DK200101657A - Varmesystem - Google Patents

Description

Opfindelsen omhandler et varmesystem, som i mindst et opvarmet rum har mindst en første varmeanordning og en anden var-meanordning, der adskiller sig fra den første varmeanordning ved sin art, hvorved begge varmeanordninger er styret.

Et sådant varmesystem er kendt fra DE 31 13 285 Al. Dette varmesystem indeholder et basisvarmesystem i form af gulvvarmesystemer, og et tillægsvarmesystem i form af et luftvarmesystem. Gulvvarmesystemet, der ligeledes drives med opvarmet luft, sørger for en grundopvarmning af rummet eller rummene, medens hurtigere temperaturændringer kan foretages ved hjælp af luftvarmesystemet, for eksempel når antallet af mennesker, der befinder sig i et rum, ændrer sig. Når det konstateres, at tillægsvarmesysternet afgiver sin fulde ydelse, bliver basisvarmesystemet kørt op på en højere temperatur. Omvendt bliver temperaturen i basisvarmesystemet reduceret, når luftvarmesystemet i en vis periode ikke har afgivet nogen varmeydelse. Basisvarmesystemet kan i denne forbindelse også styres afhængigt af udetemperaturen. På grundlag af den varme, der leveres af gulvvarmesystemet, kan et sådant varmesystem kompensere for temperaturændringer ved hjælp af tillægsvarmesystemet. Imidlertid påvirker et sådant varmesystem komfortfølelsen hos en person, der opholder sig i et rum, der opvarmes på denne måde.

Opgaven for opfindelsen er at forbedre komfortfølelsen hos en person.

Med et varmesystem som nævnt i indledningen løses denne opgave ved at de to varmeanordninger og deres styrekredse er koblet sammen og at en ændring af en parameter i den ene styrekreds bevirker en tilsvarende ændring af en parameter i den anden styrekreds.

De to varmeanordninger arbejder altså ikke længere adskilt fra hinanden eller efter hinanden, men derimod som et samlet varmesystem. Den ene varmeanordning bliver altså så at sige ikke længere kørt til grænsen, hvorefter den anden varmeanordning bringes til at følge efter, men man sørger altid for at der hersker en vis overensstemmelse eller synkronisering mellem de to varmeanordninger. Da arten af de to varmeanordninger er forskellig, optræder der for eksempel visse termiske trægheder eller forsinkelser, så man stadig kan sørge for, at den ene varmeanordning overtager grundbelastningen, medens den anden varmeanordning tager sig af spidsbelastningerne. Alligevel opstår der for eksempel ikke nogen større spredninger eller afstande mellem de varmemængder, der tilføres fra det ene eller den anden varmeanordning, så den person eller forbruger, der opholder sig i rummet, føler sig udsat for en behagelig opvarmningsatmosfære.

Fortrinsvis er parameteren en ønskeværdi. Ønskeværdien kan for eksempel være en ønsket temperaturværdi. En sådan parameter kan nemt ændres af forbrugeren, for eksempel ved at dreje håndtaget på en radiatortermostat, for at indstille en højere eller lavere temperatur. Når ønskeværdien i en styre-kreds ændres, fører dette til en ændring i den anden styrekreds, hvor der dog ikke nødvendigvis skal ændres på en ønsket temperaturværdi. Som tilsvarende størrelse kan også specificeres en væskegennemstrømnings-ønskeværdi eller noget tilsvarende.

Det foretrækkes, at den anden varmeanordning er trægere end den første varmeanordning og at parameteren i den anden varmeanordning følger parameteren i den første varmeanordning. Dermed får den kvikkere eller hurtigere varmeanordning lederrollen, hvilket fører til, at forbrugeren meget hurtigt får følelsen af, at der sker noget efter en ændring af for eksempel den ønskede temperaturværdi eller varmeindstrålin- gen udefra. I styrekredsen til den anden varmeanordning sker der ganske vist også en ændring. Da denne varmeanordning imidlertid ikke kan reagere så hurtigt, varer det længere, før virkningen viser sig i rummet.

Fortrinsvis er der en fast sammenhæng mellem parametrene i de to styrekredse. Hvis man for eksempel anvender en ønsket temperaturværdi som parameter i styrekredsen til den første varmeanordning, kan man sørge for, at der i styrekredsen til den anden varmeanordning ligeledes specificeres en ønsket temperaturværdi, som så imidlertid ligger for eksempel 2°C lavere. Den anden varmeanordning leverer så den varmemængde, der er nødvendig til at opvarme rummet til den reducerede temperatur, medens den første varmeanordning leverer den resterende varmemængde. Da den første varmeanordning reagerer væsentlig hurtigere, kan den væsentlig hurtigere tage højde for temperaturændringer, for eksempel øget solindfald eller åbning af et vindue.

Fortrinsvis styrer den første styrekreds en rumtemperatur. Denne er som regel den afgørende størrelse for forbrugerens komfortfølelse. Forbrugeren indstiller en rumtemperatur på for eksempel 20°C eller 22°C og forventer, at denne rumtemperatur opnås hurtigst muligt. Med den hurtigere styrekreds er dette muligt uden problemer.

Fortrinsvis styrer den anden styrekreds en varmemængde. Den anden styrekreds "ved", hvilken varmemængde, der kræves ved en given ønsket rumtemperatur til i det mindste tilnærmelsesvis at nå denne rumtemperatur. Der skal imidlertid være en forskel til denne ønskede rumtemperatur, så den første varmeanordning stadig har mulighed for at udligne temperaturændringer. Alligevel er der en umiddelbar sammenhæng mellem den forvalgte rumtemperatur, der kan styres for holdsvis nøjagtigt af den første styrekreds, og den varmemængde, der styres af den anden styrekreds.

Alternativt kan den anden styrekreds styre en varmeanord-ningstemperatur eller en forskel mellem en varmeanord-ningstemperatur og rumtemperaturen. I det første tilfælde går man ud fra, at varmeanordningstemperaturen altid skal ligge, for eksempel, 2°C eller 4°C under den specificerede ønskede temperaturværdi. I det andet tilfælde går man ud fra, at varmeanordningstemperaturen altid skal ligge med en forudbestemt temperaturforskel under den aktuelle rumtemperatur. I begge tilfælde følger den anden varmeanordning den første varmeanordning ved varmeafgivelsen.

Fortrinsvis er den første varmeanordning en radiator og den anden varmeanordning et gulv-, loft eller vægvarmesystem.

Den anden varmeanordning er altså et overfladevarmesystem, der med forholdsvis lave temperaturer kan afgive tilsvarende varmemængder, da temperaturen virker over en forholdsvis stor flade. Ulempen ved et sådant system er, at temperaturændringen sker forholdsvis langsomt, da også fladen, for eksempel gulvet, skal ændre sin temperatur. Den første varmeanordning er derimod en radiator. Specielt moderne pladeradiatorer kan følge temperaturændringer forholdsvis hurtigt .

Fortrinsvis er begge styrekredse forsynet med en fælles termostatanordning. Forbrugeren indstiller altså den ønskede temperaturværdi på termostatanordningen. Termostatanordningen drosler så tilførslen af et varmebærende medium til den første varmeanordning og samtidig også tilførslen af det varmebærende medium til den anden varmeanordning, hvorved droslingen til den anden varmeanordning i grunden sker på en sådan måde, at den forvalgte ønskede temperaturværdi ikke kan nås alene med den anden varmeanordning. I en alternativ udførelse er begge styrekredse forsynet med hver sin termostatanordning og der forefindes mindst en styreanordning, som vurderer de informationer, der leveres af begge termostatanordninger. Begge termostatanordninger har altså så at sige hele tiden oplysninger til rådighed om den anden termostatanordning, så specielt styrekredsen til den anden varmeanordning kan følge specifikationerne fra styrekredsen til den første varmeanordning.

Yderligere foretrækkes det, at den anden varmeanordning har en lærende styreanordning, der på baggrund af et varmeforløb for den første varmeanordning ændrer parameteren i den anden varmeanordning. Når den første varmeanordning således opvarmer efter et forudbestemt mønster, bliver varmetilførslen via den anden varmeanordning opretholdt. Når den første varmeanordning derimod opvarmer efter et andet mønster, bliver temperaturen i den anden varmeanordning øget eller reduceret, afhængig af det resultat den lærende styreanordning når frem til. Læringen sker ved, at styreanordningen mærker, om påvirkningerne fra den anden varmeanordning har ført til det ønskede resultat eller ej. I det følgende forklares opfindelsen på baggrund af foretrukne udførelseseksempler i forbindelse med tegningerne, der viser:

Fig. 1 en første udførelsesform for et varmeanlæg

Fig. 2 en anden udførelsesform for et varmeanlæg

Fig. 1 viser et rum 1 med et vindue 2 og en dør 3. Under vinduet er anbragt en radiator 4, der forsynes med varme-medium, for eksempel varmt vand, fra en varmekilde 6, der kun er vist skematisk. Hertil er der monteret en fremløbs- ledning 7 og en returledning 8 mellem radiatoren 4 og varmekilden 6. I fremløbsledningen 7 er der anbragt en ventil 5, der er udformet som en termostatventil. Termostatventilen 5 befinder sig normalt inde i rummet 1 og her som oftest umiddelbart ved radiatoren 4. For at lette forklaringen er den vist udenfor rummet 1.

Ventilen 5 styres af et termostatelement, der har en temperaturføler 9, en ønskeværdigiver 10 og en regulator 11, der på grundlag af en forskel mellem ønskeværdi og aktuel værdi genererer et reguleringssignal til ventilen 5.

Radiatoren 4 udgør en første varmeanordning, som styres af en første styrekreds med temperaturføleren 9, ønskeværdi-giveren 10 og regulatoren 11. Radiatoren 4 kan reagere forholdsvis hurtigt på temperaturændringer. I rummet 1 er der yderligere anbragt en anden varmeanordning i form af et gulvvarmesystem 12. Gulvvarmesystemet 12 forsynes med vand fra varmekilden 6 gennem en fremløbsledning 13 og returnerer vandet til varmekilden gennem en returledning 14. I fremløbsledningen 13 er der anbragt en ventil 15, der styrer flowet af varmemedium gennem gulvvarmesystemet 12. Ventilen 15 er forbundet med en regulator 16 og får sine reguleringssignaler herfra. Regulatoren 16 er igen forbundet med en temperaturføler 17, der for eksempel føler på temperaturen på det gulv, hvor gulvvarmesystemet 12 er monteret .

Den anden varmeanordning kan også på anden vis være udformet som et overfladevarmesystem, for eksempel et væg- eller loftsvarmesystem. Sådanne overfladevarmesystemer er forholdsvis langsomme eller træge, dvs. efter en ændring af eksterne størrelser, for eksempel udetemperatur eller ønskeværdi, tager det længere tid, før gulvvarmesystemet igen har realiseret ønsketemperaturen i rummet.

Regulatoren 16 modtager også information om ønskeværdien fra ønskeværdigiveren 10. I givet fald kan den også få information om den aktuelle rumtemperatur fra temperaturføleren 9, som vist med den stiplede signalledning 18.

Af denne udførelse fremgår det, at den første varmeanordning 4 og den anden varmeanordning 12 arbejder sammen på en sådan måde, at de optræder som et samlet varmesystem. Forskelle opstår imidlertid på grund af de to varmeanordningers 4, 12 forskellige termiske trægheder. For det andet opstår forskelle ved, at et indstillingspunkt i den anden varmeanordning 12 er forskelligt fra indstillingspunktet i den første varmeanordning 4. De to indstillingspunkter kan for eksempel være ønskeværdier. Til den første varmeanordning 4 kan man som ønskeværdi for eksempel specificere en ønsket temperaturværdi ved hjælp af ønskeværdigiveren 10. Med andre ord skal radiatoren 4 sørge for, at rummet 1 får den ønskede temperatur. I den forbindelse skal den imidlertid ikke selv levere hele varmeydelsen, idet gulvvarmesystemets 12 indstillingspunkt vælges afhængigt af radiatorens 4 indstillingspunkt på en sådan måde, at gulvvarmesystemet 12 leverer et varmebidrag, der er tilstrækkeligt til at bringe rummet op på en temperatur, der ligger under den indstillede ønskede temperaturværdi med en temperaturforskel på for eksempel 2°C. Dette kan for eksempel gøres ved at måle gulvtemperaturen ved hjælp af temperaturføleren 17 eller temperaturforskellen mellem gulvtemperaturen og rumtemperaturen, som konstateres ved hjælp af temperaturføleren 9. Temperaturforskellen kan også være større, for eksempel 4°C. Når der for eksempel ønskes en rumtemperatur på 22°C, vil gulvvarmesystemet 12 levere en varmemængde, der er tilstræk kelig til at opvarme rummet til 2 0°C. De 2 0°C betegnes som "indstillingspunkt". Gulwarmesystemet sørger stadigvæk for, at grundtemperaturen på 20°C holdes. Radiatoren 4 leverer så den varmemængde, der er nødvendig for at sikre en temperaturforhøjelse på de resterende 2°C. Da radiatoren 4 kan reagere væsentlig hurtigere på ændringer i rumtemperaturen, som for eksempel kan forårsages af øget eller reduceret solindfald, kan den i båndbredden på disse 2°C holde rumtemperaturen forholdsvis nøjagtigt på den forudbestemte ønskede temperaturværdi . Når nu forbrugeren, der ønsker at opholde sig i rummet, ændrer den ønskede temperaturværdi, for eksempel sænker den til 20°C, sænkes også gulwarmesystemets 12 indstillingspunkt automatisk via regulatoren 16, for eksempel til 18°C.

Styrekredsen i den anden varmeanordning, nemlig gulwarmesystemet 12, følger altså indstillingspunktet i den første varmeanordning, nemlig radiatoren 4.

Via regulatoren 16 har den anden varmeanordning, nemlig gulwarmesystemet 12, altid de nødvendige informationer om den første varmeanordning, nemlig radiatoren 4, således at der her består en klart defineret afhængighed. I udførelseseksemplet i Fig. 1 er der to termostater.

Fig. 2 viser et udførelseseksempel, hvor der kun er et termostatelement 19. De øvrige elementer, som svarer til elementerne i Fig. 1, er forsynet med de samme referencenumre.

Termostatelementet 19, som indeholder en ønskeværdigiver, en temperaturføler og en regulator, er, som også i Fig. 1, forbundet direkte med ventilen 5. Yderligere er det forbundet med ventilen 15 via en styreanordning 20, som sørger for, at der ved indstilling af ventilen altid adderes eller fradrages en værdi, afhængig af om ventilen 15 åbner eller lukker ved aktivering. Hermed sikres det, at gulvvarmesystemet 12 kan drives afhængig af rumtemperaturen, men på en sådan måde, at den indstillede ønskeværdi i grunden ikke kan nås, hvis gulvvarmesystemet 12 skulle klare opvarmningen alene. Den resterende temperaturforskel leveres så af radiatoren 4, der på grund af sin hurtigere termiske reaktion kan sikre en kortere tilpasningstid for temperaturen. I begge udførelser kan det sikres, at henholdsvis regulatoren 16 eller styreanordningen 20 er "selvlærende". Gulvvarmesystemet 12 er forholdsvis trægt, så i mange tilfælde er der ingen mening i umiddelbart at lade gulvvarmesystemet kompensere for enhver temperaturændring. Regulatoren 16 eller styreanordningen 20 overvåger derfor forløbet af styringen af radiatoren 4 gennem ventilen 5. Når regulatoren 16 eller styreanordningen 20 konstaterer, at der på længere sigt består et øget varmebehov, det vil sige, at ventilen i et forudbestemt tidsrum lader mere varmemedium passere end i et tidligere tidsrum, bliver mængden af varmemedium, der leveres til gulwarmesystemet 12 øget. Hvis regulatoren 16 eller styreanordningen 20 derimod konstaterer, at radiatorens 4 varmebehov falder, og at ventilen 5 lukkes oftere eller mere, forsynes gulvvarmesystemet 12 med en mindre mængde af varmemedium. I alle tilfælde sikres det imidlertid, at også gulvvarmesystemet drives på en sådan måde, at det er tilpasset det aktuelle varmebehov, også når dette varmebehov konstateres over et længere tidsrum på grund af den termiske træghed.

Ved hjælp af temperaturføleren 17 kan det også bevirkes, at gulvvarmesystemet overhovedet ingen varme afgiver, når der ikke er et behov, men at gulvet ikke køles ned, idet det ville have en negativ indflydelse på en forbrugers komfortoplevelse .

Der vises et varmesystem til et rum. Men selvfølgelig kan også flere eller alle rum i en bygning udstyres med et sådant kombineret varmesystem.

De i tegningen viste forbindelser mellem henholdsvis regulatoren 11 og regulatoren 16 og mellem regulatorerne 11, 16 og ventilerne 5, 15 kan være udformet som standard signalledninger. Det foretrækkes dog, at systemet udføres som et trådløst system, hvor informationstransmissionen foregår trådløst, for eksempel via radio. Herved bliver det forholdsvis enkelt at implementere systemet i et allerede bestående gulvvarmesystem.

Patentkrav

Varmesystem, som i mindst et opvarmet rum har mindst en første varmeanordning og en anden varmeanordning, der adskiller sig fra den første varmeanordning ved sin art, hvorved begge varmeanordninger er styret, kendetegnet ved at de to varmeanordninger (4, 12) og deres styre-kredse (5, 9-11; 15-17) er koblet sammen og at en ændring af en parameter i den ene styrekreds bevirker en tilsvarende ændring af en parameter i den anden styrekreds . 2. System i henhold til krav 1, kendetegnet ved at parameteren er en ønskeværdi. 3. System i henhold til krav 1 eller 2, kendetegnet ved at den anden varmeanordning (12) er trægere end den første varmeanordning (4) og at parameteren i den anden varmeanordning (12) følger parameteren i den første varmeanordning (4) . 4. System i henhold til et af kravene 1-3, kendetegnet ved at der er en fast sammenhæng mellem parametrene i de to styrekredse. 5. System i henhold til et af kravene 1-4, kendetegnet ved at den første styrekreds (5, 9-11) styrer en rumtemperatur . 6. System i henhold til krav 5, kendetegnet ved at den anden styrekreds (15-17) styrer en varmemængde. 7. System i henhold til krav 5, kendetegnet ved at den anden styrekreds styrer en varmeanordningstemperatur eller en forskel mellem en varmeanordningstemperatur og rumtemperaturen . 8. System i henhold til et af kravene 1-7, kendetegnet ved at den første varmeanordning (4) er en radiator og den anden varmeanordning (12) et gulv-, loft eller vægvarmesystem. 9. System i henhold til et af kravene 1-8, kendetegnet ved at begge styrekredse er forsynet med en fælles termostatanordning (19) . 10. System i henhold til et af kravene 1-8, kendetegnet ved at begge styrekredse er forsynet med hver sin termostat -anordning (9-11; 16, 17) og der forefindes mindst en styreanordning (16), som vurderer de informationer, der leveres af begge termostatanordninger. 11. System i henhold til et af kravene 1-10, kendetegnet ved at den anden varmeanordning (12) har en lærende styre-anordning (16, 20), der på baggrund af et varmeforløb for den første varmeanordning (4) ændrer parameteren i den anden varmeanordning (20).