DE3838005C2 - - Google Patents

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DE3838005C2
DE3838005C2 DE3838005A DE3838005A DE3838005C2 DE 3838005 C2 DE3838005 C2 DE 3838005C2 DE 3838005 A DE3838005 A DE 3838005A DE 3838005 A DE3838005 A DE 3838005A DE 3838005 C2 DE3838005 C2 DE 3838005C2
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Middelfart Andersen Egernsund Dk Niels-Peder
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Mittelwerts der Vorlauftemperatur eines Heizmediums, das durch eine Heizvorrichtung intermittierend erwärmt wird, in einem Heizsystem, das mindestens eine verstell­ bare Drosselstelle für das Heizmedium aufweist, bei dem ein Vorlauftemperatur-Sollwert aufgrund äußerer Einflußfaktoren ermittelt und das Heizmedium bei voller Öffnung der Drosselstellen auf den Vorlauftemperatur- Sollwert erwärmt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfin­ dung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens.The invention relates to a method for setting the mean value of the flow temperature of a heating medium, which is heated intermittently by a heater in a heating system that adjusts at least one bare throttle for the heating medium, at which a flow temperature setpoint due to external Influencing factors determined and the heating medium at full Opening of the throttling points on the flow temperature Setpoint is heated. It also affects the Erfin a circuit arrangement for performing the Ver driving.

Bei einem derartigen Verfahren wird der vermutete Wärme­ bedarf des Systems durch äußere Einflußgrößen, wie Außen­ temperatur, Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rück­ lauftemperatur oder einer vorgegebenen Raumtemperatur in einem zentralen Raum eines Hauses, abgeschätzt. Aus diesen gemessenen bzw. vorgegebenen Werten wird zusammen mit einer manuell einstellbaren Wärmekurve eine Vorlauf­ temperatur errechnet. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist es, daß Änderungen der tatsächlichen Belastungsver­ hältnisse nicht wahrgenommen werden. Bei Verwendung von thermostatischen Ventilen an den Drosselstellen, z.B. an den Eingängen der jeweiligen Heizkörper, führt dies wiederum dazu, daß die thermostatischen Ventile bei zu kleiner Vorlauftemperatur stets voll geöffnet und bei zu großer Vorlauftemperatur überwiegend geschlos­ sen sind, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Eine zu hohe Vorlauftemperatur bringt einen größeren Energieverlust der Anlage mit sich, während bei einer zu niedrigen Vorlauftemperatur die Räume trotz offener Heizkörperventile nicht ausreichend erwärmt werden.With such a procedure, the presumed heat needs the system through external factors such as outside temperature, temperature difference between forward and backward running temperature or a predetermined room temperature in a central room of a house. Out these measured or predetermined values are combined  with a manually adjustable heat curve temperature calculated. A disadvantage with this procedure is it that changes in the actual load ver relationships are not perceived. Using of thermostatic valves at the throttling points, e.g. at the entrances of the respective radiators this in turn means that the thermostatic valves always fully open when the flow temperature is too low and mostly closed when the flow temperature is too high to reach the desired room temperature. If the flow temperature is too high, the flow temperature will be higher Energy loss of the system with it, while at a too low flow temperature the rooms despite being open Radiator valves are not heated sufficiently.

Erwünscht ist aber eine Vorlauftemperatur, bei der die thermostatischen Heizkörperventile noch regeln können, d.h. sich in einem teilweise geöffneten oder teilweise gedrosselten Zustand befinden.However, a flow temperature at which the can still regulate thermostatic radiator valves, i.e. yourself in a partially open or partially throttled state.

Aus DE 33 45 949 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Zentralheizungssystems bekannt, die diese ideale Vorlauftemperatur durch Messen der Änderungen des Wärme­ widerstandes mit Hilfe von Temperatur- und Durchfluß­ mengenmeßfühlern zu ermitteln versucht. Diese Lösung erfordert jedoch aufgrund der vielen Meßfühler relativ große Investionskosten, da der jeweils geltende Betriebs­ punkt der Vorlauftemperatur durch direktes meßtechnisches Überwachen der Vorlauftemperatur-Änderung erfaßt wird.DE 33 45 949 A1 describes a device for controlling of a central heating system known that this ideal Flow temperature by measuring changes in heat resistance with the help of temperature and flow tried to determine quantity sensors. This solution However, due to the large number of sensors required relatively large investment costs, since the applicable company point of the flow temperature through direct measurement Monitoring the change in flow temperature is detected.

DE 32 02 168 A1 beschreibt eine Regeleinrichtung für eine Warmwasser-Zentralheizung, bei der die Durchfluß­ menge des Heizmediums über die Erhöhung der Vorlauftem­ peratur geregelt wird.DE 32 02 168 A1 describes a control device for a hot water central heating, in which the flow amount of the heating medium via the increase in the flow temperature temperature is regulated.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auto­ matisch arbeitendes Regelverfahren zum Einstellen des Mittelwerts der Vorlauftemperatur auf einen solchen Wert anzugeben, daß eine optimale Gesamtdurchflußrate des Heizmediums erreicht wird. It is the object of the present invention to make an auto matically working control procedure for setting the Average of the flow temperature to such Value indicating that an optimal total flow rate of the heating medium is reached.  

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beim Aufheizen der Anlage aus dem abgekühlten Zustand aus dem zeitlichen Temperaturverlauf der Vorlauftemperatur Parameter einer für die volle Öffnung der Drosselstellen geltender Start­ funktion ermittelt, durch Verändern mindestens eines dieser Parameter eine Sollfunktion, die bei einem vermin­ derten Durchfluß des Wärmeträgers gilt, errechnet, die Sollfunktion als gewünschte Sollaufheizfunktion zugrunde­ gelegt und der Vorlauftemperatur-Sollwert so lange ver­ ändert wird, bis sich der Verlauf der Erwärmung in jeder Aufheizphase an die Sollfunktion angeglichen hat.This task is initiated in a procedure mentioned type in that when heating the Plant from the cooled state from the temporal Temperature curve of the flow temperature parameters one start valid for the full opening of the throttling points function determined by changing at least one this parameter is a target function that is used for a min The flow rate of the heat transfer medium is calculated Target function as the desired target heating function and the flow temperature setpoint is will change until the course of warming changes in each Has adjusted the heating phase to the target function.

Erfindungsgemäß wird also die Belastung des Heizsystems im "eingeschwungenen Zustand" durch die Änderungsrate der Vorlauftemperatur bestimmt. Wird viel Heizmedium benötigt, steigt also die Vorlauftemperatur nur langsam, dann sind die Heizkörperventile zu weit geöffnet, befin­ den sich also nicht im optimalen Regelbereich. Dann muß also der Mittelwert der Vorlauftemperatur erhöht werden. Beim Anlauf eines Heizungssystems kann man im Prinzip davon ausgehen, daß die thermostatischen Ventile vollständig geöffnet sind. Die Belastung des Kessels beträgt folglich 100%, da die maximal mögliche Menge des Heizmediums durch das System fließt. In einem sol­ chen Belastungsfall wird sich die Vorlauftemperatur nur langsam steigern, da eine große Menge des Heizme­ diums durch eine konstante Heizleistung erwärmt werden muß. In diesem Betriebszustand wird die Startfunktion ermittelt. Nach einer gewissen Zeit sind die Räume er­ wärmt, und die Thermostatventile fangen an zu drosseln. Wenn ein solcher Normalbetrieb erreicht ist, wird der Verlauf der Vorlauftemperatur bei jedem Starten der Heizvorrichtung steiler sein als in der anfänglichen maximalen Belastungssituation. Der Verlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur in diesem Normalfall im Verhältnis zu der anfangs ermittelten Maximal-Belastungskurve ist ein Ausdruck dafür, mit welcher Durchflußrate die Anlage arbeitet und ob die Vorlauftemperatur richtig eingestellt ist. Durch die Vorgabe einer Sollfunktion, die einem optimalen Erwärmungsverlauf und damit der optimalen Durchflußrate entspricht, und die Annäherung des tatsäch­ lichen Vorlauftemperaturverlaufs an diese Sollfunktion ergibt sich eine optimale Durchflußrate und der richtige Vorlauftemperaturmittelwert.According to the invention, the load on the heating system in the "steady state" by the rate of change the flow temperature. Becomes a lot of heating medium the flow temperature rises slowly, then the radiator valves are open too far which is not in the optimal control range. Then the mean value of the flow temperature must be increased will. When starting a heating system you can in Principle assume that the thermostatic valves are fully open. The load on the boiler is therefore 100% because the maximum possible amount of the heating medium flows through the system. In a sol Chen load case, the flow temperature increase slowly because there is a large amount of heating diums are heated by a constant heat output got to. The start function is in this operating state determined. After a certain time, the rooms become him warms and the thermostatic valves start to throttle. If such normal operation is reached, the Flow temperature curve every time the Heater to be steeper than in the initial maximum load situation. The course of the warming in this case, the flow temperature in relation to the maximum load curve determined initially an expression of the flow rate at which the system works and whether the flow temperature is set correctly is. By specifying a target function that a  optimal heating process and thus the optimal Flow rate corresponds, and the approximation of the actual flow temperature curve to this target function there is an optimal flow rate and the correct one Average flow temperature.

Vorteilhafterweise werden dabei keine zusätzlichen Meß­ geräte benötigt, da in der Regel jeweils ein Temperatur­ fühler zur Messung der Vorlauf- und der Rücklauftempera­ tur vorhanden sind. Aufgrund des automatischen Arbeitens des Verfahrens ist eine öftere Neueinstellung der Kurve möglich. Das Heizungssystem läßt sich damit jahreszeit­ lich bedingten Schwankungen anpassen. Die Rücklauftempe­ ratur läßt sich auch ohne eigenen Rücklauftemperaturfüh­ ler ermitteln, wenn vor jedem Anlaufen der Heizvorrich­ tung ein Pumpenvorlauf erfolgt. Wenn der Pumpenvorlauf lange genug dauert, wird nämlich Heizmedium mit Rücklauf­ temperatur in die Vorlaufleitung eingespeist. Der dort angeordnete Temperaturfühler ermittelt damit die Rück­ lauftemperatur, die zur weiteren Berechnung der Start- bzw. Sollfunktion gespeichert wird.Advantageously, no additional measurement devices, as usually one temperature each sensor for measuring the flow and return temperatures are available. Because of the automatic work The procedure is a frequent readjustment of the curve possible. The heating system can be seasonally Adjust fluctuations due to The return temp temperature can also be used without a separate return temperature sensor Determine if the heating device starts before each start a pump flow takes place. When the pump flow long enough, namely heating medium with return temperature fed into the flow line. That one The temperature sensor arranged determines the return running temperature, which is used for further calculation of the start or target function is saved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Start- bzw. Sollfunktion, mit der sich die Vorlauftemperatur ändert, durch folgende Hilfsfunktion angeglichen:In an advantageous embodiment of the method is the start or target function with which the Flow temperature changes by the following auxiliary function adjusted:

wobeiin which

TV(t) die Vorlauftemperatur (°C),
PK die maximale Wärmeleistung des Heizkessels (W),
Cm die Wärmekapazität des durchfließenden Wassers,
t die Zeit (s),
Ck die Wärmekapazität des Kessels (J/°C) und
TR die Rücklauftemperatur (°C)T V (t) the flow temperature (° C),
P K is the maximum heat output of the boiler (W),
C m is the heat capacity of the water flowing through,
t the time (s),
C k is the boiler heat capacity (J / ° C) and
T R the return temperature (° C)

ist.is.

Diese Hilfsfunktion ergibt eine ausreichend genaue An­ näherung an den tatsächlich gewünschten Verlauf der Vorlauftemperatur. Da sich das Aufheizen in der Regel im Anfangsbereich der e-Funktion abspielen wird, lassen sich die Steilheit und das Verhältnis der Steigungen zwischen Startfunktion und Sollfunktion gut bestimmen. In der angegebenen Hilfsfunktion lassen sich die Para­ meter leicht bestimmen, zumal es ausreicht, jeweils die Parameterkombination PK/Cm und Cm/Ck zu bestimmen.This auxiliary function results in a sufficiently accurate approximation of the flow temperature actually desired. Since the heating will generally take place in the initial area of the e-function, the slope and the ratio of the slopes between the start function and the desired function can be determined well. The parameters can be easily determined in the specified auxiliary function, especially since it is sufficient to determine the parameter combination P K / C m and C m / C k .

Bevorzugterweise werden die Parameter der Startfunktion durch Messung der Vorlauftemperatur an mindestens drei Zeitpunkten ermittelt. Dies ergibt eine ausreichende Anzahl von Werten, um die Hilfsfunktion festzulegen.The parameters of the start function are preferred by measuring the flow temperature on at least three Times determined. This results in an adequate one Number of values to define the auxiliary function.

Mit Vorteil wird die Sollfunktion aus der Startfunktion durch Verändern, insbesondere durch Verkleinern, des Parameters Cm ermittelt. Dieser Parameter ist maßgebend für die Steigung der den Temperaturverlauf wiedergeben­ den Kurve.The setpoint function is advantageously determined from the start function by changing, in particular by reducing, the parameter C m . This parameter is decisive for the slope of the curve reflecting the temperature profile.

Durch Verkleinern des Parameters Cm wird die Kurve stei­ ler. Dies bedeutet eine geringere Durchflußmenge. Bei einer geringeren Durchflußmenge muß aber die Vorlauf­ temperatur höher sein, damit eine ausreichende Wärme­ menge von der Heizvorrichtung zu den Heizkörpern trans­ portiert wird. The curve becomes steeper by reducing the parameter C m . This means a lower flow rate. With a lower flow rate, however, the flow temperature must be higher so that a sufficient amount of heat is transported from the heating device to the radiators.

Eine optimale Einstellung, bei der die thermostatischen Heizkörperventile teilweise gedrosselt sind, ergibt sich dann, wenn der Parameter Cm in der Sollfunktion etwa 20% bis 40% kleiner ist als der Parameter Cm der Startfunktion. Dies bedeutet, daß eine entsprechend geringere Menge des Heizmediums das Heizsystem durch­ strömt, also nur etwa 60% bis 80% der maximal mögli­ chen Menge.An optimal setting, in which the thermostatic radiator valves are partially throttled, results when the parameter C m in the set function is approximately 20% to 40% smaller than the parameter C m in the start function. This means that a correspondingly smaller amount of the heating medium flows through the heating system, ie only about 60% to 80% of the maximum amount possible.

Mit Vorteil wird die Startfunktion bei jedem Übergang vom Nachtabsenkbetrieb zum Tagbetrieb ermittelt. Damit ist ein tägliches Neueinstellen der Sollfunktion mög­ lich. Das Heizungssystem kann damit dem Zu- oder Abschal­ ten mehrerer Heizkörper und/oder jahreszeitlich bedingten Schwankungen des Wärmebedarfs besser folgen.The start function is advantageous with every transition determined from night setback mode to daytime mode. In order to a daily reset of the target function is possible Lich. The heating system can thus be switched on or off ten of several radiators and / or seasonal Better follow fluctuations in heat demand.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Ermitteln der Start­ funktion und dem Festlegen der Sollfunktion eine vorbe­ stimmte Totzeit vorgesehen. Diese Totzeit beträgt min­ destens einen Aufheizzyklus, vorzugsweise mehrere. Da­ durch wird sichergestellt, daß die Aufheizung der Räume nicht verzögert wird.The start is advantageously between the determination function and the setting of the target function agreed dead time provided. This dead time is min at least one heating cycle, preferably several. There This ensures that the rooms are heated is not delayed.

Mit Vorteil wird aus der Differenz des veränderten Vor­ lauftemperatur-Sollwerts und des Vorlauftemperatur-Ist­ werts eine Eingangsgröße für einen Integrator gebildet, der über einen Hystereseschalter die Heizvorrichtung an- und abschaltet. Ein derartiger Hystereseschalter ist beispielsweise aus DE-PS 34 26 937 bekannt. Dieses Verfahren erlaubt eine einfache Regelung.Advantageously, the difference of the changed before running temperature setpoint and the actual flow temperature worth an input variable for an integrator, the heater via a hysteresis switch turns on and off. Such a hysteresis switch is known for example from DE-PS 34 26 937. This The procedure allows simple regulation.

Bevorzugterweise werden aus den Parametern der Sollfunk­ tion die Schwellwerte für den Hystereseschalter ermit­ telt. Dies ist eine vorteilhafte zusätzliche Verwendung der Parameter der Hilfsfunktion. Der Mittelwert der Vorlauftemperatur läßt sich durch Variieren der Schwell­ werte des Hystereseschalters leicht an gewünschte Vor­ gaben anpassen. Preferably, the parameters become the target radio tion determines the threshold values for the hysteresis switch telt. This is an advantageous additional use the parameter of the auxiliary function. The mean of the Flow temperature can be varied by varying the threshold values of the hysteresis switch easily to the desired value adjust gifts.  

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens angegeben, mit einer Vorgabeeinrichtung, die aufgrund äußerer Einflußfaktoren ein Vorlauftemperatur-Sollwertsignal erzeugt, einem Integrator, dem die Differenz zwischen einem modifizier­ ten Vorlauftemperatur-Sollwertsignal und einem Vorlauf­ temperatur-Istwertsignal zugeführt wird, einem Hyste­ reseschalter, der ein Kesselsteuersignal zum Schalten der Heizvorrichtung erzeugt, wenn das Integratorausgangs­ signal einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet bzw. einen zweiten vorbestimmten Wert unterschreitet, eine Parameter-Identifikationseinrichtung, die die Para­ meter der Startfunktion ermittelt, eine Recheneinheit, die die Sollfunktion berechnet und die Differenz zwischen der Sollfunktion und dem gemessenen Erwärmungsverlauf des Heizmediums bildet, eine Fehlersignalerzeugungsein­ heit, die in Abhängigkeit von der in der Recheneinheit gebildeten Sollfunktion und der ermittelten Differenz einen Fehler bildet und in Abhängigkeit von diesem Fehler einen von drei Temperatursignalwerten, von denen minde­ stens einer positiv und einer negativ ist, erzeugt und eine Summationseinheit, die die Temperatursignalwerte bei jedem Abschalten des Kessels aufaddiert, wobei der Ausgang der Summationseinheit zum Ausgang der Vor­ gabeeinrichtung addiert wird.According to the invention, a circuit arrangement continues to be used specified to carry out the method with a Default device based on external factors generates a flow temperature setpoint signal, one Integrator, which is the difference between a mod flow temperature setpoint signal and a flow Actual temperature signal is supplied to a hyster reset switch, which is a boiler control signal for switching of the heater generated when the integrator output signal exceeds a first predetermined value or falls below a second predetermined value, a parameter identification device that the Para meter of the start function determines a computing unit, which calculates the target function and the difference between the target function and the measured heating curve of the heating medium forms an error signal generation unit depending on the in the arithmetic unit formed target function and the determined difference forms an error and depending on this error one of three temperature signal values, of which at least at least one is positive and one is negative, generates and a summation unit that shows the temperature signal values added each time the boiler was switched off, the Output of the summation unit to the output of the forward is added.

Mit Vorteil entsprechen die drei Temperatursignalwerte einer Temperaturänderung von -0,2°, 0° und +0,2°C. Die Änderungsrate des geänderten Vorlauftemperatur-Soll­ werts ist damit relativ klein. Das Heizungssystem kann der Änderung leicht folgen.The three temperature signal values advantageously correspond a temperature change of -0.2 °, 0 ° and + 0.2 ° C. The rate of change of the changed flow temperature target value is therefore relatively small. The heating system can easily follow the change.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur darin zeigt in schemati­ scher Darstellung ein Heizungssystem. An embodiment of the invention is described below the drawing described. The only figure in it shows schematically a heating system.  

Das Heizungssystem weist beispielsweise drei Heizkörper 13, 14, 15 auf, die über eine Vorlaufleitung 11 mit warmem Wasser aus einem Kessel 5 versorgt werden. Nach Durchströmen der Heizkörper 13, 14, 15 fließt das Wasser über eine Rücklaufleitung 12 zum Kessel 5 zurück. Die Wasserdurchflußmenge durch jeden Heizkörper 13, 14, 15 wird durch jeweils ein Ventil 16, 17, 18 bestimmt. Diese Ventile 16, 17, 18 sind als übliche Thermostatven­ tile ausgeführt, d.h. ihr Öffnungsgrad ist abhängig von der Temperatur desjenigen Raumes, den der Heizkörper beheizt. Liegt die Temperatur in diesem Raum unter der eingestellten Solltemperatur, öffnet das thermostatische Heizkörperventil, liegt sie darüber, drosselt das Ventil den Zustrom von warmem Wasser in den Heizkörper.The heating system has, for example, three radiators 13 , 14 , 15 , which are supplied with warm water from a boiler 5 via a flow line 11 . After flowing through the radiators 13 , 14 , 15 , the water flows back to the boiler 5 via a return line 12 . The water flow rate through each radiator 13 , 14 , 15 is determined by a valve 16 , 17 , 18 , respectively. These valves 16 , 17 , 18 are designed as conventional Thermostatven tiles, ie their degree of opening is dependent on the temperature of the room that the radiator heats. If the temperature in this room is below the set target temperature, the thermostatic radiator valve opens; if it is above it, the valve throttles the inflow of warm water into the radiator.

Der Kessel 5 weist in üblicher Weise eine Heizvorrich­ tung, beispielsweise einen Brenner für Öl, Gas oder ähnlichem oder eine elektrische Heizvorrichtung, und einen Vorratsbehälter für Wasser auf.The boiler 5 has in the usual way a Heizvorrich device, for example a burner for oil, gas or the like or an electric heating device, and a reservoir for water.

Die Vorlauftemperatur TV und die Rücklauftemperatur TR werden an der Vorlaufleitung 11 bzw. der Rücklauf­ leitung 12 oder im Kessel 5 gemessen, beispielsweise mit Hilfe eines Thermometers 25 mit angeschlossenem Meßwertformer, der einen Temperaturwert in elektrische Signale umwandelt, die über Leitungen 19, 20 bzw. 23 einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Obwohl mit zwei getrennten Temperaturfühlern genauere Meßwerte zur Bestimmung der Vor- und der Rücklauftemperatur er­ halten werden, reicht es auch aus, wenn lediglich ein (nicht dargestellter) Temperaturfühler für die Vorlauf­ temperatur vorhanden ist. Zur Ermittlung der Rücklauf­ temperatur wird dann vor jedem Starten der Heizvorrich­ tung im Kessel das Heizmedium über einen gewissen Zeit­ raum im Heizkreislauf herumgepumpt, so daß die Vorlauf­ temperatur gleich der Rücklauftemperatur ist. Diese Vorlauftemperatur wird dann gespeichert und für die nächste Aufheizperiode als konstante Rücklauftemperatur verwendet.The flow temperature T V and the return temperature T R are measured on the flow line 11 or the return line 12 or in the boiler 5 , for example with the help of a thermometer 25 with a connected measuring transducer, which converts a temperature value into electrical signals, which via lines 19 , 20th or 23 can be fed to further processing. Although with two separate temperature sensors more precise measured values for determining the flow and return temperatures are obtained, it is also sufficient if only one (not shown) temperature sensor for the flow temperature is available. To determine the return temperature, the heating medium is then pumped around the heating circuit for a certain period of time before starting the Heizvorrich device in the boiler, so that the flow temperature is equal to the return temperature. This flow temperature is then saved and used as a constant return temperature for the next heating period.

Zur Steuerung des Kessels, d.h. zur Einstellung des Mittelwerts der Vorlauftemperatur TV ist eine Vorgabe­ einrichtung 1 vorgesehen, in der aus mehreren äußeren Einflußfaktoren, wie der Außentemperatur Taußen ein Vorlauftemperatur-Sollwert TS gebildet wird. Die Größe TS kann beispielsweise nach einer bekannten Formel gebildet werden, in derTo control the boiler, ie to set the mean value of the flow temperature T V , a default device 1 is provided in which a flow temperature setpoint T S is formed from several external influencing factors, such as the outside temperature T outside . The size T S can be formed, for example, according to a known formula in which

TS = H (22-Taußen) + 22 + 2/HT S = H (22-T outside ) + 22 + 2 / H

ist. H gibt dabei eine Kurvensteilheit an, wobei bei einem niedrigen H-Wert eine verhältnismäßig niedrige Mittelvorlauftemperatur erreicht wird, während bei einem höheren H-Wert ein höherer Vorlauftemperaturmittelwert erreicht wird. Dieser Sollwert wird in einem Summations­ punkt 2 durch eine später beschriebene Korrekturgröße in einen modifizierten Sollwert TF verändert. Von diesem modifizierten Sollwert TF wird über eine Signalleitung 20 der Istwert der Vorlauftemperatur TV an einem Diffe­ renzbildungspunkt 29 abgezogen. Diese Differenz wird dem Eingang eines Integrators 3 zugeführt. Der Integrator 3 integriert dieses Signal über die Zeit. Der Ausgang des Integrators 3 wird einem Hystereseschalter 4 zuge­ führt, der die Heizvorrichtung des Kessels 5 ausschaltet, wenn der Ausgangswert des Integrators 3 einen vorbestimm­ ten ersten Wert überschreitet, und die Heizvorrichtung des Kessels 5 wieder einschaltet, wenn der Ausgangswert des Integrators einen vorbestimmten zweiten Wert unter­ schreitet. is. H indicates a steepness of the curve, a relatively low mean flow temperature being reached at a low H value, while a higher mean flow temperature value being reached at a higher H value. This setpoint is changed in a summation point 2 by a correction variable described later in a modified setpoint T F. From this modified target value T F , the actual value of the flow temperature T V is deducted at a difference point 29 via a signal line 20 . This difference is fed to the input of an integrator 3 . The integrator 3 integrates this signal over time. The output of the integrator 3 is supplied to a hysteresis switch 4 which switches off the heating device of the boiler 5 when the output value of the integrator 3 exceeds a predetermined first value, and switches on the heating device of the boiler 5 again when the output value of the integrator 3 has a predetermined second value Value falls below.

In der Aufheizphase, d.h. wenn die Heizvorrichtung das Wasser erwärmt, kann der zeitliche Verlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur TV durch folgende Hilfsfunktion beschrieben werden,In the heating phase, ie when the heating device heats the water, the time course of the heating of the flow temperature T V can be described by the following auxiliary function,

wobeiin which

TV(t) die Vorlauftemperatur (°C),
PK die maximale Wärmeleistung des Heizkessels (W),
Cm die Wärmekapazität des durchfließenden Wassers,
t die Zeit (s),
Ck die Wärmekapazität des Kessels (J/°C) und
TR die Rücklauftemperatur (°C)T V (t) the flow temperature (° C),
P K is the maximum heat output of the boiler (W),
C m is the heat capacity of the water flowing through,
t the time (s),
C k is the boiler heat capacity (J / ° C) and
T R the return temperature (° C)

ist. is.  

Eine Parameter-Identifikationseinrichtung 7 stellt an mehreren verschiedenen Zeitpunkten, vorzugsweise minde­ stens drei, die Vorlauftemperatur TV fest und ermittelt daraus die Parameter PK, Cm und Ck. Um die Hilfsfunktion eindeutig festlegen zu können, genügt es in der Regel sogar, lediglich die Quotienten PK/Cm und Cm/Ck zu ermit­ teln. Als Eingangsgrößen werden der Parameter-Identifika­ tionseinrichtung 7 ein Zeitsignal, die Vorlauftemperatur TV über eine Signalleitung 26, die mit der Signalleitung 19 in Verbindung steht, und die Rücklauftemperatur TR über eine Signalleitung 24, die mit der Signalleitung 23 in Verbindung steht, zugeführt. Die Parameter-Identi­ fikationseinrichtung 7 arbeitet lediglich beim erstmali­ gen Aufheizen der Heizflüssigkeit, beispielsweise beim Übergang vom Nachtabsenkbetrieb auf den Tagbetrieb. Die Parameter, die in der Parameter-Identifikationsein­ richtung 7 ermittelt worden sind, definieren demnach eine Startfunktion.A parameter identification device 7 determines the flow temperature T V at several different times, preferably at least three, and determines the parameters P K , C m and C k therefrom. In order to be able to clearly define the auxiliary function, it is usually sufficient to determine only the quotients P K / C m and C m / C k . As input variables, the parameter identifying device 7 is a time signal, the flow temperature T V via a signal line 26 , which is connected to the signal line 19 , and the return temperature T R via a signal line 24 , which is connected to the signal line 23 . The parameter identification device 7 works only when heating the heating liquid for the first time, for example during the transition from night-time lowering mode to daytime mode. The parameters which have been determined in the parameter identification device 7 therefore define a start function.

Die Parameter werden an eine Recheneinheit 6 übergeben, wo sie modifiziert werden können, um eine Sollfunktion zu bilden. In einem späteren Aufheizzyklus wird mit Hilfe der modifizierten Parameter eine Sollfunktion gebildet, die den zeitlichen Sollverlauf der Erwärmung der Vorlauftemperatur TV angibt. Dieser berechnete Ver­ lauf von TV wird über eine Signalleitung 28 einem Diffe­ renzbildungspunkt 8 zugeführt, dem über eine Signallei­ tung 27, die mit der Signalleitung 19 in Verbindung steht, der Wert der Vorlauftemperatur TV zugeführt wird. Am Differenzbildungspunkt 8 wird also die Differenz zwischen dem berechneten Wert von TV und dem gemessenen Wert von TV gebildet. Diese Differenz wird einer Fehler­ signalerzeugungseinheit 9 zugeführt. Diese Fehlersignal­ erzeugungseinheit 9 ermittelt aus der am Differenzbil­ dungspunkt 8 berechneten Differenz und den über eine Signalleitung 30 zugeführten Werten der Sollfunktion einen Fehler. Die Fehlersignalerzeugungseinheit 9 gibt an ihrem Ausgang in Abhängigkeit vom ermittelten Fehler einen von drei Temperatursignalwerten A aus, und zwar nach folgender Regel: Wenn der Fehler zwischen -2% und +2% ist, ist A = 0; wenn der Betrag des Fehlers größer als 2% ist, ist der Betrag A = 0,2°C; das Vor­ zeichen von A richtet sich nach dem Vorzeichen des Feh­ lers.The parameters are transferred to a computing unit 6 , where they can be modified to form a target function. In a later heating cycle, a set function is formed using the modified parameters, which specifies the time course of the heating of the flow temperature T V. This calculated Ver course of T V is fed via a signal line 28 to a dif ference point 8 , which is fed via a signal line 27 , which is connected to the signal line 19 , the value of the flow temperature T V. At the difference formation point 8 , the difference between the calculated value of T V and the measured value of T V is thus formed. This difference is fed to an error signal generation unit 9 . This error signal generating unit 9 determines an error from the difference calculated at the difference formation point 8 and the values supplied via a signal line 30 of the desired function. The error signal generating unit 9 outputs one of three temperature signal values A at its output depending on the error that has been determined, namely according to the following rule: if the error is between -2% and + 2%, A = 0; if the amount of error is greater than 2%, the amount A = 0.2 ° C; the sign of A depends on the sign of the error.

Der Ausgang der Fehlererzeugungseinheit 9 wird in einer Summationseinheit 10 bei jedem Stopp der Heizvorrichtung des Kessels 5 aufaddiert. Der Ausgang der Summationsein­ heit 10 wird am Summationspunkt 2 zum Ausgang TS der Vorgabeeinrichtung 1 hinzuaddiert. Am Summationspunkt 2 wird somit ein veränderter oder modifizierter Vorlauf­ temperatur-Sollwert TF gebildet. Im Normalbetrieb wird dieser modifizierte Vorlauftemperatur-Sollwert TF dazu verwendet, wie oben beschrieben, zusammen mit dem Vor­ lauftemperatur-Istwert TV eine Differenz zu bilden, die dann dem Integrator 3 zugeführt wird.The output of the error generation unit 9 is added up in a summation unit 10 each time the heating device of the boiler 5 is stopped. The output of the Summationsein unit 10 is added at the summation point 2 to the output T S of the default device 1 . At summation point 2 , a changed or modified flow temperature setpoint T F is thus formed. In normal operation, this modified flow temperature setpoint T F is used, as described above, to form a difference together with the pre-run temperature actual value T V , which is then fed to the integrator 3 .

Das Heizungssystem arbeitet wie folgt: Beim Umstellen des Systems vom Nachtabsenkbetrieb zum normalen Tagbe­ trieb kann man davon ausgehen, daß alle Heizkörperther­ mostate 16, 17, 18 voll geöffnet sind und die maximale Wassermenge durch die Heizkörper 13, 14, 15 strömt. Der Kessel 5 wird gestartet. Daraufhin steigt die Vor­ lauftemperatur TV an und wird gemessen. Anhand der gemes­ senen Kurve können in der Parameter-Identifikationsein­ richtung 7, beispielsweise mit Hilfe eines Mikroprozes­ sors, die Konstanten PK, Cm, Ck der Hilfsfunktion des Heizungssystems berechnet werden. Da diese Konstanten beim Starten des Heizungssystems berechnet werden, erhält man somit eine Startfunktion, d.h. die Gleichung, die für das Heizsystem bei 100% Durchfluß gilt. The heating system works as follows: When switching the system from night setback mode to normal daytime operation, it can be assumed that all radiators mostate 16 , 17 , 18 are fully open and the maximum amount of water flows through the radiators 13 , 14 , 15 . The boiler 5 is started. Then the pre-running temperature T V rises and is measured. On the basis of the measured curve, the constants P K , C m , C k of the auxiliary function of the heating system can be calculated in the parameter identification device 7 , for example with the aid of a microprocessor. Since these constants are calculated when the heating system is started, a start function is obtained, ie the equation that applies to the heating system at 100% flow.

Anhand dieser Startfunktion kann nun eine Sollfunktion berechnet werden, indem z.B. ein neuer Wert für Cm ein­ gesetzt wird. Der neue Wert kann beispielsweise 20% bis 40%, insbesondere 30%, kleiner sein als in der Startfunktion. Die Aufgabe des durch den Integrator 3, den Hystereseschalter 4, den Kessel 5, die Rückführ­ leitung 20 und den Differenzbildungspunkt 26 gebildeten Reglers ist es nun, einen Mittelwert für die Vorlauf­ temperatur so einzustellen, daß die Vorlauftemperatur TV den durch die gewünschte Sollkurve vorgegebenen modi­ fizierten Vorlauftemperatur-Sollwert TF einhält. Wenn die Vorlauftemperatur TV den gewünschten Verlauf hat, erreicht man einen Durchfluß, der etwa 60% bis 80%, vorzugsweise 70%, des maximalen Durchflusses ent­ spricht. Bei diesem Durchfluß befinden sich die Heiz­ körperthermostatventile 16, 17, 18 in einem teilweise gedrosselten Zustand, d.h. sie können auf Temperatur­ änderungen im Raum durch stärkeres Öffnen oder stärkeres Drosseln reagieren und damit ihre Regelfunktion erfüllen.A target function can now be calculated on the basis of this start function, for example by setting a new value for C m . The new value can, for example, be 20% to 40%, in particular 30%, smaller than in the start function. The task of the controller formed by the integrator 3 , the hysteresis switch 4 , the boiler 5 , the return line 20 and the difference point 26 is now to set an average value for the flow temperature so that the flow temperature T V is given by the desired target curve modified flow temperature setpoint T F. If the flow temperature T V has the desired profile, a flow is reached which speaks about 60% to 80%, preferably 70%, of the maximum flow. At this flow, the heating body thermostatic valves 16 , 17 , 18 are in a partially throttled state, ie they can react to changes in temperature in the room by opening more or throttling and thus fulfilling their control function.

Nach jedem Stoppen des Kessels, d.h. nach jedem Abschal­ ten der Heizvorrichtung, wird der gemessene Temperatur­ verlauf der Vorlauftemperatur TV mit der berechneten Sollfunktion in mehreren Punkten verglichen. In Abhängig­ keit von dem Ergebnis dieses Vergleiches wird der Mittel­ wert der Vorlauftemperatur konstant gehalten, um 0,2°C angehoben oder um -0,2°C abgesenkt. Diese Änderung ist so klein, daß das System ausreichend Zeit hat, sich auf die neuen Randbedingungen einzustellen. Diese Anpas­ sung des Mittelwerts an die Belastungen wird ausgeführt, solange der Tagbetrieb eingestellt ist.After each stop of the boiler, ie after each shutdown of the heating device, the measured temperature curve of the flow temperature T V is compared with the calculated target function in several points. Depending on the result of this comparison, the mean value of the flow temperature is kept constant, raised by 0.2 ° C or lowered by -0.2 ° C. This change is so small that the system has enough time to adjust to the new constraints. This adjustment of the mean value to the loads is carried out as long as day mode is stopped.

Ein zusätzlicher Vorteil des Systems ist darin zu sehen, daß aus den berechneten Konstanten Cm, Ck und PK ein sogenannter Alpha-Wert ermittelt werden kann, der dem Hystereseschalter 4 über eine Signalleitung 31 zugeführt werden kann. Dieser Alpha-Wert dient dazu, die beiden vorbestimmten Schwellwerte festzulegen oder zu verändern, bei deren Über- bzw. Unterschreiten ein Kesselsteuer­ signal zum Schalten der Heizvorrichtung erzeugt wird. Damit wird eine etwas unsichere manuelle Einstellung dieses Wertes vermieden.An additional advantage of the system can be seen in the fact that a so-called alpha value can be determined from the calculated constants C m , C k and P K, which can be supplied to the hysteresis switch 4 via a signal line 31 . This alpha value is used to define or change the two predetermined threshold values, above or below which a boiler control signal is generated for switching the heating device. This avoids a somewhat unsafe manual setting of this value.

Die Belastung des Systems wird also nicht nur abge­ schätzt, sondern es wird der tatsächlich verbrauchte Wärmebedarf ermittelt. Die Vorlauftemperatur TV wird so gesteuert, daß die Heizkörperthermostate bei wechseln­ den Außenbedingungen trotzdem immer in ihrem Regelbereich bleiben können.The load on the system is therefore not only estimated, but the heat consumption actually consumed is determined. The flow temperature T V is controlled so that the radiator thermostats can always remain in their control range when the outside conditions change.

Die Außentemperatur Taußen und die Kurvensteilheit H, die der Vorgabeeinrichtung 1 zugeführt werden, werden auch im Tagbetrieb weiter benutzt, um den Sollwert TS in Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen zu modifizie­ ren. Dieser Eingang des Summationspunkts 2 muß also über den Tag nicht notwendigerweise konstant sein.The outside temperature T outside and the curve steepness H, which are fed to the specification device 1 , are also used in daytime operation in order to modify the setpoint T S in dependence on the external conditions. This input of the summation point 2 therefore does not necessarily have to be during the day be constant.

Claims (12)

1. Verfahren zum Einstellen des Mittelwerts der Vorlauf­ temperatur eines Heizmediums, das durch eine Heizvor­ richtung intermittierend erwärmt wird, in einem Heiz­ system, das mindestens eine verstellbare Drosselstel­ le für das Heizmedium aufweist, bei dem ein Vorlauf­ temperatur-Sollwert aufgrund äußerer Einflußfaktoren ermittelt und das Heizmedium bei voller Öffnung der Drosselstellen auf den Vorlauftemperatur-Sollwert erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auf­ heizen der Anlage aus dem abgekühlten Zustand aus dem zeitlichen Temperaturverlauf der Vorlauftemperatur (Tv(t)) Parameter einer für die volle Öffnung der Drosselstellen (16-18) geltenden Startfunktion ermit­ telt, durch Verändern mindestens eines dieser Para­ meter (Cm) eine Sollfunktion, die bei einem verminder­ ten Durchfluß des Wärmeträgers gilt, errechnet, die Sollfunktion als gewünschte Sollaufheizfunktion zu­ grundegelegt und der Vorlauftemperatur-Sollwert (TF) so lange verändert wird, bis sich der Verlauf der Erwärmung in jeder Aufheizphase an die Sollfunktion angeglichen hat. 1. A method for setting the mean value of the flow temperature of a heating medium, which is heated intermittently by a Heizvor direction, in a heating system that has at least one adjustable throttle position for the heating medium, in which a flow temperature setpoint is determined based on external factors and the heating medium is heated to the flow temperature setpoint when the throttling points are fully open, characterized in that when the system is heated up from the cooled state from the temporal temperature profile of the flow temperature (T v (t)) parameters one for the full opening of the throttling points ( 16 - 18 ) applicable start function, by changing at least one of these parameters (C m ) calculates a target function that applies to a reduced flow of the heat transfer medium, sets the target function as the desired target heating function and sets the flow temperature setpoint (T F ) is changed until si ch the course of the heating in each heating phase has adjusted to the target function. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Start- bzw. Sollfunktion, mit der sich die Vorlauftemperatur (TV) ändert, durch folgende Hilfs­ funktion angeglichen wird: wobeiTV(t) die Vorlauftemperatur (°C),
PK die maximale Wärmeleistung des Heizkessels (W),
Cm die Wärmekapazität des durchfließenden Wassers,
t die Zeit(s),
Ck die Wärmekapazität des Kessels (J/°C) und
TR die Rücklauftemperatur (°C)ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the start or target function with which the flow temperature (T V ) changes is adjusted by the following auxiliary function: where T V (t) is the flow temperature (° C),
P K is the maximum heat output of the boiler (W),
C m is the heat capacity of the water flowing through,
t the time (s),
C k is the boiler heat capacity (J / ° C) and
T R is the return temperature (° C). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Parameter der Startfunktion durch Mes­ sung der Vorlauftemperatur (TV) an mindestens drei Zeitpunkten ermittelt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the parameters of the start function by measurement of the flow temperature (T V ) are determined at least three times. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sollfunktion aus der Startfunktion durch Verändern des Parameters Cm ermittelt wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the target function is determined from the start function by changing the parameter C m . 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollfunktion durch Verkleinern des Parameters Cm ermittelt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the target function is determined by reducing the parameter C m . 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter Cm in der Sollfunktion etwa 20% bis 40% kleiner ist das der Parameter Cm in der Startfunktion.6. The method according to claim 5, characterized in that the parameter C m in the set function is about 20% to 40% smaller than the parameter C m in the start function. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Startfunktion bei jedem Übergang vom Nachtabsenkbetrieb zum Tagbetrieb ermit­ telt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that the start function at each Transition from night setback mode to daytime operation is communicated. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ermitteln der Start­ funktion und dem Festlegen der Sollfunktion eine vorbestimmte Totzeit vorgesehen ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that between determining the start function and defining the target function predetermined dead time is provided. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz des veränder­ ten Vorlauftemperatur-Sollwerts (TF) und des Vorlauf­ temperatur-Istwerts (TV) eine Eingangsgröße für einen Integrator gebildet wird, der über einen Hyste­ reseschalter (4) die Heizvorrichtung (5) an- und abschaltet.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that an input variable for an integrator is formed from the difference between the changed flow temperature setpoint (T F ) and the flow temperature actual value (T V ), which has a hysteresis reset switch ( 4 ) switches the heating device ( 5 ) on and off. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Parametern der Sollfunktion die Schwell­ werte für den Hystereseschalter (4) ermittelt werden. 10. The method according to claim 9, characterized in that the threshold values for the hysteresis switch ( 4 ) are determined from the parameters of the desired function. 11. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Vorgabeeinrichtung (1), die aufgrund äußerer Einflußfaktoren (Taußen) ein Vorlauftempe­ ratur-Sollwertsignal (TS) erzeugt, einen Integrator (3), dem die Differenz zwischen einem modifizierten Vorlauftemperatur-Sollwertsignal (TF) und einem Vorlauftemperatur-Istwertsignal (TV) zugeführt wird, einen Hystereseschalter (4), der ein Kesselsteuer­ signal zum Schalten der Heizvorrichtung (5) erzeugt, wenn das Integrator-Ausgangssignal einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet bzw. einen zweiten vorbestimmten Wert unterschreitet, eine Parame­ ter-Identifikationseinrichtung (7), die die Parameter (PK/Cm, Cm/Ck) der Startfunktion ermittelt, eine Recheneinheit (6, 8), die die Sollfunktion berechnet und die Differenz zwischen der Sollfunktion und dem gemessenen Erwärmungsverlauf des Heizmediums bildet, eine Fehlersignalerzeugungseinheit (9) , die in Abhängigkeit von der in der Recheneinheit (6, 8) gebildeten Sollfunktion und der ermittelten Differenz einen Fehler bildet und in Abhängigkeit von diesem Fehler einen von mindestens zwei Tempera­ tursignalwerten (A), von denen mindestens einer positiv und einer negativ ist, erzeugt, und eine Summationseinheit (10), die die Temperatursignalwerte (A) bei jedem Abschalten des Kessels aufaddiert, wobei der Ausgang der Summationseinheit (10) zum Ausgang der Vorgabeeinrichtung (1) addiert wird, um das Vorlauftemperatur-Sollwertsignal (TS) zu modifizieren. 11. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 10, characterized by a default device ( 1 ), which generates a Vorlauftempe temperature setpoint signal (T S ) due to external factors (T outside ), an integrator ( 3 ), which the Difference between a modified flow temperature setpoint signal (T F ) and a flow temperature actual value signal (T V ) is supplied to a hysteresis switch ( 4 ) which generates a boiler control signal for switching the heating device ( 5 ) when the integrator output signal has a first predetermined Value exceeds or falls below a second predetermined value, a parameter identification device ( 7 ) which determines the parameters (P K / C m , C m / C k ) of the start function, a computing unit ( 6 , 8 ) which performs the desired function calculates and forms the difference between the desired function and the measured heating curve of the heating medium, an error signal generation unit ( 9 ), which, depending on the target function formed in the computing unit ( 6 , 8 ) and the difference determined, forms an error and, depending on this error, generates one of at least two temperature signal values (A), at least one of which is positive and one is negative, and a summation unit ( 10 ) which adds up the temperature signal values (A) each time the boiler is switched off, the output of the summation unit ( 10 ) being added to the output of the setting device ( 1 ) in order to modify the flow temperature setpoint signal (T S ). 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drei Temperatursignalwerte (A) eine Temperaturänderung von -0,2°, 0° und +0,2°C entsprechen.12. Circuit arrangement according to claim 11, characterized indicates that the three temperature signal values (A) a temperature change of -0.2 °, 0 ° and + 0.2 ° C correspond.
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