DE3732833A1 - Heizungsanlagen-steuerverfahren, bei dem eine durch ein/aus-betriebsweise der waermequelle erzielbare grobregelung der heizungs-vorlauftemperatur durchgefuehrt wird - Google Patents

Heizungsanlagen-steuerverfahren, bei dem eine durch ein/aus-betriebsweise der waermequelle erzielbare grobregelung der heizungs-vorlauftemperatur durchgefuehrt wird

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DE3732833A1
DE3732833A1 DE19873732833 DE3732833A DE3732833A1 DE 3732833 A1 DE3732833 A1 DE 3732833A1 DE 19873732833 DE19873732833 DE 19873732833 DE 3732833 A DE3732833 A DE 3732833A DE 3732833 A1 DE3732833 A1 DE 3732833A1
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Valentin Dipl Phys Magori
Alexander Von Dipl Phys D Jena
Horst Dr Ing Wuennenberg
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Siemens AG
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Description

Heizungsanlagen-Steuerverfahren, bei dem eine durch EIN/AUS- Betriebsweise der Wärmequelle erzielbare Grobregelung der Heizungs-Vorlauftemperatur durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungsanlagen-Steuerverfahren, bei dem eine durch EIN/AUS-Betriebsweise der Wärmequelle erzielbare Grobregelung der Heizungs-Vorlauftemperatur durchgeführt wird.
Die Temperatureinstellung in geheizten Räumen wird durch die Trägheit des Heizungssystems, insbesondere bei Fußbodenheizungen, erschwert. Moderne Heizungsanlagen werden beispielsweise mit einem 2-Punkt-Regler betrieben, der über EIN/Aus- Betrieb eine Grobregelung der Heizungs-Vorlauftemperatur vornimmt. Eine Feinregelung kann über Heizkörper-Thermostatventile erreicht werden. In einem derartigen System wird vom Heizkessel immer mehr Wärme angeboten, als tatsächlich benötigt wird. Um den sich daraus ergebenden Nachteil eines unwirtschaftlichen Energieverbrauchs zu mindern, wird in bekannten Systemen der eingangs genannten Art die Vorlauftemperatur entsprechend der Außentemperatur geregelt. Ein derartiges Verfahren ist jedoch nicht optimal, da die Wärmeverluste des betreffenden Gebäudes nicht unmittelbar berücksichtigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und des Heizungskomforts verbessertes Heizungsanlagen- Steuerverfahren zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Heizungsanlagen-Steuerverfahren der eingangs genannten Art und gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, bei dem vorgesehen ist, daß die Raumtemperatur des/der zu beheizenden Raumes/Räume nicht direkt in den Regelvorgang eingreift, sondern zur langsfristigen Optimierung der Charakteristik des Regelsystems herangezogen wird, wobei programmierte Heizzyklen ablaufen, die an dem Wärmeverlust des/der zu beheizenden Raumes/Räume orientiert sind, wozu die jeweils je nach Witterungsverhältnissen benötigten Wärmemengen versuchsmäßig ermittelt und registriert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
Mittels der erfindungsgemäßen Lösung der genannten Aufgabe kann durch Wärmemessung nunmehr genau die Wärmemenge bereitgestellt werden, die in dem betreffenden Gebäude benötigt wird. Kurzfristige Änderungen der Heizgewohnheiten, wie z. B. an Feiertagen, können durch Korrekturwerte am Wärmemengenmesser leicht vorgegeben werden.
Die Wärmeabgabe Q R an die Raumluft hängt von der Differenztemperatur zwischen Heizkörper und zu heizenden Raum ab:
Q R = K(T H - T R ), (1)
mit,
K = Wärmeübergangskoeffizient,
T H = Heizkörpertemperatur,
T R = Raumtemperatur.
Die vom Heizkörper gespeicherte Wärmemenge Q H beträgt
Q H = C H (T H - T R ) (2)
mit
C H = Wärmekapazität des Heizkörpers.
Um die Raumtemperatur über Q R beeinflussen zu können, muß also gemäß
Q R = K/C H · Q H (3)
der Wärmeinhalt Q H des Heizkörpers geändert werden. Die integrierende Wirkung des als Wärmespeicher wirkenden Heizkörpers führt zu beträchlichen Regelabweichungen bei temperaturgeführten Heizungen. Insbesondere nach der morgendlichen Aufheizung mit möglichst hoher Wärmeabgabe schwingt die Raumtemperatur stark über.
Die ökonomischen und komfortmäßigen Nachteile einer Heizungsregelung treten bei dem erfindungsgemäßen Konzept eines programmgesteuerten Heizungssystem nicht auf. Erfindungsgemäß greift nämlich die Raumtemperatur nicht direkt in die Heizung ein, sie kann jedoch zur langfristigen Optimierung der Charakteristik des "Reglers" dienen. Statt dessen werden programmierte Heizzyklen gefahren, die sich am Wärmeverlust der Wohnräume, d. h. insbesondere der Außentemperatur, orientieren. Bei diesem Verfahren müssen zunächst die je nach Witterung benötigten Wärmemengen versuchsmäßig ermittelt und abgespeichert werden. Individuelle Temperaturwünsche können hier leicht einbezogen werden. Beispielsweise könnte im Wohnraum z. B. am Heizkörper ein Drehknopf angebracht werden, an dem der Benutzer "auf- oder zudrehen" kann, je nachdem, ob es ihm zu warm oder zu kalt erscheint. Dieser Drehknopf vermittelt dem Benutzer das Gefühl, er würde z. B. das Ventil am Heizkörper auf- oder zudrehen, teilt aber der Steuerung außer der tatsächlichen Raumtemperatur (erfaßt z. B. mit einem in den Knopf eingebauten Wärmefühler) den Wunsch des Bewohners mit und hat somit letztlich die Wirkung, die der Bewohner erwartet. Darüber hinaus hat die Heizungssteuerung die Möglichkeit, "Erfahrungen zu sammeln" und zukünftig die Wohntemperatur so zu führen, wie sie der Bewohner "erfahrungsgemäß" am liebsten hat. Aufgrund des "Erfahrungsschatzes" kann in einem Rechner ein Modell der Heizungsanlage aufgebaut werden, das vor allem deren dynamisches Verhalten wiedergibt und eine Grundlage für eine optimale Regelung darstellt. Dadurch läßt sich der Heizungskomfort erheblich steigern.
Das Prinzip der programmierten Heizungssteuerung erfordert eine präzise Wärmemengenmessung als Rückmeldung der tatsächlichen Wärmeabgabe.
Die bekannten Hilfsverfahren zur Wärmeverbrauchserfassung, z. B. mit Differenztemperaturgebern, sind zu ungenau, weil über Thermostatventile in den Wohnräumen die Durchflußmenge und damit die abgegebene Wärmemenge stark verändert wird. Mit Wärmezählern hingegen kann die abgegebene Wärme absolut gemessen werden. Der Wärmeübergang zwischen Heizkörper und Wohnraum spielt bei diesem Gerätetyp aufgrund der kombinierten Durchfluß- und Temperaturmessung keine Rolle. Wärmezähler können also auch bei Fußbodenheizungen problemlos eingesetzt werden.
In der Figur ist schematisch eine Heizungsanlage mit einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens gezeigt.
Die Heizungsanlage, die - wie beispielhaft gezeigt - einen Heizungskessel K, eine Wärmequelle B, ein Vorlauf-Mischventil M, ein Vorlauf/Rücklauf-Rohrsystem V, R und Heizkörper H aufweist, ist gemäß der Erfindung zusätzlich mit einem Rechner C, einem Wärmezähler W, Stellmitteln S und einer Eingabevorrichtung E versehen.
Der Rechner C erzeugt eine Steuergröße zum Steuern der Wärmequelle, der z. B. als Gas- oder Ölbrenner B realisiert ist, und/oder des Vorlauf-Mischventils M. Mittels der Eingabevorrichtung E können verschiedene Heizzyklen, z. B. für Wochentags- und Feiertagsbetrieb eingestellt werden. Die für das Steuerverfahren notwendige Wärmemengenmessung wird mittels eines oder mehrerer Wärmezähler, der/die die Wärmemengen-Abgabe absolut mißt/messen, durchgeführt.
Der Wärmezähler ist vorteilhafterweise als ein an sich bekannter Ultraschall-Durchflußmesser ausgebildet, der eine hohe Verschleißfestigkeit und damit einen geringen Wartungsbedarf hat und außerdem leicht installierbar ist.
Das oder die Stellmittel S, das oder die vorzugsweise in Form eines Drehknopfes ausgebildet ist oder sind, enthält oder enthalten einen Wärmefühler, der ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Rechner C zugeführt wird.
Die Eingabevorrichtung kann vorteilhafterweise eine programmierte Zeitschaltuhr zum individuellen Einstellen einer Tag/Nach-Betriebsweise enthalten. Der Rechner enthält vorzugsweise ein in einem ROM gespeichertes Betriebsprogramm.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann der Fachmann andere Anordnungen treffen, ohne daß dazu der allgemeine Erfindungsgedanke oder der durch die Patentansprüche bestimmte Schutzumfang verlassen werden müßte.

Claims (11)

1. Heizungsanlagen-Steuerverfahren, bei dem eine durch EIN/AUS-Betriebsweise der Wärmequelle erzielbare Grobregelung der Heizungs-Vorlauftemperatur durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen ist, daß die Raumtemperatur des/der zu beheizenden Raumes/Räume nicht direkt in den Regelvorgang eingreift, sondern zur langfristigen Optimierung der Charakteristik des Regelsystems herangezogen wird, wobei programmierte Heizzyklen ablaufen, die an dem Wärmeverlust des/der zu beheizenden Raumes/Räume orientiert sind, wozu die jeweils je nach Witterungsverhältnissen benötigten Wärmemengen versuchsmäßig ermittelt und registriert werden.
2. Heizungsanlagen-Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen ist, daß individuelle Temperaturwünsche dadurch in den Regelvorgang einzubringen sind, daß vorzugsweise durch Betätigen eines Stellmittels (S), beispielsweise in Form eines Drehknopfes, in Richtung "WÄRMER" oder in Richtung "KÄLTER" dem Regelsystem zusätzlich zu Information über die tatsächliche Raumtemperatur Information über den Temperaturwunsch eingegeben wird.
3. Heizungsanlagen-Steuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher eines Rechners (C) ein Simulationsmodell zum dynamischen Verhalten der betreffenden Heizungsanlage als Grundlage für eine optimale Regelung durch Sammeln und Korrelieren von Erfahrungsdaten zum Bilden eines Erfahrungsschatzes gespeichert wird.
4. Heizungsanlagen-Steuerverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine präzise Wärmemengenmessung durchgeführt wird, deren Ergebnis als Rückmeldung der tatsächlichen Wärmemengen-Angabe in das Regelsystem eingeführt wird.
5. Anordnung zur Durchführung des Heizungsanlagen-Steuerverfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (C) vorgesehen ist, der eine Steuergröße zum Steuern der Wärmequelle und/oder eines Vorlauf-Mischventils (M) erzeugt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabevorrichtung (E) vorgesehen ist, mittels derer verschiedene Heizzyklen, z. B. für Wochentags- und Feiertagsbetrieb, eingestellt werden können.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemengenmessung mittels eines oder mehrerer Wärmezähler (W), der/die die Wärmemengen-Abgabe absolut mißt/messen, durchgeführt wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmezähler (W) einen Ultraschall-Durchflußmesser enthält.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Stellmittel (S), das vorzugsweise in Form eines Drehknopfes ausgebildet ist, ein Wärmefühler, der ein elektrisches Signal ausgibt, eingebaut ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierte Zeitschaltuhr zum individuellen Einstellen einer Tag/Nacht-Betriebsweise vorgesehen ist.
11. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (C) ein in einem ROM gespeichertes Betriebsprogramm enthält.
DE19873732833 1987-09-29 1987-09-29 Heizungsanlagen-steuerverfahren, bei dem eine durch ein/aus-betriebsweise der waermequelle erzielbare grobregelung der heizungs-vorlauftemperatur durchgefuehrt wird Withdrawn DE3732833A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0594886A1 (de) * 1992-10-29 1994-05-04 Landis & Gyr Technology Innovation AG Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP0594885A1 (de) * 1992-10-29 1994-05-04 Landis & Gyr Technology Innovation AG Verfahren zum Regeln einer Heizungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR2755262A1 (fr) * 1996-10-31 1998-04-30 Gaz De France Procede de programmation du chauffage intermittent d'un batiment et programmateur pour la mise en oeuvre de ce procede

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