem Tagesdiagramm eine Kurve für einen Soll­ wert-Programmverlauf, bei dem die Abweichung des aktuellen Sollwerts vom Eigen-Sollwert ES des Thermostaten dargestellt ist,

Fig. 8 in einem Zeitdiagramm die elektrische Spannung U ₁ mit eingeprägten Spannungslücken und

Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen in einer Zentrale Z angeordneten Haupt- Mikroprozessor 1, der mit einem Sollwertprogrammspeicher 2 versehen ist. Mit Hilfe der Einstellknöpfe 3 können für die Zonen I, II und III einer Warmwasser-Heizungsanlage Programmverläufe eingespeichert werden, insbesondere also Zeitpunkte, Größen und Neigungswinkel der Änderun­ gen. Ferner ist an den Haupt-Mikroprozessor 1 ein Außen­ temperaturfühler 4 angeschlossen. Die Eingänge 5 sind für die Zufuhr weiterer Werte, beispielsweise Innentempe­ raturen, Windgeschwindigkeit, Sonnenstand u. dgl. vorgese­ hen. Der Haupt- Mikroprozessor 1 besitzt mehrere Ausgän­ ge 6, über die verschiedene Anlagenteile angesteuert werden können, beispielsweise Umwälzpumpen, eine Priori­ tätsschaltung für Warmwasser, eine Schnellaufbeheizung des Kessel, die Nachtbeleuchtung u.dgl.

Für die hier interessierende Regelung ist der Ausgang 7 wichtig. Über ihn werden Ausgangsdaten D an eine Kodie­ rungsvorrichtung 8 gegeben. Die Ausgangsdaten umfassen zumindest eine Adresse für die einzelnen Zonen I, II und III und einen Befehl, der die Größe einer elektri­ schen Leistung kennzeichnet. In der Regel umfassen aber die Ausgangsdaten noch weitere Informationen, beispiels­ weise Synchronisationssignale, Temperaturinformationen u. dgl. Es handelt sich um digitale Ausgangsdaten, welche in der Kodierungsvorrichtung 8 einem Strom I aufgeprägt werden, der in den beiden Kabeln 9 und 10 eines Zwei-Lei­ ter-Systems 11 fließt. An die Quelle einer Wechselspan­ nung U ist ein Vollweg-Gleichrichter 12 angeschlossen, so daß im Zwei-Leiter-System 11 ein gleichgerichteter Wechselstrom entsprechend Fig. 8 fließt. Die Kodierungs­ vorrichtung 8 weist ein Schaltglied auf, das die Nullstel­ len der Spannungs-Halbwellen entweder (a) gar nicht be­ einflußt oder (b) mit einer breiten Stromlücke oder (c) mit einer schmalen Spannungslücke versieht. Die breite Spannungslücke kann beispielsweise dem Wert 1 und die schmale Spannungslücke dem Wert 0 entsprechen.

Die Warmwasser-Heizungsanlage weist mehrere Thermostat­ ventile 13 auf, die in mehreren Zonen I, II und III eines zu beheizenden Hauses angeordnet sind. In der Regel gibt es mehr als die veranschaulichte Zonenzahl, beispielsweise acht Zonen. Im Ausführungsbeispiel entspricht jede Zone einem Raum und enthält daher nur ein Thermostatventil. Es können aber auch mehrere Räume, bei denen der aktuelle Sollwert gleichartig beeinflußt werden soll, zu einer Zone mit mehreren Thermostatventilen zusammengefaßt wer­ den. Das Thermostatventil 13 weist ein Gehäuse 14 und einen Thermostataufsatz 15 auf. Das im Innern dieses Aufsatzes befindliche Arbeitselement ist über ein Kapil­ larrohr 16 mit einem Temperaturfühler 17 verbunden, der sich in einem Gehäuse 18 befindet. Wenn der Fühler 17 eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweist, wirkt im Ar­ beitselement des Aufsatzes der temperaturabhängige Dampf­ druck und das Ventil nimmt eine Gleichgewichtslage ein, weil eine Sollwertfeder in Gegenrichtung zum Arbeitsele­ ment wirkt. Der Aufsatz weist einen Drehgriff 19 auf, mit dessen Hilfe der Eigen-Sollwert ES des Thermostatven­ tils verändert, also beispielsweise die Sollwertfeder verstellt werden kann. Wenn der Fühler 17 einen Flüssig­ keitsfüllung aufweist, kann mit Hilfe des Drehgriffs 19 die Lage des Arbeitselements im Aufsatz verändert werden. Am Fühler 17 liegt ein elektrischer Heizwiderstand 20 an, der über das Zwei-Leiter-System 11 mit einem von der Halbwellenspannung U ₁ der Fig. 8 abhängigen Strom beschickt werden kann, wenn ein Steuerelement in der Form eines Schaltgliedes 21, beispielsweise ein Schalt­ transistor, in den leitenden Zustand gesteuert worden ist. Die Steuerung erfolgt durch eine Steuervorrichtung in der Form eines Unter-Mikroprozessors 22, dem eine Dekodiervorrichtung 23, die auch einen Teil dieses Mikro­ prozessors 22 bilden kann, zugeordnet ist. Die Dekodie­ rungsvorrichtung 23 tastet die Nullstellen der Halbwel­ lenspannung U ₁ ab, ermittelt hieraus die Bits und spei­ chert diejenigen Werte, die mit der Adresse der zugehöri­ gen Zone verbunden sind. Aufgrund einer für diesen Ab­ schnitt empfangenen Information wird das Schaltglied 21 in den leitenden Zustand gebracht. Der Ausschaltzeitpunkt wird aufgrund der gespeicherten Befehlsdaten zeitabhängig gesteuert, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die einzel­ nen Blöcke entsprechen jeweils einer Vielzahl von Halb­ wellen. Der Einschaltzeitpunkt ist durch die Taktzeit von fünfzehn Sekunden festgelegt. Es ist ersichtlich, daß die Einschaltdauer in der Reihenfolge der Blöcke d, e, f und g abnimmt, so daß auf diese Weise die Beheizung des Fühlers 17 durch den Heizwiderstand 20 änderbar ist.

Das Gehäuse 18 nimmt die genannten Teile 17, 20, 21, 22 und 23 auf.

Der Eigen-Sollwert ES des Thermostatventils, der sich einstellen würde, wenn der Heizwiderstand nicht wirksam ist, hat einen höheren Wert als er im normalen Tagesver­ lauf von einem Benutzer gewünscht wird. In dem Diagramm der Fig. 7 ist veranschaulicht, daß der Eigen-Sollwert beispielsweise 23°C beträgt, während der Tages-Sollwert lediglich 21°C betragen soll. Diese Absenkung um 2°C wird mit Hilfe des Heizwiderstandes 20 erzielt. Der Ta­ ges-Sollwert TS setzt sich daher aus zwei Komponenten, dem Eigen-Sollwert SE und der dem Heizwiderstand 20 zuge­ führten elektrischen Leistung, zusammen. Ändert man die elektrische Leistung, ändert sich die Absenkung gegenüber dem Eigen-Sollwert. Ändert man den Eigen-Sollwert, verla­ gert sich das gesamte Sollwertprogramm.

Weil es bereits zur Erzielung des Tages-Sollwerts notwen­ dig ist, eine Heizleistung zuzuführen, kann der aktuelle Sollwert gegenüber dem Tages-Sollwert nicht nur abgesenkt, sondern auch erhöht werden. Wenn beispielsweise zur Errei­ chung des Tages-Sollwerts eine Heizleistung entsprechend dem Block e in Fig. 3 benötigt wird, kann man durch Ver­ kleinerung der Heizleistung entsprechend den Blöcken f und g den aktuellen Sollwert anheben.

Eine mit einer solchen Erhöhung arbeitende Regelcharakte­ ristik ergibt sich aus Fig. 4. Dort ist - ausgehend vom Tages-Sollwert TS - gezeigt, daß der aktuelle Sollwert um 1,5°C sprunghaft angehoben und später über eine Rampen­ funktion allmählich wieder auf den Tages-Sollwert zurück­ geführt wird. Die Sollwerterhöhung erfolgt eine halbe Stunde vor dem Zeitpunkt der erwarteten Benutzungsaufnah­ me (Stunde 0) und bleibt eine weitere Stunde nach der Benutzungsaufnahme unverändert. Dann wird der Sollwert während einer weiteren Stunde linear zurückgeführt. Die ankommenden Benutzer finden den Raum angenehm warm. Das Kältepotential der während der Nacht abgekühlten Wände wird so rasch wie möglich abgebaut. Die allmähliche Rück­ führung der Temperatur erfolgt praktisch unbemerkt vom Benutzer.

In Fig. 5 ist in einem Zeitdiagramm eine Komfortregelung gezeigt. Am Abend wird der aktuelle Sollwert allmählich während drei Stunden, also hier zwischen 19 und 22 Uhr, um 1,5°C über den Tages-Sollwert TS angehoben. Anschlies­ send bleibt dieser erhöhte Sollwert unverändert, bei­ spielsweise bis 24 Uhr. Durch den Anstieg wird berücksichtigt, daß ein ruhig sitzender Mensch eine etwas höhere Temperatur als angenehm empfindet als ein sich bewegen­ der, arbeitender Mensch. Diese Temperaturerhöhung wird rückgängig gemacht, wenn sich der Benutzer zum Schlafen zurückzieht.

In Fig. 6 ist über der Außentemperatur T _o gezeigt, daß die Temperatur um 1°C variiert werden kann. Unterhalb einer Außentemperatur von -9°C ergibt sich die Korrek­ tur 0. Oberhalb von +9°C ergibt sich die Korrektur 1°C. Zwischen diesen beiden Außentemperaturwerten steigt die Korrekturtemperatur stetig an. Auf diese Weise wird der P-Band-Fehler der Thermostatventile kompensiert.

In Fig. 7 ist eine Kurve P mit dem Programmverlauf von 0 bis 24 Uhr dargestellt. Der Tages-Sollwert liegt um 2°C unterhalb des Eigen-Sollwerts des Thermostaten. Hier­ bei ist eine Grundabsenkung von 1,5°C und eine P-Band-Feh­ ler-Korrektur von 0,5°C berücksichtigt. In der Nacht erfolgt zwischen 24 und 4 Uhr eine Nachtabsenkung um 9°C gegenüber dem Eigen-Sollwert, also beispielsweise auf 15°C. Dies wird durch starke Beheizung des Fühlers 17 erreicht. Um 4 Uhr erfolgt die Anhebung auf den Ta­ ges-Sollwert und um 6.30 Uhr eine weitere Anhebung um 1,5°C, weil um 7 Uhr die ersten Benutzer des Raumes zu erwarten sind. Der Abschnitt h der Kurve P entspricht daher der Fig. 4. Von 9 bis 19 Uhr ist der normale Ta­ ges-Sollwert TS eingestellt. Alsdann erfolgt ein allmäh­ licher Anstieg um 1,5°C, um das Komfortgefühl zu erhöhen. Der Teil g der Kurve P entspricht daher der Fig. 5. Es gibt daher eine kalte Phase A 1, eine Aufwärmungsphase A 2, eine warme Phase A 3 und eine Abkühlungsphase A 4. Die Länge der Aufwärmungsphase A 2 hängt davon ab, wie stark der betreffende Raum zuvor abgekühlt worden war und welche Wärmespeichereigenschaften der Raum bzw. die Heizung haben.

In Fig. 7 ist strichpunktiert ein Kurvenast P 1 gezeigt, bei dem in der Aufwärmungsphase A 2 der Sollwert stetig längs einer Rampenfunktion ansteigt.

Alle Rampenfunktionen sind zwar als gerade Linien gezeich­ net. Sie können aber auch aus kleinen Treppenstufen zusam­ mengesetzt sein.

Das ganze System wird zweckmäßigerweise mit Netzfrequenz und einer verminderten Spannung von beispielsweise 24V betrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel arbeitete der Haupt-Mikroprozessor 1 so, daß er den einzelnen Unter-Mi­ kroprozessoren 22 alle drei Sekunden neue Ausgangsdaten übermittelte. Diese Daten werden jeweils gespeichert und beim Auftreten neuer Daten gelöscht; es werden aber nur diejenigen Daten benutzt, die als letzte vor Ablauf des 15-Sekunden-Zyklus übermittelt wurden.

Der Haupt-Mikroprozessor kann auch die Netzspannung erfas­ sen und in Abhängigkeit von eventuellen Netzspan­ nungs-Schwankungen die Länge der Stromblöcke (Fig. 3) ändern. Beispielsweise wird der Mittelwert der Spannung U gemessen und über einen Eingang 5 dem Haupt-Mikroprozes sor 1 zugeführt.

In Fig. 1 ist noch schematisch veranschaulicht, wie ein Überwachungsgerät 24 den Spannungsabfall an einem mit dem Heizwiderstand 20 in Reihe liegenden Widerstand 25 wänrend der Strombeschickung mißt und bei der Abweichung des Meßwertes von einem vorgegebenen Bereich ein Fehler­ signal zur Betätigung eines Lichtsignalgebers 26 abgibt. Der Benutzer des Raumes kann daher den Fehler erkennen, wenn der Heizwiderstand kurzgeschlossen sein sollte oder eine Stromunterbrechung vorliegt.

Fig. 9 zeigt, daß an das Zwei-Leiter-System 11 nicht nur die Steuervorrichtungen 22 für die Thermostatventi­ le 15 von Heizkörpern 27, sondern auch noch Zusatz-Steuer­ vorrichtungen 28 bis 34 für weitere Arbeitseinheiten, die jeweils eine Ein-Aus-Funktion haben, angeschlossen sind. Lediglich beispielsweise haben diese Zusatz-Steuer­ vorrichtungen die folgende Aufgabe: Zusatz-Steuervorrich­ tung 28 schaltet eine Frostsicherung ein. Zusatz-Steuer­ vorrichtung 29 schaltet die Brennstoff- und/oder Luft-Zu­ fuhr für einen Heizkessel 35 ein. Die Zusatz-Steuervor­ richtung 30 schaltet eine Umwälzpumpe 36 zur Aufheizung eines Brauchwassererhitzers 37 ein. Die Zusatz-Steuervor­ richtungen 31 bewirkt über ein Steuergerät 38 eine solche Betätigung des Mischventils 39, daß die Kesseltemperatur rasch zunimmt. Die Zusatz-Steuervorrichtung 32 schaltet eine Umwälzpumpe 40 im Vorlauf ein. Die Zusatz-Steuervor­ richtung 33 kann der Einschaltung der Beleuchtung dienen. Die Zusatz-Steuervorrichtung 34 dient zum Einschalten einer Sicherung. Auch die Zusatz-Steuervorrichtungen werden jeweils durch eine Adresse in den Ausgangsdaten D angesteuert und durch einen ebenfalls in den Ausgangs­ daten enthaltenen Befehl geschaltet. In einer konkreten Heizungsanlage brauchen jeweils nur die hierfür benötigten Zusatz-Steuervorrichtung vorgesehen zu werden. Der Haupt- Mikroprozessor 1 in der Zentrale Z hat zwar die Möglich­ keit, alle Zusatz-Steuervorrichtungen zusätzlich zu den Steuervorrichtungen 22 für die Thermostatventile 15 zu steuern; diese Möglichkeiten müssen aber nicht vollständig ausgenutzt werden.

Es muß nach außen nicht erkennbar sein, daß der Thermostat auf einen höheren Eigen-Sollwert als den Tages-Sollwert eingestellt ist. Es braucht lediglich die Einstellskala am Thermostaten um die durch die Beheizung hervorgerufene 2°C-Absenkung verstellt zu werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Raumtemperaturregelung, bei dem dem Raum Wärme unter dem Einfluß eines Thermostaten, insbe­ sondere eines Thermostatventils einer Warmwasser-Hei­ zungsanlage, zugeführt wird und der aktuelle Sollwert von einem für den Aufenthalt einer Person eingestellten Tages-Sollwert durch Zufuhr von elektrischer Leistung zu einem dem Thermostatfühler zugeordneten Heizwider­ stand auf einen gegenüber dem Eigen-Sollwert des Ther­ mostaten verminderten Sollwert absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eigen-Sollwert des Thermosta­ ten um einen vorgegebenen Betrag über dem Tages-Soll­ wert liegt und dem Heizwiderstand auch tagsüber elek­ trische Leistung zugeführt wird, so daß sich der Tages- Sollwert aus der Einstellung am Thermostaten und der Beheizung des Thermostatfühlers ergibt, und daß zur Erzielung einer Regelcharakteristik mit erhöhtem Soll­ wert die zugeführte elektrische Leistung reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistung im Tagesbetrieb so bemes­ sen ist, daß der Tages-Sollwert 1 bis 3°C, vorzugswei­ se etwa 2°C, unter dem Eigen-Sollwert des Thermostaten liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einer Anderung des aktuellen Sollwerts von einem ersten auf einen zweiten Wert die elektri­ sche Leistung gleitend längs einer Rampenfunktion geändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufwärmungsphase des Raumes der aktuelle Sollwert gleitend angehoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Sollwert mit Abstand vor einem Zeitpunkt, an dem die Benutzung des Raumes zu erwarten ist, angehoben und mit Abstand nach diesem Zeitpunkt allmählich wieder auf den Tages-Sollwert zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Sollwert in den Abend­ stunden gleitend bis auf einen konstant bleibenden erhöhten Sollwert angehoben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur des Proportionalband- Fehlers des Thermostaten der Sollwert in Abhängigkeit von der Außentemperatur geändert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand intermittierend mit Strom beschickt und zur Anderung des aktuellen Sollwerts das Puls-Pausen-Verhältnis des Stroms geän­ dert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wänrend der Zeit der Strombeschik­ kung der Spannungsabfall an einem von diesem Strom durchflossenen Widerstand gemessen und ein Fehlersig­ nal abgegeben wird, wenn der Spannungsabfall unter einen unteren Grenzwert fällt oder über einen oberen Grenzwert steigt.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit Thermostaten, insbesondere Thermostatventilen, deren Fühler je ein Heiz­ widerstand zugeordnet ist und die einen einstellbaren Eigen-Sollwert haben, und mit die Zufuhr elektrischer Leistung zu den Heizwiderständen steuernden Steuer­ elementen, die in Abhängigkeit von einem in einer Zentrale gespeicherten Sollwertprogramm beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale (Z) ein mit digitalem Sollwertprogrammspeicher (2) verse­ hener Haupt-Mikroprozessor (1) angeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Sollwertprogramm (P) und gegebe­ nenfalls weiteren Eingangswerten eine Folge von Aus­ gangsdaten (D) abgibt, die jeweils die Adresse einer Zone (I, II, III) mit einem Thermostaten (13) oder mehreren gleichartig zu beeinflussenden Thermostaten und einen Befehl, welcher die den Heizwiderständen (20) der dort befindlichen Thermostaten zuzuführende elektrische Leistung kennzeichnet, umfassen, und daß jeder Zone eine Steuervorrichtung (22) zugeord­ net ist, die jeweils einen der eigenen Adresse ent­ sprechenden Befehl speichert und in Abhängigkeit hiervon mindestens ein Steuerelement (21) so betä­ tigt, daß die dem zugehörigen Heizwiderstand (20) zugeführte elektrische Leistung dem Befehl entspricht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außentemperaturfühler (4) mit dem Haupt-Mikro­ prozessor (1) über einen Signalkanal verbunden ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerelement (21) ein Schaltglied ist, das von der Steuervorrichtung (22) intermittie­ rend in den leitenden Zustand schaltbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuervorichtung (22) das Schalt­ glied (21) mit vorgegebener Schaltfrequenz, aber variabler Einschaltdauer aussteuert.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die die elektrische Lei­ stung zuführenden Speiseleitungen (9, 10) auch den Haupt-Mikroprozessor (1) mit den Steuervorrichtun­ gen (22) verbinden und gleichzeitig Datenleitungen bilden.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwei-Leiter-System (11) die Steuervorrichtun­ gen (22) miteinander und diese mit dem Haupt-Mikropro­ zessor (1) verbindet.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen (22) durch Unter-Mikroprozessoren gebildet sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß Zusatz-Steuervorrichtungen (28 bis 34) für Arbeitseinheiten, die jeweils eine Ein-Aus-Funktion haben, über das Zwei-Leiter-Sy­ stem (11) mit dem Haupt-Mikroprozessor (1) verbunden und ebenfalls durch dessen eine Adresse und einen Befehl aufweisende Ausgangsdaten betätigbar sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, ge­ gekennzeichnet durch einen Vollweg-Gleichrichter (12), durch eine Kodierungsvorrichtung (8), welche die Ausgangsdaten (D) des Haupt-Mikroprozessors (1) Bit für Bit der gleichgerichteten Wechselspannung im Bereich ihrer Nullstellen als Spannungslücken (b, c) mit zwei unterschiedlichen Breiten einprägt, und durch eine jeder Steuervorrichtung (22) zugeordnete Dekodierungsvorrichtung (23), welche die Spannungs­ lücken und deren Breite erfaßt und hieraus das jewei­ lige Bit ableitet.