DE4414260A1 - Verfahren zur Regelung der Temperatur in einer Mehrzahl von Räumen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art zur Regelung der Tem­ peratur in einer Mehrzahl von Räumen, sowie eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens.

Heizungsanlagen, mit denen eine Mehrzahl von Räumen beheizt wird, sind im allgemeinen derart aufgebaut, daß in einer zentralen Wärmeerzeugungseinrichtung, beispielsweise einem Heizkessel, einem wärmeübertragenden Medium, bei­ spielsweise Wasser, Wärme zugeführt wird. In den einzelnen Räumen sind Heizkörper angebracht, die mit dem Heizkessel über Rohrleitungen verbunden sind. Das wärmeübertragende Medium wird mit einer Vorlauftemperatur Tv in die Rohrlei­ tungen eingespeist, durchfließt die Heizkörper in den ein­ zelnen Räumen und fließt danach mit einer Rücklauftempera­ tur ZTv zu dem Heizkessel zurück, wo ihm erneut Wärme zu­ geführt wird, so daß auf diese Weise ein Kreislauf gebil­ det ist. Der Kreislauf wird im allgemeinen durch eine Um­ wälzpumpe unterstützt. Die Menge pro Zeiteinheit bei­ spielsweise über eine Heizfläche eines Heizkörpers an ei­ nen Raum abgegebener Wärme ist dadurch veränderbar, daß die Menge des den Heizkörper pro Zeiteinheit durchfließen­ den wärmeübertragenden Mediums, die Durchflußmenge, über ein Ventil oder dergleichen veränderbar ist. Auf diese Weise ist die Temperatur in den einzelnen Räumen veränder­ bar. Außerdem ist die Menge pro Zeiteinheit an einen Raum abgegebener Wärme von der Vorlauftemperatur abhängig.

Es ist ein Verfahren zur Regelung der Temperatur in einer Mehrzahl von Räumen bekannt, bei dem die Regelung der Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium und damit die Regelung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von einem Wärmebedarf eines Referenzraumes erfolgt. Unter Wär­ mebedarf wird der auf den Normwärmebedarf des jeweiligen Raumes bezogene relative Wärmebedarf verstanden. Ausgehend von einem Grundwert der Vorlauftemperatur wird diese bei einem hohen Wärmebedarf in dem Referenzraum erhöht, wäh­ rend sie bei einem niedrigen Wärmebedarf in dem Referenz­ raum herabgesetzt wird. Die anderen Räume bleiben dabei unberücksichtigt, so daß sich die Temperatur in diesen Räumen entsprechend der jeweils über ein Heizkörperventil eingestellten Durchflußmenge verändert.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß Schwankungen im Wärmebedarf ausschließlich in dem Referenzraum, nicht aber in den übrigen Räumen berücksichtigt werden. Dies hat zur Folge, daß bei einer beispielsweise durch Personenbelegung erhöhten Raumtemperatur des Referenzraumes die Vorlauftem­ peratur in der gesamtem Anlage abgesenkt wird, so daß die übrigen Räume entsprechend der gesenkten Vorlauftemperatur unerwünschterweise abkühlen. Einem erhöhten Wärmebedarf in einem der übrigen Räume kann somit nur dadurch Rechnung getragen werden, daß beispielsweise durch Verstellen eines die Temperatur in dem Referenzraum regelnden Thermostat­ ventiles in dem Referenzraum ein erhöhter Wärmebedarf simu­ liert wird, so daß auf diese Weise die Vorlauftemperatur in der gesamten Anlage erhöht wird. Dabei erhöht sich die Temperatur auch in den Räumen, in denen kein erhöhter Wär­ mebedarf vorliegt. Eine individuelle Regelung der Tempera­ tur in einem anderem Raum als dem Referenzraum ist somit bei diesem Verfahren nur eingeschränkt möglich.

In dem Aufsatz "Erfahrungen mit einem Optimierungs­ rechner für Heizungsanlagen in einem großen Wohngebäude" von G. Kallina, erschienen in der Zeitschrift "Automati­ sierungstechnische Praxis" atp, 29. Jahrgang, Heft 1/1987, S. 6 bis 16, ist ein Verfahren der betreffenden Art vor­ geschlagen, bei dem die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der gesamten Durchflußmenge in der Anlage geregelt wird. Steigt dabei in einzelnen Räumen der Wärmebedarf, beispielsweise infolge sinkender Außentemperatur, so wird zunächst jeweils über eine Raumtemperaturregeleinrichtung in den betreffenden Räumen die Durchflußmenge durch Erhö­ hen eines Öffnungsgrades der Heizkörperventile erhöht, so daß sich infolge der verringerten Drosselwirkung der Heiz­ körperventile der Durchfluß in der gesamten Anlage erhöht. Der Erhöhung der Durchflußmenge wird dadurch entgegenge­ wirkt, daß die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in der Wärmeerzeugungseinrichtung erhöht wird, so daß auf diese Weise die Vorlauftemperatur ansteigt und die Heiz­ körperventile über die Raumtemperaturregler wieder teil­ weise geschlossen werden und der Durchfluß in der gesamten Anlage dementsprechend abnimmt. Aufgrund eines trägen An­ sprechens der Thermostatventile bei Störungen muß bei die­ sem Verfahren auch die Regelung der Vorlauftemperatur trä­ ge eingestellt werden. Dies hat zur Folge, daß bei einer schnellen Änderung der Außentemperatur die Vorlauftempera­ tur nicht ausreichend schnell angepaßt werden kann, so daß bei einem schnellen Absinken der Außentemperatur der er­ höhte Wärmebedarf erst mit Verzögerung berücksichtigt wird und die Räume dementsprechend auskühlen.

Ein anderes, in demselben Aufsatz vorgeschlagenes Ver­ fahren sieht vor, einen Sollwert für die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von einer gemessenen Außentemperatur über eine Heizkurve zu ermitteln und diesen Sollwert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches in Abhängigkeit von der Durchflußmenge in der gesamten Anlage in der zuvor be­ schriebenen Weise zu korrigieren. Eine Berücksichtigung des erhöhten Wärmebedarfes einzelner Räume ist bei diesem Verfahren nur sehr eingeschränkt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die ge­ schilderten Nachteile nicht mehr auftreten, also der Wär­ mebedarf einzelner Räume besser berücksichtigt wird, eine schnelle Anpassung der Vorlauftemperatur ermöglicht und eine wirtschaftliche Arbeitsweise erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß jeweils der Raum mit dem höchsten Wärmebedarf den Referenzraum bildet, der Referenzraum somit wechseln kann, und daß die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in Abhängigkeit vom Wärmebedarf des jeweiligen Re­ ferenzraumes erfolgt. Dazu wird vorzugsweise periodisch die Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrichtungen der einzelnen Räume oder eine von der Durchflußmenge abhängige Meßgröße ermittelt. Ist in dem Referenzraum ein erhöhter Wärmebedarf vorhanden, so erhöht zunächst eine Raumtempe­ raturregeleinrichtung einen Ventilöffnungsgrad eines Ven­ tiles der jeweiligen Wärmeabgabeeinrichtung, so daß sich die Durchflußmenge durch die jeweilige Wärmeabgabeeinrich­ tung erhöht, bis eine maximal mögliche Durchflußmenge er­ reicht ist. Unter der Voraussetzung, daß die Durchflußmen­ gen durch die Wärmeabgabeeinrichtungen der übrigen Räume geringer sind, bildet nach der nächsten Bestimmung der Meßgröße für die Durchflußmengen dieser Raum den Referenz­ raum. Die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in der Wärmeerzeugungseinrichtung erfolgt nun in Abhängigkeit vom Wärmebedarf dieses Referenzraumes.

Besteht beispielsweise in dem Referenzraum bei maxima­ lem Ventilöffnungsgrad ein erhöhter Wärmebedarf, so wird die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium erhöht, so daß sich die Vorlauftemperatur erhöht. In den Räumen, in denen kein erhöhter Wärmebedarf besteht, wird die erhöhte Vorlauftemperatur dadurch kompensiert, daß die jeweilige Raumtemperaturregeleinrichtung durch Verringerung des Ven­ tilöffnungsgrades die Durchflußmenge durch die jeweilige Wärmeabgabeeinrichtung verringert. Besteht auch bei der nächsten Bestimmung der Durchflußmengen für die einzelnen Räume in dem momentanen Referenzraum ein höherer Wärmebe­ darf als in den übrigen Räumen, so bildet dieser Raum auch weiterhin den Referenzraum. Anderenfalls bildet ein ande­ rer, den höchsten Wärmebedarf aufweisender Raum den Refe­ renzraum.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß keine Abhängig­ keit von einem festen Referenzraum mehr besteht. Dadurch ist eine individuelle und gleichmäßige Regelung möglich, die sich an dem Wärmebedarf sämtlicher Räume orientiert. Steigt die Temperatur in dem momentanen Referenzraum bei­ spielsweise durch Personenbelegung an, so daß der Wärmebe­ darf dieses Raumes sinkt, so bildet nach der nächsten Be­ stimmung der Durchflußmengen ein anderer Raum den Refe­ renzraum. Ein unerwünschtes Auskühlen einzelner Räume ist somit zuverlässig vermieden, wobei die Raumtemperatur in dem vorher den Referenzraum bildenden Raum auch bei erhöh­ ter Vorlauftemperatur dadurch im wesentlich konstant ge­ halten wird, daß die Raumtemperaturregeleinrichtung in diesem Raum die Durchflußmenge verringert.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine selbständige Anpassung an einen sich ändernden Wärmebedarf erfolgt. Da bei der Bestimmung der Meßgrößen für die Durchflußmengen der Maximalwert aus diesen Meßgrößen ausgewählt wird und die Wärmezufuhr in Abhängigkeit von diesem Maximalwert erfolgt, wird bei­ spielsweise bei in allen Räumen gesunkenen Wärmebedarf die Vorlauftemperatur herabgesetzt. Somit sind unnötig hohe Vorlauftemperaturen vermieden, so daß insbesondere bei hohen Vorlauftemperaturen auftretende Abstrahlungsverluste verringert sind und die Anlage wirtschaftlich arbeitet.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird das wärmeübertragende Medium durch eine steuerbare Pumpe umgewälzt.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung wird aus den Meßgrößen für die Durchflußmengen durch die Wärme­ abgabeinrichtungen wenigstens zweier Räume ein Mittelwert gebildet und mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergli­ chen und bei Unterschreiten des Schwellenwertes die Um­ wälzpumpe wenigstens teilweise gedrosselt. Dadurch ist bei gleicher Umwälzmenge der Druck vermindert, so daß die Raumtemperaturregeleinrichtungen den Ventilöffnungsgrad erhöhen. Somit ist ein aus hydraulischer und regelungs­ technischer Sicht günstiger hoher Ventilöffnungsgrad ge­ währleistet. Bei niedrigem Ventilöffnungsgrad auftretende hydraulische Probleme, die zum Abschneiden von Teilen der Heizungsanlage führen, und Heizungsgeräusche, die durch fast geschlossene Ventile verursacht werden, sind somit zuverlässig vermieden.

Bei dieser Weiterbildung wird zweckmäßigerweise bei der Ermittlung der Meßgrößen für die Durchflußmengen über­ prüft, ob die Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet und bei Überschreiten dieses Wertes wird die Drosselung der Umwälzpumpe aufgehoben.

Prinzipiell kann die Durchflußmenge durch die jeweili­ ge Wärmeabgabeeinrichtung bestimmt werden. Zweckmäßiger­ weise wird jedoch als Meßgröße für die Durchflußmenge der Ventilöffnungsgrad eines die Durchflußmenge durch die je­ weilige Wärmeabgabeeinrichtung steuernden Ventiles be­ stimmt. Die Bestimmung des Öffnungsgrades kann auf beson­ ders einfache Weise erfolgen.

Die Bestimmung der Meßgrößen für die Durchflußmengen kann prinzipiell in frei wählbaren Intervallen erfolgen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Bestimmung jedoch peri­ odisch.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Bestimmung der Meßgröße für die Durchflußmenge für alle Räume nahezu gleichzeitig oder mit kurzem Abstand zueinander.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Aus­ führungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Raumtemperaturre­ geleinrichtung und dient zur Verdeutlichung der Regelung der Raumtemperatur,

Fig. 2 ein Blockschaltbild und dient zur Verdeutli­ chung der Auswahl des Maximalwertes aus den Meßgrößen für die Durchflußmengen der ein­ zelnen Räume,

Fig. 3 ein Blockschaltbild und dient zur Verdeutli­ chung der Regelung der Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium und

Fig. 4 ein Blockschaltbild und dient zur Verdeutli­ chung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Fig. 1 ist eine Raumtemperaturregeleinrichtung 1 dargestellt, bei der ein wärmeübertragendes Medium mit einer Vorlauftemperatur Tv einer durch einen Heizkörper 2 gebildeten Wärmeabgabeeinrichtung zugeführt wird. Über eine nicht dargestellte Heizfläche des Heizkörpers 2 gibt das wärmeübertragende Medium an einen Raum 3 Wärme ab. Die Menge der an den Raum 3 abgegebenen Wärme ist von der Vor­ lauftemperatur Tv des wärmeübertragenden Mediums und von einer Menge des den Heizkörper pro Zeiteinheit durchströ­ menden wärmeübertragenden Mediums, der Durchflußmenge, abhängig. Die Durchflußmenge ist dadurch einstellbar, daß ein Ventilöffnungsgrad Ykv eines den Durchfluß durch den Heizkörper steuernden Ventiles durch nicht dargestellte Stellmittel, beispielsweise einen Stellmotor, veränderbar ist. Die Temperatur in dem Raum wird durch eine Störgröße Zr beeinflußt. Diese Störgröße ist durch Umwelteinflüsse verursacht, beispielsweise durch einen Einfall von Sonnen­ licht in den Raum 3 oder durch eine Windanströmung einer Fassade. In dem Raum 3 stellt sich gemäß der Vorlauftempe­ ratur Tv, dem Ventilöffnungsgrad Ykv und der Störgröße Zr eine Raumtemperatur Xt ein. Die Raumtemperatur Xt wird über einen ersten Addierer 4 mit einer Solltemperatur Wt verglichen, wobei die Raumtemperatur Xt mit einem negati­ ven Vorzeichen und die Solltemperatur Wt mit einem positi­ ven Vorzeichen bewertet ist, so daß am Ausgang des Addie­ rers 4 eine Regeldifferenz Wt-Xt anliegt. Die Regeldiffe­ renz Wt-Xt wird einer durch einen ersten PID-Regler 5 ge­ bildeten Regeleinrichtung zugeführt. Der PID-Regler 5 dient zum Ausregeln der Regeldifferenz Wt-Xt und bildet entsprechend einem PID-Regelalgorithmus in bekannter Weise eine Stellgröße, wobei die Stellgröße der Ventilöffnungs­ grad Ykv ist. Auf diese Weise ist eine Raumtemperaturre­ geleinrichtung 1 gebildet. Der Ventilöffnungsgrad Ykv wird außerdem einer in dieser Figur nicht dargestellten Ein­ richtung zur Auswahl der maximalen Meßgröße zugeführt, die weiter unten näher beschrieben wird.

Stimmen bei vorgegebener Vorlauftemperatur Tv und ei­ nem momentanen Ventilöffnungsgrad Ykv die Raumtemperatur Xt und die Solltemperatur Wt überein, so ergibt sich die Regeldifferenz Wt-Xt zu null. Somit ist ein Ausregeln ei­ ner Regeldifferenz nicht erforderlich, so daß der Ventil­ öffnungsgrad Ykv unverändert bleibt.

Stimmen bei vorgegebener Vorlauftemperatur Tv und ei­ nem momentanen Ventilöffnungsgrad Ykv die Raumtemperatur Xt und die Solltemperatur Wt nicht überein, so ergibt sich die Regeldifferenz Wt-Xt nicht zu null. Beispielsweise führt bei vorgegebener Vorlauftemperatur Tv und einem momentanen Ventilöffnungsgrad Ykv Sonneneinfall in den Raum 3 dazu, daß eine Störgröße Zr gebildet ist, unter deren Einfluß die Raumtemperatur Xt ansteigt. Dadurch ent­ steht eine Regeldifferenz Wt-Xt. Der erste PID-Regler 5 bildet entsprechend dieser Regeldifferenz die Stellgröße, wobei in diesem Fall der Erhöhung der Raumtemperatur Xt dadurch entgegengewirkt wird, daß der erste PID-Regler 5 den Ventilöffnungsgrad Ykv verringert. Somit ist auch die Durchflußmenge durch den Heizkörper 2 verringert, so daß auch die Menge der über die Heizfläche des Heizkörpers an den Raum 3 abgegebenen Wärme verringert ist.

In der Fig. 2 ist die Bildung einer Führungsgröße WTv zur Regelung der Vorlauftemperatur Tv dargestellt. Einer Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgra­ des werden die in den einzelnen Räumen bestehenden Ventil­ öffnungsgrade Ykv zugeführt. Die Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgrades wählt aus den Ventil­ öffnungsgraden Ykv den Maximalwert Xmax aus. Der Maximal­ wert Xmax wird über einen zweiten Addierer 7 mit einem vorgegebenen Ventilöffnungsgrad Wd verglichen, wobei der Maximalwert Xmax mit einem positiven Vorzeichen und der vorgegebene Ventilöffnungsgrad Wd mit einem negativen Vor­ zeichen bewertet ist, so daß am Ausgang des zweiten Addie­ rers 5 eine Regeldifferenz Xmax-Wd anliegt. Die Regeldif­ ferenz Xmax-Wd wird einer durch einen zweiten PID-Regler 8 gebildeten Regeleinrichtung zugeführt. Der zweite PID-Reg­ ler dient zum Ausregeln der Regeldifferenz Xmax-Wd und bildet entsprechend einem PID-Regelalgorithmus in bekann­ ter Weise eine Stellgröße WTv, die als Führungsgröße für eine in dieser Figur nicht dargestellte Regelung dient, die weiter unten näher beschrieben wird.

In der Fig. 3 ist die Regelung der Vorlauftemperatur dargestellt. In einer durch einen Heizkessel 9 gebildeten Wärmeerzeugungseinrichtung wird dem wärmeübertragenden Medium Wärme zugeführt. Das wärmeübertragende Medium wird mit einer Vorlauftemperatur Tv einer in dieser Figur nur symbolisch dargestellten Heizungsanlage 10 zugeführt. Das wärmeübertragende Medium wird zu dem Heizkessel 9 mit ei­ ner Rücklauftemperatur ZTv zurückgeführt, so daß auf diese Weise ein Kreislauf gebildet ist. Die Vorlauftemperatur Tv wird über einen dritten Addierer 11 mit einer Sollvorlauf­ temperatur WTv verglichen, wobei die Vorlauftemperatur Tv mit einem positiven Vorzeichen und die Sollvorlauftempera­ tur WTv mit einem negativen Vorzeichen bewertet ist, so daß am Ausgang des Addierers 11 eine Regeldifferenz Tv-WTv anliegt. Die Regeldifferenz Tv-WTv wird einer durch einen ersten PI-Regler 12 gebildeten Regeleinrichtung zugeführt. Der PI-Regler 12 dient zum Ausregeln der Regeldifferenz Tv-WTv und bildet entsprechend einem PI-Regelalgorithmus in bekannter Weise eine Stellgröße YTv, wobei durch die Stellgröße YTv die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium beeinflußbar ist.

Stimmen die Vorlauftemperatur Tv und die Sollvorlauf­ temperatur WTv überein, so ergibt sich die Regeldifferenz Tv-WTv zu null. Somit ist ein Ausregeln einer Regeldiffe­ renz nicht erforderlich, so daß die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium im wesentlichen unverändert bleibt.

Stimmen die Vorlauftemperatur Tv und die Sollvorlauf­ temperatur WTv nicht überein, so ergibt sich die Regeldif­ ferenz Tv-WTv nicht zu null. Beispielsweise führt eine Abkühlung mehrerer Räume, beispielsweise bei Übergang von Sonnenschein zu Regen, dazu, daß der Wärmebedarf in diesen Räumen ansteigt. Diesem Anstieg des Wärmebedarfes wird zunächst durch Erhöhen des Ventilöffnungsgrades Ykv in diesen Räumen entgegengewirkt. Falls bei maximalem Ventil­ öffnungsgrad Ykv weiterhin ein Wärmebedarf besteht, der nur durch eine Erhöhung der Vorlauftemperatur Tv zu decken ist, bildet der erste PI-Regler 12 entsprechend der Regel­ differenz Tv-WTv eine Stellgröße YTv, die eine Erhöhung der Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in dem Heizkessel 9 bewirkt, so daß auf diese Weise der bestehen­ de Wärmebedarf gedeckt werden kann.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 soll der Ablauf des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens anhand der Regelung der Temperatur in einer Mehrzahl von Räumen a, b, . . . , n erläutert wer­ den. Die Zahl der Räume a, b, . . . , n ist in weiten Grenzen wählbar. Sich entsprechende Teile in den Räumen a, b, . . ., n sind mit sich entsprechenden Bezugszeichen versehen.

Eine Raumtemperaturregeleinrichtung 1a in einem Raum a weist in der oben beschriebenen Weise eine von dem wärme­ übertragenden Medium durchströmten Heizkörper 3a mit einer Heizfläche, einen ersten Addierer 4a und einen ersten PID- Regler 5a auf. Dem Heizkörper 3a wird das wärmeübertragen­ de Medium mit der Vorlauftemperatur Tv zugeführt. Der Ven­ tilöffnungsgrad YTva wird der Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgrades zugeführt. Dies erfolgt für die anderen Räume 2, . . . , n in entsprechender Weise.

Die Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöff­ nungsgrades wählt aus den Ventilöffnungsgraden Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn der Räume a, b, . . . , n den Maximalwert Xmax aus. Der Maximalwert Xmax wird in der oben beschriebenen Weise über den zweiten Addierer 8 mit dem vorgegebenen Ventil­ öffnungsgrad Wd verglichen und die Regeldifferenz Xmax-Wd wird über den zweiten PID-Regler 8 ausgeregelt, der in der oben beschriebenen Weise entsprechend der Regeldifferenz Xmax-Wd die Sollvorlauftemperatur Wtv bildet.

Die Sollvorlauftemperatur WTv wird in der oben be­ schriebenen Weise mit der Vorlauftemperatur Tv verglichen und die Stellgröße Ytv, die Wärmezufuhr an das wärmeüber­ tragende Medium bestimmt, gebildet.

Nach der Wärmezufuhr wird das wärmeübertragende Medium mit der Vorlauftemperatur Tv den Heizkörpern 2a, 2b, . . . , 2n der Räume a, b, . . . , n zugeführt. Die Strömung des wär­ meübertragenden Mediums durch die Heizungsanlage 10 ist durch eine Umwälzpumpe 13 unterstützt. Die Umwälzpumpe 13 ist durch ein Signal s von einem Vollbetrieb in einen Sparbetrieb steuerbar. Die Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn der Räume a, b, . . . , n werden einer Einrichtung zur Mittelwertbildung 14 zugeführt. Die Einrichtung zur Mittelwertbildung 14 bestimmt den arithmetischen Mittel­ wert der Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn und berechnet daraus einen momentanen hydraulischen Widerstand der Anlage. Der momentane hydraulische Widerstand der An­ lage wird in einer Vergleichseinrichtung 15 mit einem vor­ bestimmten Schwellenwert verglichen. Bei Unterschreiten des Schwellenwertes erzeugt die Vergleichseinrichtung 15 das Signal s, das die Umwälzpumpe 13 in den Sparbetrieb steuert. Dies hat zur Folge, daß aufgrund des verminderten Druckes bei gleicher Umwälzmenge die Raumtemperaturregel­ einrichtungen 1a, 1b, . . . , 1n den Ventilöffnungsgrad Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn in den Räumen a, b, . . . , n erhöhen.

Es sei zunächst angenommen, daß bei einer vorgegebenen Vorlauftemperatur Tv die Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn in den Räumen beispielsweise 80% betragen, so daß sich der maximale Ventilöffnungsgrad Xmax=80% ergibt. Ferner sei angenommen, daß der vorgegebene Ventilöffnungs­ grad Wd=90% betrage und die Umwälzpumpe im Vollbetrieb arbeite.

Nun sei angenommen, daß den Räumen a, b, . . . , n durch Sonneneinstrahlung Wärme zugeführt werde. Aufgrund der durch Sonneneinstrahlung zugeführten Wärme steigt bei­ spielsweise die Raumtemperatur Xta an und liegt oberhalb der Solltemperatur Wta. Folglich kann die Abgabe von Wärme durch den Heizkörper 2a an den Raum 3a verringert werden. Entsprechend der Regeldifferenz Xta-Wta bestimmt der erste PID-Regler 5a die Stellgröße und verringert den Ventilöff­ nungsgrad Ykva und damit die Durchflußmenge. Der Ventil­ öffnungsgrad betrage beispielsweise 65%. Die Ventilöff­ nungsgrade Ykvb, . . . , Ykvn betragen beispielsweise 60%. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß die Ventil­ öffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn vorzugsweise peri­ odisch bestimmt werden. In der Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgrades wird der Maximalwert der Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn bestimmt, und bei den beispielhaft dargestellten Zahlenwerten ist der Maximalwert Xmax durch den Ventilöffnungsgrad Ykva=65% gebildet, so daß der Raum a den Referenzraum bildet. Über den zweiten PID-Regler 8 und den ersten PI-Regler 12 wird die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in dem Heizkessel 9 herabgesetzt, so daß die Vorlauftemperatur verringert ist. Es ist ersichtlich, daß die Vorlauftempe­ ratur Tv in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf des Referenz­ raumes gebildet ist.

Nun sei angenommen, daß die Raumtemperatur Xtb in dem Raum b beispielsweise durch Windanströmung der Fassade sinkt, während die Raumtemperaturen Xta, Xtc, . . . , Xtn in den übrigen Räumen a, c, . . . , n v im wesentlichen konstant ist und die Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvc, . . . , Ykvn in diesen Räumen somit ebenfalls im wesentlichen konstant ist. Folglich muß die Abgabe von Wärme durch den Heizkör­ per 2b an den Raum b erhöht werden. Entsprechend der Re­ geldifferenz Xtb-Wtb bestimmt der erste PID-Regler 5b die Stellgröße und erhöht den Ventilöffnungsgrad Ykvb und da­ mit die Durchflußmenge. Der Ventilöffnungsgrad Ykvb betra­ ge beispielsweise 80%. In einem gewissen zeitlichen Ab­ stand zu der vorangegangenen Bestimmung der Ventilöff­ nungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn werden diese wiederum bestimmt. In der Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgrades wird der Maximalwert der Ventilöff­ nungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn bestimmt, und bei den beispielhaft dargestellten Zahlenwerten ist der Maximal­ wert Xmax durch den Ventilöffnungsgrad Ytvb=80% gebildet, so daß der Raum b nunmehr den Referenzraum bildet. Über den zweiten PID-Regler 8 und den ersten PI-Regler 12 wird die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in dem Heizkessel erhöht, so daß sich die Vorlauftemperatur er­ höht. Es ist ersichtlich, daß die Vorlauftemperatur Tv in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf des Referenzraumes b ge­ bildet ist. Durch die Erhöhung der Vorlauftemperatur Tv ist dem erhöhten Wärmebedarf in dem Raum b Rechnung getra­ gen. In den übrigen Räumen a, c, . . . , n wird bei gleich­ bleibendem Wärmebedarf die durch erhöhte Vorlauftemperatur Tv erhöhte Wärmeabgabe dadurch kompensiert, daß die Raum­ temperaturregeleinrichtungen 1a, 1c, . . . , 1n die Ventil­ öffnungsgrade Ykva, Ykvc, . . . , Ykvn verringern, so daß auf diese Weise die jeweilige Durchflußmenge verringert ist. Es ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren beispielsweise durch Witterungseinflüsse verursachte Änderungen der Temperatur und Schwankungen des Wärmebedar­ fes in einzelnen Räumen in wirkungsvoller Weise berück­ sichtigt sind.

Nun sei angenommen, daß dem Referenzraum b durch Per­ sonenbelegung und ein Kaminfeuer in erheblichem Umfang Wärme zugeführt wird, so daß die Raumtemperatur Xtb an­ steigt und erheblich höher als die Solltemperatur Wtb liegt. Folglich kann die Abgabe von Wärme durch den Heizkörper 2b an den Raum 3b verringert werden. Bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik hat dies zur Folge, daß die Vorlauftemperatur Tv erheblich gesenkt wird, so daß im Referenzraum b die Solltemperatur eingehalten wird. In den übrigen Räume a, c, . . . , n kann jedoch die erheb­ lich gesenkte Vorlauftemperatur Tv auch bei maximalen Ven­ tilöffnungsgrad Ykva, Ykvc, . . . , Ykvn nicht kompensiert werden, so daß diese Räume a, c, . . . , n unerwünschterweise abkühlen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt der erste PID-Regler 5b entsprechend der Regeldifferenz Xtb-Wtb die Stellgröße und verringert den Ventilöffnungsgrad Ykvb und damit die Durchflußmenge. Der Ventilöffnungsgrad Ykvb betrage beispielsweise 45%. Die Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvd . . . , Ytvn betragen beispielsweise 60%, der Ven­ tilöffnungsgrad Ykvc betrage 65%.

In einem gewissen zeitlichen Abstand zu der vorangegange­ nen Bestimmung der Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn werden diese wiederum bestimmt. In der Einrichtung 6 zur Auswahl des maximalen Ventilöffnungsgrades wird der Maximalwert Xmax der Ventilöffnungsgrade Ykva, Ykvb, . . . , Ykvn bestimmt, und bei den beispielhaft dargestellten Zah­ lenwerten ist der Maximalwert Xmax durch den Ventilöff­ nungsgrad Ykvc=65% gebildet, so daß der Raum c nunmehr den Referenzraum bildet. Über den zweiten PID-Regler 8 und den ersten PI-Regler 12 wird die Wärmezufuhr an das wärmeüber­ tragende Medium in dem Heizkessel 9 entsprechend geregelt. Es ist ersichtlich, daß die Vorlauftemperatur Tv nun in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf des Referenzraumes c ge­ bildet ist.

Es ist besonders vorteilhaft, daß in der beschriebenen Weise die Wärmezufuhr durch Umwelteinflüsse oder derglei­ chen in einzelnen Räumen berücksichtigt wird, wobei keine Abhängigkeit von einem festen Referenzraum besteht. Die Temperatur einzelner Räume kann folglich ohne unerwünschte Beeinflussung der Temperatur der anderen Räume abgesenkt werden.

Der zeitliche Abstand zwischen zwei Bestimmungen der Ventilöffnungsgrade ist in weiten Grenzen wählbar, so daß auf diese Weise das Ansprechverhalten der Regelung verän­ derbar ist.

Ebenso ist der vorgegebene Ventilöffnungsgrad Wd in weiten Grenzen wählbar. Unter hydraulischen und regelungs­ technischen Gesichtspunkten ist jedoch ein Ventilöffnungs­ grad von 70-90% besonders vorteilhaft.

Claims (17)

1. Verfahren zur Regelung der Temperatur in einer Mehr­ zahl von Räumen, bei dem

• - einem wärmeübertragendem Medium in einer Wärmeer­ zeugungseinrichtung Wärme zur Erzeugung einer Vorlauftemperatur zugeführt wird und das wärme­ übertragende Medium in einem Kreislauf in den Räumen angeordnete Wärmeabgabeinrichtungen durch­ fließt,
• - die Temperatur jeweils in einem Raum durch Rege­ lung einer Durchflußmenge und/oder der Vorlauf­ temperatur des wärmeübertragenden Mediums gere­ gelt wird und
• - die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium in der Wärmeerzeugungseinrichtung und somit die Vorlauftemperatur wenigstens teilweise in Abhän­ gigkeit von der Durchflußmenge des wärmeübertra­ genden Mediums geregelt wird,

dadurch gekennzeichnet,
daß für die Räume (3a-3n) getrennt die Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrichtung (2a-2n) des jeweili­ gen (3a-3n) Raumes oder eine hiervon abhängige Meßgrö­ ße ermittelt wird,
daß jeweils der Raum mit der höchsten Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrichtung als Referenzraum ge­ wählt wird und
daß die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium wenigstens teilweise in Abhängigkeit vom Wärmebedarf des jeweiligen Referenzraumes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr an das wärmeübertragende Medium erhöht wird, falls die Meßgröße für die Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrichtung (2) des jeweiligen Refe­ renzraumes (3) einen vorbestimmten Wert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßgrößen für die Durchflußmengen peri­ odisch ermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen für die Durchflußmengen im wesentlichen gleichzeitig ermittelt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße für die Durchflußmenge der Ventilöffnungsgrad (Ykv) eines die Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrichtung (2) steuernden Ventiles ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das wärmeübertragende Medium durch eine steuerbare Pumpe (13) umgewälzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Meßgrößen für die Durchflußmengen durch die Wärmeabgabeeinrichtungen (Ykva, Ykvn) wenigstens zwei­ er Räume ein Mittelwert gebildet und mit einem vorbe­ stimmten Schwellenwert verglichen wird und daß bei Unterschreiten des Schwellenwertes die Pumpe (13) we­ nigstens teilweise gedrosselt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens in einem Teil der Räume angeord­ neten Raumtemperaturregeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Raumtemperaturregeleinrichtungen (1a-1n) mit einer Einrichtung (6) zur Auswahl der Meßgröße für die maximale Durchflußmenge verbunden sind und
• - die Einrichtung (6) zur Auswahl der Meßgröße für die maximale Durchflußmenge eine Einrichtung (7, 8, 11, 12) zur Regelung der Temperatur des wärme­ übertragenden Mediums (Vorlauftemperatur) ansteu­ ert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumtemperaturregeleinrichtung (1) wenigstens einen Eingang für einen Raumtemperaturfühler, einen Eingang für einen Solltemperaturgeber und eine Regel­ einrichtung (4, 5) zur Bestimmung einer Stellgröße (YKv) für die Regelung der Durchflußmenge der Wärme­ abgabeeinrichtung (2) des Raumes (3) aufweist und daß die Stellgröße (Ykv) als Meßgröße für die Durchfluß­ menge an der Einrichtung (6) zur Auswahl der Meßgröße für die maximale Durchflußmenge anliegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein PID-Regler (5) ist, des­ sen Regelgröße die Solltemperatur (Wt), dessen Füh­ rungsgröße die Raumtemperatur und dessen Stellgröße der Ventilöffnungsgrad (YKv) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regeleinrichtung (5) Stellmittel ansteuert, durch die der Ventilöffnungsgrad (Ykv) ei­ nes die Durchflußmenge durch die Wärmeabgabeeinrich­ tung (2) steuernden Ventiles verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel durch einen Stellmotor gebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zur Auswahl (6) der Meßgröße für die maximale Durchflußmenge den Maximalwert (Xmax) der Stellgrößen (Ykvn) der Regel­ einrichtungen (5a, . . . , 5n) bestimmt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14, 15) zur Mit­ telwertbildung den arithmetischen Mittelwert der Stellgrößen (Ykva, . . . , Ykvn) bestimmt und mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht und bei Unter­ schreiten des Schwellenwertes ein Signal (s) zur Dros­ selung der Pumpe erzeugt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung der Temperatur des wärmeübertragenden Mediums eine Regel­ einrichtung (7, 8) aufweist, die eine Sollvorlauftem­ peratur (WTv) in Abhängigkeit von dem von der Einrich­ tung (6) zur Auswahl der Meßgröße für die maximale Durchflußmenge bestimmten Maximalwert (Xmax) ermit­ telt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (7, 8) ein PID-Regler ist.