DK200101659A - Metode til styring af varmeanlæg, og varmeanlæg - Google Patents

Description

Opfindelsen omhandler en metode til styring af et varmeanlæg med varmeapparater i flere rum, som påvirkes af et varme-medium med en fremløbstemperatur, hvorved der konstateres et varmebehov i rummene og fremløbstemperaturen tilpasses til varmebehovet. Yderligere omhandler ansøgningen et varmeanlæg med adskillige varmeapparater til temperaturstyrede ventiler i forskellige rum, en forsyningsanordning med en justeringsanordning til påvirkning af fremløbstemperaturen og en styreanordning, som aktiverer justeringsanordningen.

En sådan metode og et sådant varmeanlæg er kendt fra DE 31 23 649 Al. Her registrerer man termostatventilernes åbningsgrad, hvorved det kan være tilstrækkeligt at registrere, om termostatventilerne er åbne eller lukkede. Hvis det konstateres, at en termostatventil er åben, konkluderes det, at der er et varmebehov. Når der er et varmebehov, bliver fremløbstemperaturen hævet. Når der ikke er et varmebehov, sænkes fremløbstemperaturen.

En lignende metode kendes fra DE 27 14 511 C2. Her tilpasses fremløbstemperaturen til det højeste varmebehov. Hertil findes en justeringsanordning, der påvirker en blandeventil.

Opgaven for opfindelsen er at holde energiforbruget lavt.

Med en metode som beskrevet i indledningen løses denne opgave ved, at man fastlægger antallet af rum, hvori der består et varmebehov, og forhøj er fremløbstemperaturen med en værdi, der svarer til produktet af antallet og en forud fastlagt første temperaturforskel, når antallet er større end nul, og sænker den med en forud fastlagt anden temperaturforskel, når antallet er lig med nul.

Med denne metode holdes fremløbstemperaturen meget tæt på det virkelige behov. Tilsvarende er tabene, særlig overfør selstab, som kan fremkomme ved en for høj fremløbstemperatur, forholdsvis små. Varmebehovet i alle rum overvåges konstant. Når ingen af rummene har et varmebehov, kan man gå ud fra, at fremløbstemperaturen kan sænkes. Når der er et varmebehov i et af rummene, går man ud fra, at dette varmebehov hurtigere kan opfyldes, når fremløbstemperaturen øges. I sådanne tilfælde øger man derfor fremløbstemperaturen. Yderligere tager man imidlertid højde for antallet af rum, som har det tilsvarende varmebehov. Når temperaturen, for eksempel efter en natsænkning, skal stige samtidig i flere rum, således at der er et varmebehov i flere rum, øges fremløbstemperaturen mere, end i det tilfælde, hvor der kun er et varmebehov i et rum. Derved kan den tilførte energi tilpasses endnu bedre til det aktuelle varmebehov.

Fortrinsvis holdes fremløbstemperaturen konstant i et forud fastlagt tidsrum efter en ændring. Herved undgår man, at fremløbstemperaturen øges eller sænkes for hurtigt på grund af en pludselig og kortvarig belastningsændring. En sådan ændring af belastningen kan for eksempel skyldes, at der luftes ud i et rum, eller at der pludselig sker et intensivt solindfald. Først, når ændringen er varig, ændres fremløbstemperaturen .

Fortrinsvis fastlægges et rums varmebehov ud fra en indstilling af eller ud fra et signal, der påvirker en indstilling af en temperaturstyret ventil, der er allokeret til det pågældende rum. Herved er det i forbindelse med ventilen egentlig tilstrækkeligt af konstatere, om ventilen er åben eller ej. Størrelsen af åbningen skal ikke ubetinget tages i betragtning. Når ventilen er åben, er der et varmebehov. Når ventilen er lukket, er der ingen varmebehov. I mange tilfælde er det derfor ikke engang nødvendigt at konstatere ventilens aktuelle stilling. Særlig når ventilerne fjernstyres, er det tilstrækkeligt at undersøge, om ventilen er blevet åbnet eller lukket af fjernstyringen. Man behøver derfor ikke at gå omvejen omkring ventilen, men kan direkte anvende de oplysninger, der er tilgængelige et andet sted. Imidlertid giver kendskabet til åbningsgraden fordele, idet man kan få yderligere eller bedre oplysninger om det aktuelle varmebehov. Åbningsgraden kan for eksempel fastlægges ved hjælp af en LVDT transducer. Ved gulvvarmeanlæg, der ofte styres med on/off ventiler, får man det bedste resultat, hvis man tager højde for den periode, hvor den pågældende ventil er åben. Derved får man ligeledes en melding om det aktuelle varmebehov. Det samme gælder for pulserende eller 0-10V aktiveringsenheder. Dermed kan pulsbredden, dvs. forholdet mellem on- eller åbnetid og periodelængden (summen af on- og off-tid), for varmebehovet fastlægges. Den optimale pulsbredde kan så kaldes referencetid. Denne vil afhænge af anvendelsen, men ved gulvvarmesystemer vil den for eksempel ligge i området fra 60 til 80%. Når åbnetiden ligger under referencetiden, for eksempel, når åbnetiden er mindre end 80% af periodelængden, reduceres fremløbstemperaturen. Når den der større, øges fremløbstemperaturen.

Fortrinsvis vælges størrelsen på mindst en af temperaturforskellene i afhængighed af udetemperaturen. Når det for eksempel er meget koldt udenfor, kan det i tilfælde af et varmebehov være formålstjenligt at lade fremløbstemperaturen stige med en højere værdi end ved en højere udetemperatur. Omvendt kan det ved en høj udetemperatur være formålstjenligt at reducere fremløbstemperaturen i større trin end ved en lavere udetemperatur.

Fortrinsvis overføres oplysningerne om varmebehovet til styreanordningen uden brug af ledninger. Denne opbygning er specielt fordelagtig ved gulvvarmesystemer eller kombinerede varmesystemer, som består af gulvvarme og radiatorer, idet man her kan anvende temperaturfølere eller termostatventi ler, der står i radiokontakt med styreanordningen. Derved undgår man, særlig ved ombygninger, at lave huller i væggene og lægge ledninger.

Opgaven løses også i forbindelse med et varmeanlæg som nævnt i indledningen ved, at styreanordningen er forsynet med en tæller, der tæller antallet af rum, hvori der er et varmebehov .

Ved hjælp af tælleren kan man ikke blot konstatere, om der er et varmebehov, som nødvendiggør en forøgelse af fremløbs -temperaturen, det bliver også kvantitativt fastlagt, hvor stort varmebehovet er. Derfor er det, på en enkel måde, muligt at øge fremløbstemperaturen afhængigt af det antal rum, hvor der er et varmebehov.

Fortrinsvis har styreanordningen et tidsrelæ, der i et forud fastlagt tidsrum forhindrer ændringer af fremløbstemperaturen. Derved sikrer man, at fremløbstemperaturen kan holdes konstant i en bestemt periode efter en ændring, så ændringen af fremløbstemperaturen kan nå at gøre sin virkning. Derefter kan styreanordningen igen undersøge, om der er et varmebehov, og i hvor mange rum, og øge eller sænke frem-løbstemperaturen tilsvarende.

Fortrinsvis er styreanordningen forbundet med ventilerne uden brug af ledninger. Dermed sikres det for det første, at oplysningerne til brug for justeringen af ventilerne allerede er til rådighed for styreanordningen. Tælleren kan dermed benytte sig af værdier, der allerede findes i styreanordningen . I det følgende beskrives opfindelsen på baggrund af et foretrukket udførelseseksempel i forbindelse med tegningerne, som viser:

Fig. 1 en skematisk fremstilling af et varmesystem

Fig. 2 fremløbstemperaturens temperaturforløb

Fig. 1 viser et varmesystem 1 til opvarmning af flere rum 2, 3, 4, 5. I hvert rum er monteret et varmeapparat, nemlig, en radiator 6, 7, 8 i rummene 2, 4 og 5 og et gulwarmesystem 9 i rum 3.

De enkelte varmeapparater 6-8 gennemstrømmes af et varmeme-dium, nemlig varmt vand, der fordeles til de enkelte varmeapparater 6-8 af en fremløbsledning 10 med enkelte stikledninger 11, 13, 14. Ved fremløbsledningens 10 indgang findes en blandeventil 15, der kan justeres via en servomotor 16, for eksempel en elektrisk motor. Ved hjælp af blandeventilen 15 kan koldere vand fra returledningen 17, som leder det varme vand tilbage fra varmeapparaterne 6-8, blandes i. På den måde er det muligt at bringe fremløbstemperaturen ned under en temperatur, der stammer fra en varmekedel 18 (eller en anden varmekilde). Til gulvvarmesystemet 9 er der en anden varmekreds med tilsvarende elementer, hvis referencenumre er forsynet med et "a", dvs. en returledning 17a, en blandeventil 15a og en servomotor 16a. Til gulvvarmesystemet 9 kan der altså indstilles en anden fremløbstemperatur.

Den mængde varmemedium, der virkelig tilføres varmeapparaterne 6-9, bestemmes af ventilerne 19, 20, 21, 22. Disse ventiler styres af en fælles styreanordning 27. Hertil vises med punkterede linier ledningsveje som forbindelse mellem styreanordningen 27 og ventilerne 19-22. Disse ledningsveje kan være udformet som fysisk tilstedeværende signalledninger, for eksempel i form af elektriske ledninger eller glasfiberledninger. De kan imidlertid også være ledningsløse, når de tilsvarende signaler overføres mellem styreanordnin gen 27 og ventilerne 19-22 ved hjælp af elektromagnetiske bølger, for eksempel radiobølger.

Styreanordningen 27 får informationerne om temperaturen i hvert enkelt rum via temperaturfølere 23, 24, 25, 26, der er anbragt i hvert rum 2-5. De tilhørende ledningsveje vises med stiplede linier. Også her kan ledningsvejene bestå af fysisk tilstedeværende linier. Men forbindelserne kan også være ledningsløse og for eksempel foregå ved hjælp af radiobølger . Særlig i forbindelse med radiatorerne 6-8 kan ventilerne 19, 21, 22 og temperaturfølerne 23, 25, 26 være sammenbygget i en komponent, så de danner traditionelle radiatortermostatventiler. Men også i dette tilfælde er der en forbindelse mellem radiatortermostatventilerne og styreanordningen 27.

Styreanordningen 27 aktiverer de enkelte ventiler 19-22 på en sådan måde, at en nominel temperatur, der er forudbestemt for hvert rum 2-5, nås på bedst mulig måde. Når temperaturen er for lav, åbner de tilsvarende ventiler 19-23. Når temperaturen er for høj, lukkes ventilerne 19-23.

Styreanordningen 27 styrer også blandeventilen 15 ved at aktivere servomotoren 16. Herved anvendes følgende fremgangsmåde :

Styreanordningen 27 konstaterer, i hvilke rum 2-5 der er et varmebehov. Der antages altid at være et varmebehov, når en af ventilerne 19-22 er åben. Herved kan styreanordningen enten virkelig konstatere, om en ventil 19-22 er åben. Men også signalerne til aktivering af ventilerne 19-22 kan tages som kriterium for, om den tilsvarende ventil skulle være åben eller ej. Styreanordningen 27 har en tæller 28, der konstaterer antallet af åbne ventiler 19-22. Yderligere har styreanordningen 27 et tidsrelæ 29, der kun tillader en sådan konstatering og den i det følgende forklarede justeringsproces med forud fastlagte intervaller, for eksempel 5 minutter. Når tælleren 28 konstaterer, at der ikke er et varmebehov i nogen af rummene 2-5, for eksempel fordi ingen af ventilerne 19-22 er åbne, bliver fremløbstemperaturen i fremløbsledningen 10 sænket med en forud fastlagt temperaturforskel, for eksempel 1°C. Dette er tilfældet på tidspunkterne ti, t2 . På tidspunktet t3 konstaterer tælleren 28, at der et temperaturbehov i et af de fire rum, idet en af ventilerne 19-22 er åben. I dette tilfælde hæver styreanordningen 27 temperaturen med en anden, mindre temperaturforskel, for eksempel 0,5°C. På et tidspunkt t4 konstaterer styreanordningen, at der er et varmebehov i tre rum. Styreanordningen 27 hæver derfor fremløbstemperaturen med tre gange temperaturforskellen, dvs. 3 x 0,5 = 1,5°C og der ventes igen i 5 minutter for at se, hvilken virkning dette har. På et tidspunkt t5 konstateres det, at alle ventiler er lukket, der er altså ikke noget yderligere varmebehov. Tilsvarende sænkes fremløbstemperaturen igen med 1°C. På et tidspunkt t6 er der et varmebehov i alle fire rum 2-5. Tilsvarende hæves fremløbs-temperaturen med 4 x 0,5 = 2°C. På tidspunktet t7 er alle ventiler 19-22 lukket, og fremløbstemperaturen sænkes tilsvarende med 1°C. Mellem alle tidspunkter tl-t7 er der tidsforskelle på 5 minutter.

Ved at lade fremløbstemperaturen afhænge af antallet af rum med et varmebehov, kan man også tage hensyn til en mulig større belastningsændring, for eksempel ved en zoneprogrammering, hvor flere rum samtidig skifter fra nat- til dagdrift. Når fremløbstemperaturen holdes konstant i et forud fastlagt tidsrum, undgås det, at fremløbstemperaturen stiger for hurtigt ved en pludselig og kortvarig belastningsændring, for eksempel ved udluftning i et eller flere rum.

Yderligere kan en udetemperaturføler 30 forbindes med styreanordningen 27. Udetemperaturføleren 30 kan anvendes til at ændre størrelsen af temperaturforskellen ved forhøjelsen eller sænkningen af fremløbstemperaturen. Når udetemperatu-ren er meget lav, kan det være formålstjenligt at øge fremløbstemperaturen med en temperaturforskel, der er højere end de ovennævnte 0,5°C. Hvis udetemperaturen derimod er meget høj, kan det være formålstjenligt at sænke fremløbstemperaturen med mere end den 1°C, som er nævnt ovenfor.

Patentkrav 1. Metode til styring af et varmeanlæg med varmeapparater i flere rum, som påvirkes af et varmemedium med en frem-løbstemperatur, hvorved der konstateres et varmebehov i rummene og fremløbstemperaturen tilpasses til varmebehovet, kendetegnet ved at man fastlægger antallet af rum, hvori der består et varmebehov, og forhøj er fremløbstemperaturen med en værdi, der svarer til produktet af antallet og en forud fastlagt første temperaturforskel, når antallet er større end nul, og sænker den med en forud fastlagt anden temperaturforskel, når antallet er lig med nul. 2. Metode i overensstemmelse med krav 1, kendetegnet ved at fremløbstemperaturen holdes konstant i et forud fastlagt tidsrum efter en ændring. 3. Metode i overensstemmelse med krav 1 eller 2, kendetegnet ved at et rums varmebehov fastlægges ud fra en indstilling af eller ud fra et signal, der påvirker en indstilling af en temperaturstyret ventil, der er allokeret til det pågældende rum. 4. Metode i overensstemmelse med et af kravene 1 til 3, kendetegnet ved at størrelsen på mindst en af temperaturforskellene vælges i afhængighed af udetemperaturen. 5. Metode i overensstemmelse med et af kravene 1 til 4, kendetegnet ved at oplysningerne om varmebehovet overføres til styreanordningen uden brug af ledninger. 6. Varmeanlæg med adskillige varmeapparater til temperaturstyrede ventiler i forskellige rum, en forsyningsanordning med en justeringsanordning til påvirkning af frem- løbstemperaturen og en styreanordning, som aktiverer justeringsanordningen, kendetegnet ved at styreanordningen (27) er forsynet med en tæller (28), der tæller antallet af rum (2-5), hvori der er et varmebehov.

Anlæg i overensstemmelse med krav 6, kendetegnet ved at styreanordningen (27) har et tidsrelæ (29), der i et forud fastlagt tidsrum forhindrer ændringer af fremløbs-temperaturen. 8. Anlæg i overensstemmelse med krav 6 eller 7, kendetegnet ved at styreanordningen er forbundet med ventilerne uden brug af ledninger.