EP2702331A2 - Verfahren und system zum automatischen hydraulischen abgleichen von heizkörpern - Google Patents

Verfahren und system zum automatischen hydraulischen abgleichen von heizkörpern

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Publication number
EP2702331A2
EP2702331A2 EP11784508.1A EP11784508A EP2702331A2 EP 2702331 A2 EP2702331 A2 EP 2702331A2 EP 11784508 A EP11784508 A EP 11784508A EP 2702331 A2 EP2702331 A2 EP 2702331A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermostat
temperature change
control valve
servomotors
opening
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11784508.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael WESTERMEIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innogy SE
Original Assignee
RWE Effizienz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Effizienz GmbH filed Critical RWE Effizienz GmbH
Publication of EP2702331A2 publication Critical patent/EP2702331A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
    • F24D19/1018—Radiator valves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
    • G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
    • G05D23/1932—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of a plurality of spaces
    • G05D23/1934—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of a plurality of spaces each space being provided with one sensor acting on one or more control means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the subject matter relates to a method and a system for hydraulic balancing of at least two radiators in a Walkerungsanläge.
  • Heating system is optimally supplied hydraulically is a
  • Control valves (thermostatic valves) on the radiators are closed until the same, desired temperature is set in all rooms. The thus determined opening degree of
  • Thermostatic valves will then be used as the maximum opening for all other control activities in heating mode.
  • the method described herein allows the determination of hydraulically undersupplied radiators. Furthermore, the method allows the adjustment of the radiator mass flows for all
  • the object was the object to provide a hydraulic adjustment of radiators available, which is possible in well-insulated rooms in a sufficiently short time.
  • step b) the control valves are at least partially opened by means of the respective servo motors.
  • the opening at least partially takes place in a first sub-step.
  • a partial opening of a control valve may be to open a control valve in increments of 1 / N of the maximum stroke, where N is a natural number between 5 and 100,
  • N preferably between 10 and 50 can be. However, N can be greater than 100 or less than 5.
  • the partial opening of a control valve to a certain extent causes the radiator is partially heated because preferably heated by the heater water with the
  • a temporal temperature change which is typical of the insulation and the size of each room and the flow resistance of the respective radiator, a.
  • Temperature change can be the temperature change over a certain period of time. That is, it is measured how the
  • a thermostat can first be a device for
  • Room temperature measurement e.g. have a thermometer.
  • a communication device may be provided in the thermostat. About this can e.g. a measured temperature value can be transmitted wirelessly to a central control unit.
  • a thermostat can be assigned to each radiator. It is also possible that a plurality of radiators are associated with a thermostat, in particular, a single thermostat can be arranged in a room, whereas in the same room several radiators
  • Temperature change measured in an interval immediately following the first opening It is also possible that the temperature change is measured in a first interval which follows immediately after the first opening and is compared with a temperature change which is measured in a second interval which immediately follows the first interval. Also this change between the
  • Temperature changes in the two intervals can be understood as temporal temperature change.
  • the measured temporal temperature change is compared with a limit value.
  • Limit value is preferably stored in a central control unit and there is preferably also the comparison.
  • each thermostat can send the measured temperature to the central control device and in the central Control device, the temporal temperature change can be determined. It is also possible that in each thermostat, the temporal temperature change is automatically determined for an interval and only the value of the temporal
  • Temperature change is transmitted to the central control unit.
  • the temporal temperature change after the first opening is greater than the limit, so that the process is continued.
  • the adjustment takes place as follows.
  • the steps may each be 1 / N of the total stroke of a control valve. Also it is possible to change the step size in
  • control valve may first be opened in small increments and the further the opening has progressed, the larger the
  • Steps are chosen. Also, first can be opened in large steps and step size can be reduced with increasing opening degree.
  • the respective servo motors are preferably controlled by the central control device.
  • the central control device for each servomotor how far he should open a control valve.
  • the number of revolutions of a servomotor can be specified.
  • the servomotor is a
  • Stepper motor and the number of steps can be specified.
  • the comparison of the temporal temperature change with the limit value is carried out.
  • the temporal temperature change in an interval immediately after each opening step is preferably detected by a thermostat. Over time, a situation arises in which an opening of a control valve to any further increase in temperature,
  • Control valves performed, but preferably held the temperature, which was measured on the thermostat, at which the temporal temperature change is preferably first fallen below the limit.
  • the temperature measured at the associated thermostat is determined as the setpoint temperature.
  • This thermostat is arranged in the room in which further opening of the control valve leads to no further increase in temperature to a relevant extent.
  • control valves associated with the further thermostats can then be opened or closed by means of the servomotors in such a way that the previously determined desired temperature is measured at the respective thermostat. Should be in a room the
  • Setpoint temperature can not be achieved, the control valve is fully opened. This ensures that preferably in each room reaches the set temperature, which is limited by the space that can be at least heated up.
  • a control valve is automatically adjusted completely by means of the respective servo motor between an open position and a closed position.
  • the servomotor is controlled such that the control valve is initially completely closed.
  • the servomotor is controlled such that the control valve is completely opened.
  • the servomotor is driven through the entire stroke of the control valve.
  • the servomotor can be calibrated. This means that the stroke of a control valve is measured by the servomotor.
  • a step of opening may then be 1 / N of a stroke of a control valve, wherein N is preferably predetermined by the central control unit.
  • the position of a servomotor at the setpoint temperature is determined as the maximum open position for the respective control valve.
  • the control valves are opened by the servomotors so far, preferably set to each thermostat, the set temperature or the control valve is fully open. Imagine in a room the
  • the opening of the control valve and the position of the servomotor can be determined.
  • This maximum open position for the respective control valve is recorded and used in the further heating operation as the maximum open position.
  • the servomotor is moved between the closed position of the maximum open position. This ensures that a radiator, compared to the boiler a small
  • all radiators are a common
  • Heating system preferably a common boiler
  • each room of a building at least one thermostat is assigned.
  • this thermostat for a room a temporal
  • control valves can be driven by actuators arranged thereon.
  • actuators e.g. in a floor heating a Schunikverteiler is provided and the servomotors are arranged on the heating circuit manifold.
  • servomotors are assigned to a respective room and the control valves and the servomotors are not arranged directly in the room, but on the heating circuit manifold. Also in this case, an assignment between the thermostat and servomotor for a particular room can be made.
  • the temporal temperature change in each thermostat and / or for each thermostat is determined in a central control device.
  • the temperature can be measured by a thermostat. At short intervals, for example every minute or every 5 minutes or even
  • the temperature of a thermostat can be preferably transmitted by radio to the central control device.
  • the central control device can from the received
  • Temperature values determines a temporal temperature change become. It is also possible that for each room or for each thermostat individually the temporal temperature change in
  • Thermostat itself is determined.
  • a logic can be provided in the thermostat, with a temporal temperature change over an interval can be determined. This can preferably by radio to the central control device
  • a temporal temperature change is determined in a central control device.
  • this interval is immediately after an opening or an opening step.
  • An interval must not be too short, because then the convection of the temperature from the radiator to the thermostat has not yet taken place and the room was not heated evenly.
  • the interval must not be too long, because then possibly a transient has taken place and a change in temperature no longer takes place, since the delivered heat output is compensated by power loss of the room.
  • an interval comprises a period of 50 to 60 minutes.
  • an interval is longer than 10 minutes, but shorter than 60 minutes.
  • Particularly preferred is an interval between 30 and 60 minutes. With the help of such intervals, it is possible, for example in a period of 3 to 6 hours, ie in 3 to 12 opening steps to carry out the hydraulic balancing.
  • the doors of each room are closed so that a temperature can be measured for each room independently of another room. It is also preferable to carry out the temperature measurement at night, since then influences due to solar radiation do not occur. Otherwise, the temperature measurement would be influenced by solar irradiation and no longer exclusively dependent on the heating power of a Radiator.
  • the outside temperature should preferably be below 15 degrees Celsius, more preferably below 10 degrees Celsius, since then the power loss of a room is large enough to determine the influence of the opening of the control valve to the room temperature can accurately.
  • the communication between the thermostat, the servomotors and a central control unit is operated via a radio bus.
  • this wireless communication is particularly advantageous if the thermostats only at intervals send their measured temperature to the central control device. It is also preferred if the servomotors only through the central control device.
  • Control device are driven, if they have a
  • radiators are hydraulically balanced.
  • the two radiators are preferably connected to a common heating system via heating strands.
  • Each radiator is preferably associated with a control valve. With this control valve, the Schumassenstrom can vary on the radiator.
  • Each control valve is associated with a servomotor, with which the opening of the control valve can be changed stepwise.
  • a servomotor with which the opening of the control valve can be changed stepwise.
  • Actuator a stepper motor, which has a spindle with the
  • Control valve is connected.
  • a separate central control device is provided for each house or each residential unit in a house.
  • the servomotors of this residential unit can be controlled, each associated with a control valve.
  • the servomotors can be the
  • the servomotors are preferably controlled so that they are opened in opening steps.
  • the system further comprises two thermostats, each associated with at least one servomotor.
  • the thermostats can be used to determine a temporal temperature change for an opening step.
  • the thermostats can be arranged so that they each measure a temperature to the central
  • Temperature change is determined or that the thermostat itself determines the temporal temperature change.
  • the central control device preferably has
  • a further opening step is effected.
  • the central control unit controls the respective servomotors so that they open the respective control valves a further step.
  • a thermostat determines that the time
  • the central control device to control the other servomotors so that they the control valves so far open or close that the corresponding setpoint temperature is reached in the other rooms as well.
  • Opening positions or positions of the servomotors are then transmitted back to the central control device and serve as information about the maximum open position of each
  • Actuator which determines the maximum open position of the control valve in heating mode.
  • Thermostat is provided.
  • the central control device is used to determine the temporal
  • Such a computing unit may be provided directly to each thermostat.
  • the servomotor and the thermostat can use a single communication device that uses communication via the radio bus with the control device.
  • Another, already independently inventive method is a method according to claim 12. In this method, it is possible to use two separately operated central
  • Control valves and radiators would have to be controlled manually. By interconnecting several central control units over a wide area network, however, the hydraulic balancing can be done.
  • a temperature measurement can be received by a thermostat and
  • Actuators are controlled by setting commands.
  • the two controllers are operated separately but are connected to a server via a wide area network.
  • the aforementioned methods can also be realized as a computer program or as a computer program stored on a storage medium.
  • a computer program or as a computer program stored on a storage medium.
  • control computer side and / or server side a microprocessor for performing the respective method steps by a
  • Computer program suitably programmed.
  • Fig. 1 is a schematic view of a residential unit with
  • Fig. 3 is a schematic structure of a system for hydraulic
  • Fig. 4 shows a plurality of central control devices
  • Fig. 1 shows a residential unit 2, for example, a house or apartment.
  • the residential unit 2 consists of several rooms 2a-2d. In each room at least one radiator 4a-4d is arranged. Shown are convection heaters .4, but it is also possible that the radiator 4, for example, heating coils of a floor heating.
  • the radiator 4 are connected to a central heating. 6
  • the heating string 8a provides the flow, i. hot water is supplied to the radiators 4 via the heating line 8a.
  • the heating line 8b provides the return, so that the water which has passed through the radiator 4, via the heating coil 8b to the heater.
  • the radiator 4 are connected via a heating circuit manifold 10 with the heating strands 8.
  • a control valve 12a is arranged, which regulates the inflow via the Vorlaufidesstrang 8a.
  • the control valve 12a is controlled by a servomotor 14a.
  • the heater 4b is arranged, which also has a control valve 12b and a servomotor 14b.
  • radiator 4c 'and 4c''are arranged each having a control valve 12c', 12c '' and each one of these control valves 12c ', 12c''associated actuator 14c', 14c '' have.
  • the radiator 4d is arranged. The radiator 4d is directly adjacent to the heating string 8a and 8b
  • control valve 12d connected and in the heating circuit manifold 10 is the control valve 12d and the actuator 14d.
  • the control valve 12d and the actuator 14d are the space 2d and the heater 4d
  • the flow volume flow in the radiator 4d is regulated via the control valve 12d.
  • Thermostat 16a is the first thermostat 16a
  • the thermostat 16b is associated with the radiator 4b and the control valve 12b.
  • the thermostat 16c is the radiators 4c ', 4c' 'and the
  • the thermostat 16d is associated with the radiator 4d and the control valve 12d. Furthermore, there is an association between the thermostat 16 and the respective servo motors 14.
  • the central control device 18 is arranged. The central control device 18 is shown in more detail in FIG.
  • the central control device 18 has an antenna 18a and a communication unit 18b, a processor 18c, a memory 18d and a wide area interface 18e.
  • the central control device 18 is connected to a wide area network 20 via the long-distance traffic interface 18e.
  • the communication device 18b and the antenna 18a communicate with the central control device 18 via a radio bus
  • Actuators 14 and the thermostat 16 Furthermore, a communication can be done with a heater 6, wherein the heater 6, for example, can be switched on and off. It is also possible to start a special program on the heater 6, for example a screed heating program. Especially when Heating up the screed, which must be carried out anyway in a new construction, can take place at the same time the representational hydraulic ⁇ b Eisen. Hydraulic balancing is done as follows. First, the central control device 18 controls the respective servomotors 14 via the communication unit 18b and the antenna 18a in such a way that it completely closes the control valves 12 associated therewith
  • Control valve 12 can then be stored in a servomotor 14, or also transmitted to the central control device 18 and stored for each servomotor 14 in the memory 18d. Subsequently, the valve lift in N equal sections
  • valve lift is divided. It is also possible that the valve lift is divided into N unequal sections.
  • the central control device 18 controls the
  • the heater 6 can be preferably brought into a maximum power operation.
  • Control valve 12 a first opening step, which is preferably 1 / N of the valve lift performs.
  • the respective control valves 12 are opened a first step.
  • Heating fluid flows into the radiators 4 via the heating line 8a.
  • the time is set by means of the thermostat 16 Temperature change measured. This temporal
  • FIG. 2 shows measurement curves of temporal temperature changes in the curves 22a-c. On the y-axis is the temporal
  • the curve 22a may represent the temperature measurement by the thermostat 16a.
  • the curve 22b for example, the temperature measurement by the thermostat 16b and the curve 22c, the temperature measurement by the thermostat 16c.
  • FIG. 2 it can be seen that the temporal temperature change in the curve 22c in the interval V3 falls below the limit value 24.
  • Control device 18 detected.
  • the temperature of the thermostat 16 c is detected and stored in the memory 18 d of the central control device 18. This temperature serves as the set temperature. Further, the positions of the servo motors 14c 'and 14c' 'are detected and also stored in the memory 18d. These positions are the maximum open positions of the corresponding servomotors 14c, 14c ". Subsequently, the servomotors 14a, 14b, 14d are controlled by the central control device 18 such that the
  • Control valves 12a, 12b and 12c are opened or closed so far that the previously stored setpoint temperature can be measured at the thermostats 16a, 16b and 16d.
  • the then reached positions of the servomotors 14a, 14b and 14d are also stored in the memory 18d and serve as information about the maximum open position of the control valves 12a, 12b and 12d.
  • Open position of the respective control valves 12 is a hydraulic Adjustment in the residential unit 2 takes place.
  • the servomotors 14 are driven only to the respective stored maximum open position, so that the hydraulic resistance is set for each radiator 4 and a minimum hydraulic resistance is not exceeded.
  • shared server 26 may be connected.
  • Each of the central control device 18 '-18' '' first performs the closing of all the control valves 12 according to step a).
  • a stepwise opening of the control valves 12 via the servomotors 14 is effected by means of each central control device 18.
  • the measured by the thermostat 16 temperatures are received in the central control means 18 and temporal temperature changes are determined.
  • the temporal temperature changes are from the central control device 18.
  • Control devices 18 communicates via the wide area network 20 to the server 26.
  • a comparison is made with a limit value.
  • the central control devices 18 continue to perform a gradual opening of the respective control valves.
  • the temporal temperature change is compared with the limit value 24 in the server 26.
  • the temperature measured at the associated thermostat 16 is detected and stored in the central server 26.
  • This target temperature is from the central server 26 via the wide area network 20 to all participating control devices 18 communicates.
  • the central control devices 18 then control the respective servomotors 14 in order to reach this setpoint temperature at each thermostat 16. If the setpoint temperature is not reached, the servomotor 14 is actuated at least to the extent that a control valve 12 is fully opened.
  • Control valves 12 are not exceeded.

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Abstract

Verfahren und System zum automatischen hydraulischen Abgleichen von zumindest zwei Heizkörpern (4) in einer Heizungsanlage (6), wobei jedem Heizkörper (4) ein Stellventil (12) und jedem Stellventil (12) ein Stellmotor (14) zugeordnet ist, mit den Schritten, vollständiges Schließen aller Stellventile (12) mittels der jeweiligen Stellmotoren (14), teilweises erstes Öffnen aller Stellventile (12) mittels der jeweiligen Stellmotoren (14), Bestimmen einer zeitlichen Temperaturveränderung für jedes zumindest einem Heizkörper (4) zugeordnete Thermostat (16), Vergleichen der zeitlichen Temperaturveränderung mit einem Grenzwert (24) in einer zentralen Steuereinrichtung (18) und, solange die zeitliche Temperaturveränderung aller Thermostate (16) über dem Grenzwert (24) liegt, schrittweises weiteres Öffnen aller Stellventile (12) in Öffnungsschritten mittels der jeweiligen Stellmotoren (14) und jeweiliges Vergleichen der zeitlichen Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt mit dem Grenzwert (24) bis zumindest eine zeitliche Temperaturveränderung eines Thermostats (16) den Grenzwert unterschreitet.

Description

Verfahren und System zum automatischen hydraulischen Abgleichen von Heizkörpern
Der Gegenstand betrifft ein Verfahren sowie ein System zum hydraulischen Abgleich von zumindest zwei Heizkörpern in einer Heizungsanläge .
Der hydraulische Abgleich von Heizungen in einer Heizungsanlage ist vor allem aus Gründen der Energieeffizienz notwendig.
Um zu gewährleisten, dass jeder der Heizkörper einer
Heizungsanlage hydraulisch optimal versorgt wird, ist ein
hydraulischer Abgleich notwendig. Aufgrund unterschiedlicher Leitungslängen und Leitungsquerschnitte sowie unterschiedlicher Strömungswiderstände für einzelne Heizkörper einer Heizungsanlage kann es dazu kommen, dass in einer Heizungsanlage ein Heizkörper hydraulisch unterversorgt und ein anderer Heizkörper hydraulisch überversorgt wird. Dies führt dazu, dass trotz ausreichender Vorlauftemperatur der für das Erreichen der Solltemperatur erforderliche Heizkörpermassenstrom auch bei vollständig
geöffneten Heizkörperventilen bei einzelnen Heizkörpern nicht erreicht werden kann.
Aus der DE 42 21 725 AI ist beispielsweise ein Verfahren zum automatischen Erzielen eines hydraulischen Abgleichs bekannt. Bei diesem Verfahren werden zunächst alle Stellventile aller
Heizkörper voll geöffnet. In der Folge heizt sich der Raum bis zur maximal möglichen Temperatur auf. Anschließend werden die
Stellventile (Thermostatventile) an den Heizkörpern soweit geschlossen, bis sich in allen Räumen die gleiche, gewünschte Temperatur einstellt. Der so ermittelte Öffnungsgrad der
Thermostatventile wird dann als maximale Öffnung für alle weiteren Regelaktivitäten im Heizbetrieb verwendet. Das hierin beschriebene Verfahren ermöglicht die Ermittlung von hydraulisch unterversorgten Heizkörpern. Ferner ermöglicht das Verfahren den Angleich der Heizkörpermassenströme für alle
Heizkörper, so dass die hydraulische Versorgung aller Heizkörper gleich ist. Nachteilig ist jedoch, dass die Räume zunächst vollständig aufgeheizt werden. Insbesondere bei Häusern oder Wohnungen, die neuesten Energiesparrichtlinien entsprechen, führt die sehr gute Isolierung dazu, dass die Räume sehr langsam abkühlen. Somit dauert es sehr lange, bis ein Thermostatventil soweit heruntergeregelt ist, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Der Regelkreis muss sehr träge sein, ansonsten kommt es zu einem Überschwingen, d.h. ein Heizkörperventil wird zu stark heruntergefahren, da die Temperatur in dem entsprechenden Raum aufgrund der guten Isolierung noch nicht abgesunken ist.
Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Abgleich von Heizkörpern zur Verfügung zu stellen, der auch in gut isolierten Räumen in einer hinreichend kurzen Zeit möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein System nach Anspruch 9 und ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.
Um zu verhindern, dass ein Raum zunächst stark aufgeheizt wird, wird im Gegensatz zum Stand der Technik vorgeschlagen, dass zunächst alle Stellventile mittels der diesen jeweils zugeordneten Stellmotoren vollständig geschlossen werden. Anders als bei herkömmlichen Verfahren, bei denen ein Raum zunächst bis zur maximalen Temperatur aufgeheizt wird, wird gegenständlich
vorgeschlagen, genau das Gegenteil zu tun, nämlich zunächst einen Raum bis auf die minimale Temperatur abkühlen zu lassen. Hierzu werden vorzugsweise alle Stellventile aller Heizkörper aller Räume in einem Haus mittels der jeweiligen Stellmotoren geschlossen. Anschließend wird vorzugweise eine bestimmte Dauer abgewartet, bis alle Restwärme aus einem Raum entwichen ist. Dies stellt sicher, dass beim nachfolgenden Messen der Temperatur die durch einen Heizkörper bewirkte Temperaturveränderung exakt gemessen werden kann .
Nachdem die Räume in einem Haus oder einer Wohnung eine gewissen Zeit abkühlen konnten, beispielsweise für eine Wartezeit von einer halben Stunde, einer Stunde oder auch mehreren Stunden, wird im Schritt b) vorgeschlagen, dass die Stellventile mittels der jeweiligen Stellmotoren zumindest teilweise geöffnet werden. Das Öffnen zumindest teilweise erfolgt in einem ersten Teilschritt. Ein teilweises Öffnen eines Stellventils kann darin bestehen, dass ein Stellventil in Schritten vom 1/N des maximalen Hubs geöffnet wird, wobei N eine natürliche Zahl zwischen 5 und 100 ,
vorzugsweise zwischen 10 und 50 sein kann. N kann jedoch auch größer 100 oder kleiner als 5 sein.
Das teilweise Öffnen eines Stellventils zu einem gewissen Grad bewirkt, dass der Heizkörper teilweise aufgeheizt wird, da vorzugsweise von der Heizung aufgewärmtes Wasser mit der
Vorlauftemperatur in den Heizkörper einströmen kann. Der
Strömungswiderstand des Heizkörpers ist jedoch durch das
Stellventil hoch, so dass zu Beginn nur ein geringer
Heizkörpermassenstrom möglich ist.
Im Anschluss an das erste teilweise Öffnen der Stellventile stellt sich eine zeitliche Temperaturveränderung, die für die Dämmung und die Größe eines jedes Raumes sowie den Strömungswiderstand der jeweiligen Heizkörper typisch ist, ein. Die zeitliche
Temperaturveränderung kann die Temperaturveränderung über eine bestimmte Zeit sein. D.h., dass gemessen wird, wie sich die
Temperatur in einem bestimmten Zeitintervall verändert,
beispielsweise wie sich die Temperatur in einem Intervall von 5 Minuten oder 10 Minuten oder einem anderen Intervall verändert. Die Bestimmung der zeitlichen Temperaturveränderung erfolgt gegenständlich für jeden Heizkörper mittels eines Thermostats. Ein Thermostat kann zunächst eine Einrichtung zur
Raumtemperaturmessung, z.B. ein Thermometer aufweisen. Zusätzlich kann in dem Thermostat eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen sein. Über diese kann z.B. drahtlos ein gemessener Temperaturwert an eine zentrale Steuereinheit übermittelt werden. Ein Thermostat kann dabei einem jeden Heizkörper zugeordnet sein. Auch ist es möglich, dass mehrere Heizkörper einem Thermostat zugeordnet sind, insbesondere kann in einem Raum ein einziges Thermostat angeordnet sein, wohingegen in dem gleichen Raum mehrere Heizkörper
angeordnet sind. Mittels des dem Heizkörper zugeordneten
Thermostates wird die zeitliche Temperaturveränderung gemessen. Zu Beginn eines Aufheizvorgangs ist die zeitliche
Temperaturveränderung groß, da der Heizkörper die Raumtemperatur merklich erhöht.
Da sich eine Raumtemperatur bei einer bestimmten Öffnung eines Stellventils bei gleichbleibenden äußeren Bedingungen auf eine bestimmte Temperatur einpegelt, wird vorzugsweise die
Temperaturveränderung in einem Intervall gemessen, welches unmittelbar auf das erste Öffnen folgt. Auch ist es möglich, dass die Temperaturveränderung in einem ersten Intervall, welches unmittelbar auf das erste Öffnen folgt, gemessen wird und mit einer Temperaturveränderung verglichen wird, welche in einem zweiten Intervall gemessen wird, welches unmittelbar auf das erste Intervall folgt. Auch diese Veränderung zwischen den
Temperaturveränderungen in den beiden Intervallen kann als zeitliche Temperaturveränderung verstanden werden.
Im Anschluss an das erste Öffnen wird die gemessene zeitliche Temperaturveränderung mit einem Grenzwert verglichen. Der
Grenzwert ist vorzugsweise in einer zentralen Steuereinheit gespeichert und dort erfolgt vorzugsweise auch der Vergleich.
Hierzu kann jedes Thermostat die gemessene Temperatur an die zentrale Steuereinrichtung senden und in der zentralen Steuereinrichtung kann die zeitliche Temperaturveränderung bestimmt werden. Auch ist es möglich, dass in jedem Thermostat die zeitliche Temperaturveränderung selbsttätig für ein Intervall bestimmt wird und lediglich der Wert der zeitlichen
Temperaturveränderung an die zentrale Steuereinheit übermittelt wird .
In der Regel ist die zeitliche Temperaturveränderung nach dem ersten Öffnen größer als der Grenzwert, so dass das Verfahren weitergeführt wird. Hierbei erfolgt der Abgleich folgendermaßen.
Solange die zeitliche Temperaturveränderung aller Thermostate über dem Grenzwert liegt, werden schrittweise alle Stellventile weiter geöffnet. Die Schritte können jeweils 1/N des Gesamthubs eines Stellventils sein. Auch ist es möglich, die Schrittweite in
Abhängigkeit des Öffnungsgrades zu variieren. Zum Beispiel kann das Stellventil zunächst in kleinen Schritten geöffnet werden und je weiter die Öffnung fortgeschritten ist, desto größer die
Schritte gewählt werden. Auch kann zunächst in großen Schritten geöffnet werden und Schrittgröße mit wachsendem Öffnungsgrad verkleinert werden. Zum schrittweisen Öffnen werden die jeweiligen Stellmotoren vorzugsweise von der zentralen Steuereinrichtung angesteuert. Hierbei gibt die zentrale Steuereinrichtung für jeden Stellmotor vor, wie weit er ein Stellventil öffnen soll. Hierbei kann beispielsweise die Anzahl der Umdrehungen eines Stellmotors vorgegeben werden. Vorzugsweise ist der Stellmotor ein
Schrittmotor und die Anzahl der Schritte kann vorgegeben werden.
Im Anschluss an jeden Öffnungsschritt wird der Vergleich der zeitlichen Temperaturveränderung mit dem Grenzwert durchgeführt. Hierbei wird vorzugsweise die zeitliche Temperaturveränderung in einem Intervall unmittelbar nach jedem Öffnungsschritt durch ein Thermostat erfasst. Mit der Zeit stellt sich eine Situation ein, bei der ein Öffnen eines Stellventils zu keiner weiteren Temperaturerhöhung,
insbesondere zu keiner weiteren merklichen Temperaturerhöhung führt. In diesem Fall sinkt der Wert der zeitlichen
Temperaturveränderung unter einen Grenzwert. Sobald eine zeitliche Temperaturveränderung an einem Thermostat unter einen Grenzwert gefallen ist, wird zunächst kein weiteres Öffnen aller
Stellventile durchgeführt, sondern vorzugsweise die Temperatur festgehalten, die an dem Thermostat gemessen wurde, an dem die zeitliche Temperaturveränderung vorzugsweise als erstes unter den Grenzwert gefallen ist.
Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, nach und nach die Temperatur in den Räumen eines Hauses zu erhöhen und festzustellen, in welchem Raum eines Hauses eine Erhöhung einer Temperatur durch eine weitere Öffnung eines Stellventils nicht mehr oder nur noch unzureichend erreichbar ist. Dieser Raum bzw. dieser Heizkörper gibt die maximal erreichbare Temperatur vor, nach der sich alle anderen Stellventile richten sollten.
Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass sobald eine der zeitlichen Temperaturveränderungen bei einem Öffnungsschritt den Grenzwert unterschreitet, die an dem zugehörigen Thermostat gemessene Temperatur als Solltemperatur bestimmt wird. Dieses Thermostat ist in dem Raum angeordnet, in dem ein weiteres Öffnen des Stellventils zu keiner weiteren Temperaturerhöhung in einem relevanten Maße führt.
Die den weiteren Thermostaten zugeordneten Stellventile können dann mittels der Stellmotoren derart geöffnet oder geschlossen werden, dass an den jeweiligen Thermostaten die zuvor bestimmte Solltemperatur gemessen wird. Sollte in einem Raum die
Solltemperatur nicht erreicht werden können, wird das Stellventil vollständig geöffnet. Hiermit wird erreicht, dass vorzugsweise in jedem Raum die Solltemperatur erreicht wird, die durch den Raum begrenzt ist, der sich am wenigstens weit aufheizen lässt.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass vor dem Schritt des vollständigen Schließens ein Stellventil mittels des jeweiligen Stellmotors automatisch zwischen einer Offenstellung und einer geschlossenen Stellung vollständig verstellt wird. Hierzu wird der Stellmotor derart angesteuert, dass das Stellventil zunächst komplett geschlossen wird.
Anschließend wird der Stellmotor derart angesteuert, dass das Stellventil komplett geöffnet wird. Hierdurch wird der Stellmotor durch den gesamten Hub des Stellventils gefahren. Mit Hilfe des so gemessenen Hubs eines Stellventils lässt sich der Stellmotor kalibrieren. Das bedeutet, dass der Hub eines Stellventils durch den Stellmotor gemessen wird. Ein Schritt eines Öffnens kann dann 1/N eines Hubs eines Stellventils betragen, wobei N vorzugsweise durch die zentrale Steuereinheit vorgegeben wird.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Stellung eines Stellmotors bei der Solltemperatur als maximale Offenstellung für das jeweilige Stellventil bestimmt wird. Wie zuvor beschrieben, werden die Stellventile durch die Stellmotoren soweit geöffnet, bis sich vorzugsweise an jedem Thermostat die Solltemperatur einstellt oder das Stellventil vollständig geöffnet ist. Stellt sich in einem Raum die
Solltemperatur ein und ist das Stellventil noch nicht vollständig geöffnet, so ist die Öffnung des Stellventils und die Position des Stellmotors bestimmbar. Diese maximale Offenstellung für das jeweilige Stellventil wird festgehalten und dient im weiteren Heizbetrieb als maximale Offenstellung. Somit wird vorzugsweise im Heizbetrieb der Stellmotor zwischen der geschlossenen Stellung der maximalen Offenstellung bewegt. Hierdurch wird erreicht, dass ein Heizkörper, der gegenüber dem Heizkessel einen geringen
hydraulischen Widerstand hat, nur bis zur maximalen Offenstellung des Stellventils betrieben werden kann, so dass der hydraulische Widerstand an einem solchen Heizkörper eingestellt werden kann.
Vorzugsweise sind alle Heizkörper einer gemeinsamen
Heizungsanlage, vorzugsweise einem gemeinsamen Heizkessel
zugeordnet und werden über Strangleitungen mit der Heizflüssigkeit versorgt. Durch unterschiedliche hydraulische Widerstände gelangt an die Heizkörper unterschiedlich viel Heizflüssigkeit. Um für jeden Raum bestimmen zu können, wie die zeitliche
Temperaturveränderung ist, wird vorgeschlagen, dass jedem Raum eines Gebäudes zumindest ein Thermostat zugeordnet wird. Somit kann mit diesem Thermostat für einen Raum eine zeitliche
Temperaturveränderung gemessen werden. Entweder sind in einem Raum Heizkörper aufgestellt, so dass die an den Heizkörpern
angeordneten Stellventile durch daran angeordnete Stellmotoren angetrieben werden können. Oder es ist möglich, dass z.B. bei einer Fußbodenheizung ein Heizkreisverteiler vorgesehen ist und die Stellmotoren an dem Heizkreisverteiler angeordnet sind. In diesem Fall sind Stellmotoren einem jeweiligen Raum zugeordnet und die Stellventile als auch die Stellmotoren sind nicht unmittelbar in dem Raum angeordnet, sondern an dem Heizkreisverteiler. Auch in diesem Fall kann eine Zuordnung zwischen Thermostat und Stellmotor für einen bestimmten Raum erfolgen.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die zeitliche Temperaturveränderung in jedem Thermostat und/oder für jedes Thermostat in einer zentralen Steuereinrichtung bestimmt wird. Wie Eingangs bereits erläutert, kann durch ein Thermostat die Temperatur gemessen werden. In kurzen Abständen, beispielsweise jede Minute oder alle 5 Minuten oder auch
einstellbar, insbesondere in kürzeren Abständen beim hydraulischen Abgleich, kann die Temperatur von einem Thermostat vorzugsweise per Funk an die zentrale Steuereinrichtung gesendet werden. In der zentralen Steuereinrichtung kann aus den empfangenen
Temperaturwerten eine zeitliche Temperaturveränderung bestimmt werden. Auch ist es möglich, dass für jeden Raum oder für jedes Thermostat einzeln die zeitliche Temperaturveränderung im
Thermostat selber bestimmt wird. Hierzu kann in dem Thermostat eine Logik vorgesehen sein, mit der über ein Intervall eine zeitliche Temperaturveränderung bestimmt werden kann. Diese kann vorzugsweise per Funk an die zentrale Steuereinrichtung
übermittelt werden. Auch ist es möglich, dass für jeden Raum, insbesondere wenn mehrere Thermostate in einem Raum angeordnet sind, eine zeitliche Temperaturveränderung in einer zentralen Steuereinrichtung bestimmt wird.
Wie Eingangs bereits erläutert, muss die zeitliche
Temperaturveränderung über einem Intervall gemessen werden.
Vorzugsweise ist dieses Intervall unmittelbar nach einem Öffnen bzw. einem Öffnungsschritt. Ein Intervall darf nicht zu kurz sein, da dann die Konvektion der Temperatur von dem Heizkörper bis zum Thermostat noch nicht stattgefunden hat und der Raum noch nicht gleichmäßig aufgeheizt wurde. Andererseits darf das Intervall nicht zu lang sein, da dann eventuell ein Einschwingvorgang stattgefunden hat und eine Temperaturveränderung nicht mehr stattfindet, da die gelieferte Heizleistung durch Verlustleistung des Raumes ausgeglichen wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass ein Intervall einen Zeitraum von 50 bis 60 Minuten umfasst. Vorzugsweise ist ein Intervall länger als 10 Minuten, jedoch kürzer als 60 Minuten. Besonders bevorzugt ist ein Intervall zwischen 30 und 60 Minuten. Mit Hilfe solcher Intervalle ist es möglich, beispielsweise in einem Zeitraum von 3 bis 6 Stunden, d.h. in 3 bis 12 Öffnungsschritten den hydraulischen Abgleich durchzuführen. Vorzugsweise sind dabei die Türen eines jeden Raumes geschlossen, so dass für jeden Raum unabhängig von einem anderen Raum eine Temperatur gemessen werden kann. Auch ist vorzugsweise die Temperaturmessung in der Nacht durchzuführen, da dann Einflüsse durch Sonneneinstrahlung ausbleiben. Ansonsten wäre die Temperaturmessung durch Sonneineinstrahlung beeinflusst und nicht mehr ausschließlich abhängig von der Heizleistung eines Heizkörpers. Auch sollte die Außentemperatur vorzugsweise unter 15 Grad Celsius, besonders bevorzugt unter 10 Grad Celsius liegen, da dann die Verlustleistung eines Raumes groß genug ist, um den Einfluss der Öffnung des Stellventils auf die Raumtemperatur genau bestimmen zu können.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Kommunikation zwischen den Thermostaten, den Stellmotoren und einem zentralen Steuergerät über einen Funkbus betrieben wird. Bei dieser drahtlosen Kommunikation ist besonders vorteilhaft, wenn die Thermostate nur in Intervallen ihre gemessene Temperatur an die zentrale Steuereinrichtung senden. Auch ist bevorzugt, wenn die Stellmotoren nur in dem Moment durch die zentrale
Steuereinrichtung angesteuert werden, wenn sie einen
Öffnungsschritt durchführen sollen.
Ein weiterer Aspekt ist ein System nach Anspruch 9. Hierbei werden zumindest zwei Heizkörper hydraulisch abgeglichen. Die beiden Heizkörper sind vorzugsweise an einer gemeinsamen Heizungsanlage über Heizstränge verbunden. Jedem Heizkörper ist vorzugsweise ein Stellventil zugeordnet. Mit diesem Stellventil lässt sich der Heizmassenstrom an dem Heizkörper variieren. Jedem Stellventil ist ein Stellmotor zugeordnet, mit dem die Öffnung des Stellventils schrittweise verändert werden kann. Vorzugsweise ist ein
Stellmotor ein Schrittmotor, der über eine Spindel mit dem
Stellventil verbunden ist.
Vorzugsweise ist für jedes Haus bzw. jede Wohneinheit in einem Haus eine eigene zentrale Steuereinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe dieser zentralen Steuereinrichtung können die Stellmotoren dieser Wohneinheit angesteuert werden, die jeweils einem Stellventil zugeordnet sind. Mit Hilfe der Stellmotoren lassen sich die
Stellventile schließen und Öffnen. Zunächst wird durch die zentrale Steuereinrichtung ein Schließen aller Stellventile bewirkt. Anschließend wird eine gewisse Zeit abgewartet, bis alle Räume vollständig ausgekühlt sind und kein Einfluss der Heizung auf die Raumtemperatur mehr vorhanden ist.
Danach werden vorzugsweise die Stellmotoren so angesteuert, dass sie in Öffnungsschritten geöffnet werden.
Das System umfasst ferner zwei Thermostate, die jeweils zumindest einem Stellmotor zugeordnet sind. Über die Thermostate lässt sich eine zeitliche Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt bestimmen. Hierzu können die Thermostate so eingerichtet sein, dass sie jeweils eine Temperaturmessung an die zentrale
Steuereinrichtung übermitteln und dort die zeitliche
Temperaturveränderung bestimmt wird oder dass das Thermostat selber die zeitliche Temperaturveränderung bestimmt.
Die zentrale Steuereinrichtung verfügt vorzugsweise über
Vergleichsmittel, die die bestimmte zeitliche
Temperaturveränderung mit einem vorher festgelegten Grenzwert vergleicht. Solange beim Vergleich herauskommt, dass eine
zeitliche Temperaturveränderung für jeden Raum in der Wohneinheit über dem Grenzwert liegt, wird ein weiterer Öffnungsschritt bewirkt. Hierzu steuert die zentrale Steuereinheit die jeweiligen Stellmotoren derart an, dass diese die jeweiligen Stellventile einen weiteren Schritt öffnen.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt und einem bestimmten Öffnungsschritt wird an einem Thermostat festgestellt, dass die zeitliche
Temperaturveränderung unter einen Grenzwert gefallen ist. In diesem Moment wird das Öffnen der Stellmotoren unterbrochen. Mit Hilfe des Thermostats wird für den Raum, in dem die zeitliche Temperaturveränderung unter den Grenzwert gefallen ist, eine Temperatur gemessen, die an die zentrale Steuereinrichtung übermittelt wird und dort als Solltemperatur bestimmt wird.
Anschließend kann die zentrale Steuereinrichtung die weiteren Stellmotoren so ansteuern, dass diese die Stellventile soweit öffnen oder schließen, dass auch in den anderen Räumen die entsprechende Solltemperatur erreicht wird. Die jeweiligen
Öffnungsstellungen bzw. Positionen der Stellmotoren werden dann an die zentrale Steuereinrichtung zurück übermittelt und dienen als Information über die maximale Offenstellung eines jeden
Stellmotors, welche im Heizbetrieb die maximale Offenstellung des Stellventils bestimmt.
Gemäß einem vorteilhaften Aus führungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in der zentralen Steuereinrichtung eine Recheneinheit zum Bestimmen der zeitlichen Temperaturveränderung für jedes
Thermostat vorgesehen ist. In diesem Fall dient die zentrale Steuereinrichtung zur Bestimmung der zeitlichen
Temperaturveränderung. Auch kann eine solche Recheneinheit unmittelbar an jedem Thermostat vorgesehen sein.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Stellmotor und das Thermostat in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet sind. In diesem Fall kann der Stellmotor als auch das Thermostat eine einzige Kommunikationseinrichtung nutzen, die eine Kommunikation über den Funkbus mit der Steuereinrichtung nutzt .
Ein weiteres, bereits eigenständig erfinderisches Verfahren ist ein Verfahren nach Anspruch 12. Bei diesem Verfahren ist es möglich, zwei getrennt voneinander betriebene zentrale
Steuereinrichtungen zu nutzen, um einen hydraulischen Abgleich, vorzugsweise in einem Wohnhaus mit mehreren Wohneinheiten, durchzuführen. In der Regel ist ein solcher hydraulischer Abgleich nicht möglich, da der Zugang zu den Räumen einer jeden Wohneinheit durch den jeweiligen Eigentümer oder Mieter gewährleistet werden muss und dies in der Regel nicht möglich ist. Auch bei einem Neubau ist der hydraulische Abgleich schwierig, da bei einer Vielzahl von Wohnungen eine unglaublich hohe Anzahl an
Stellventilen und Heizkörpern manuell angesteuert werden müssten. Durch das Zusammenschalten mehrerer zentraler Steuereinheiten über ein Weitverkehrsnetz kann jedoch der hydraulische Abgleich erfolgen .
Zunächst kann mittels jeder einzelnen zentralen Steuereinrichtung eine Temperaturmessung von einem Thermostat empfangen und
Stellmotoren durch Stellbefehle angesteuert werden. Die beiden Steuereinrichtungen werden getrennt voneinander betrieben, sind jedoch über ein Weitverkehrsnetz mit einem Server verbunden. Für den hydraulischen Abgleich wird in dem Server festgestellt, in welchem Raum die zeitliche Temperaturveränderung unter den
Grenzwert fällt und der Sollwert wird in dem zentralen Server bestimmt. Dieser Sollwert wird dann an jede einzelne zentrale Steuereinrichtung übermittelt, die die entsprechenden Stellmotoren ansteuert, so dass in jedem Raum der Sollwert erreicht wird.
Die zuvor genannten Verfahren können auch als Computerprogramm oder als auf einem Speichermedium gespeichertes Computerprogramm realisiert werden. Hierbei kann thermostatseitig,
steuerrechnerseitig und/oder serverseitig ein Mikroprozessor zur Durchführung der jeweiligen Verfahrensschritte durch ein
Computerprogramm geeignet programmiert sein.
Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wohneinheit mit
Heizkörpern und einem Heizkreisverteiler; Fig. 2 der Verlauf einer zeitlichen Temperaturveränderung;
Fig. 3 ein schematischer Aufbau eines Systems zum hydraulischen
Abgleichs ;
Fig. 4 eine Mehrzahl von zentralen Steuereinrichtungen mit
einem Weitverkehrsnetz. Fig. 1 zeigt eine Wohneinheit 2, beispielsweise ein Haus oder eine Wohnung. Die Wohneinheit 2 besteht aus mehreren Räumen 2a-2d. In jedem Raum ist mindestens ein Heizkörper 4a-4d angeordnet. Gezeigt sind Konvektionsheizkörper .4, es ist jedoch auch möglich, dass die Heizkörper 4 beispielsweise Heizschlangen einer Fußbodenheizung sind. Die Heizkörper 4 sind an einer zentralen Heizung 6
angeschlossen und hydraulisch mit der zentralen Heizung 6 über Heizstränge 8a-b verbunden. Der Heizstrang 8a stellt den Vorlauf zur Verfügung, d.h. heißes Wasser wird über den Heizstrang 8a an die Heizkörper 4 geliefert. Der Heizstrang 8b stellt den Rücklauf zur Verfügung, so dass das Wasser, welches durch die Heizkörper 4 gelaufen ist, über den Heizstrang 8b zu der Heizung 6
zurückfließt. Die Heizkörper 4 sind über einen Heizkreisverteiler 10 mit den Heizsträngen 8 verbunden. An dem Heizkörper 4a ist ein Stellventil 12a angeordnet, das den Zufluss über den Vorlaufheizstrang 8a regelt. Das Stellventil 12a wird über einen Stellmotor 14a gesteuert.
In dem Raum 2b ist die Heizung 4b angeordnet, die ebenfalls über einen Stellventil 12b und einen Stellmotor 14b verfügt.
In dem Raum 2c sind zwei getrennte Heizkörper 4c' und 4c' ' angeordnet, die jeweils ein Stellventil 12c', 12c'' sowie jeweils einen diesen Stellventilen 12c' , 12c' ' zugeordneten Stellmotor 14c', 14c'' aufweisen. Schließlich ist in dem Raum 2d der Heizkörper 4d angeordnet. Der Heizkörper 4d ist unmittelbar an den Heizstrang 8a und 8b
angeschlossen und im Heizkreisverteiler 10 befindet sich das Stellventil 12d sowie der Stellmotor 14d. Das Stellventil 12d und der Stellmotor 14d sind dem Raum 2d sowie der Heizung 4d
zugeordnet. Der Vorlaufvolumenstrom in den Heizkörper 4d wird über das Stellventil 12d reguliert. In jedem Raum befindet sich darüber hinaus zumindest ein
Thermostat 16, wie dargestellt. Das Thermostat 16a ist dem
Heizkörper 4a sowie dem Stellventil 12a zugeordnet. Das Thermostat 16b ist dem Heizkörper 4b sowie dem Stellventil 12b zugeordnet. Das Thermostat 16c ist den Heizkörpern 4c' , 4c' ' sowie den
Stellventilen 12c', 12c'' zugeordnet. Das Thermostat 16d ist dem Heizkörper 4d sowie dem Stellventil 12d zugeordnet. Ferner existiert eine Zuordnung zwischen den Thermostaten 16 und den jeweiligen Stellmotoren 14. In der Wohneinheit 2 ist die zentrale Steuereinrichtung 18 angeordnet. Die zentrale Steuereinrichtung 18 ist in der Fig. 3 näher dargestellt.
Die zentrale Steuereinrichtung 18 verfügt über eine Antenne 18a sowie eine Kommunikationseinheit 18b, einen Prozessor 18c, einen Speicher 18d und eine Weitverkehrsschnittstelle 18e. Über die Weitverkehrsschnittstelle 18e ist die zentrale Steuereinrichtung 18 mit einem Weitverkehrsnetz 20 verbunden. Mittels der
Kommunikationseinrichtung 18b und der Antenne 18a kommuniziert die zentrale Steuereinrichtung 18 über einen Funkbus mit den
Stellmotoren 14 als auch den Thermostaten 16. Ferner kann eine Kommunikation mit einer Heizung 6 erfolgen, wobei die Heizung 6 beispielsweise ein- und ausgeschaltet werden kann. Auch ist es möglich, ein spezielles Programm an der Heizung 6 zu starten, beispielsweise ein Estrichaufheizprogramm. Insbesondere beim Aufheizen des Estriches, was bei einem Neubau ohnehin durchgeführt werden muss, kann gleichzeitig der gegenständliche hydraulische Äbgleich erfolgen. Der hydraulische Abgleich erfolgt wie folgt. Zunächst steuert die zentrale Steuereinrichtung 18 über die Kommunikationseinheit 18b und die Antenne 18a die jeweiligen Stellmotoren 14 derart an, dass diese die diesen zugeordneten Stellventile 12 vollständig
schließen und vollständig öffnen, um den maximalen Hub eines jeden Stellventils 12 zu bestimmen. Der jeweilige Ventilhub eines
Stellventils 12 kann dann in einem Stellmotor 14 gespeichert, oder auch an die zentrale Steuereinrichtung 18 übermittelt werden und für jeden Stellmotor 14 in dem Speicher 18d abgespeichert werden. Anschließend wird der Ventilhub in N gleiche Abschnitte
unterteilt. Auch ist es möglich, dass der Ventilhub in N ungleich große Abschnitte unterteilt wird.
Anschließend steuert die zentrale Steuereinrichtung 18 die
Stellmotoren 14 derart an, dass diese die Stellventile 12
vollständig schließen.
Im Anschluss daran wird eine gewisse Zeit, vorzugsweise über eine Stunde gewartet, bis in jeden Raum 2 die Temperatur eingepegelt wird und nicht mehr durch einen Heizkörper 4 beeinflusst ist.
Daraufhin kann die Heizung 6 vorzugsweise in einen Betrieb mit maximaler Leistung gebracht werden.
Anschließend steuert die zentrale Steuereinrichtung jedes
Stellventil 12 an, einen ersten Öffnungsschritt, der vorzugsweise 1/N des Ventilhubs beträgt, durchführt. Hierbei werden die jeweiligen Stellventile 12 einen ersten Schritt geöffnet. Über den Heizstrang 8a fließt Heizflüssigkeit in die Heizkörper 4. In jedem Raum wird mittels des Thermostats 16 die zeitliche Temperaturveränderung gemessen. Diese zeitliche
Temperaturveränderung ist beispielhaft in Fig. 2 dargestellt .
Fig. 2 zeigt Messverläufe von zeitlichen Temperaturveränderungen in den Kurven 22a-c. Auf der Y-Achse ist die zeitliche
Temperaturveränderung aufgetragen und auf der X-Achse sind sechs verschiedene Intervalle V1-V6 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die zeitliche Temperaturveränderung im Intervall VI für jede Kurve 22 am größten ist und die zeitliche Temperaturveränderung mit jedem weiteren Intervall V2-V6 abnimmt. Ferner ist ein Grenzwert 24 als gestrichelte Linie dargestellt. Die dargestellten Kurven sind rein beispielhaft und sollen nur zur Erläuterung dienen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die dargestellten Kurven 22 nicht tatsächlich gemessenen Kurven entsprechen müssen.
Die Kurve 22a kann beispielsweise die Temperaturmessung durch das Thermostat 16a wiedergeben. Die Kurve 22b beispielsweise die Temperaturmessung durch das Thermostat 16b und die Kurve 22c die Temperaturmessung durch das Thermostat 16c. In der Fig. 2 ist zu erkennen, dass die zeitliche Temperaturänderung in der Kurve 22c im Intervall V3 den Grenzwert 24 unterschreitet.
Nachdem ein erstes Öffnen der Stellventile 12 durch die
Stellmotoren 14 durchgeführt wurde, wird in den Thermostaten 16 die zeitliche Temperaturveränderung gemessen. Wie in der Fig. 2 zu erkennen ist, ist im Intervall VI die zeitliche
Temperaturveränderung für jede Kurve 22 über dem Grenzwert 24. Dies wird durch ein Vergleichen der gemessenen zeitlichen
Temperaturveränderungen der Thermostate 16 in der zentralen
Steuereinrichtung 18 festgestellt.
Nachdem die zentrale Steuereinrichtung 18 festgestellt hat, dass keine der Kurven 22 unter dem Grenzwert 24 liegt, wird ein weiteres Öffnen um einen Schritt der Stellventile 12 durch die Stellmotoren 14 bewirkt. Anschließend wird in dem zweiten Intervall V2 erneut die zeitliche Temperaturveränderung durch die Thermostate 16 gemessen. Es wird wiederum festgestellt, dass die Kurven 22 über den Grenzwert 24 liegen. Daraufhin wird durch die zentrale Steuereinrichtung 18 erneut ein weiterer Öffnungsschritt bewirkt und die zeitliche
Temperaturveränderung pro Raum nimmt weiter ab. Doch liegt auch im Intervall V3 die zeitliche Temperaturveränderung über den
Grenzwert 24, so dass die zentrale Steuereinrichtung 18 einen weiteren Öffnungsschritt bewirkt.
In der Fig. 2 ist zu erkennen, dass in dem vierten Intervall V4 die Kurve 22c unter den Grenzwert 24 fällt, d.h. dass die
zeitliche Temperaturveränderung in dem Raum 2c unter den Grenzwert gefallen ist.
Daraufhin wird die Temperatur des Thermostats 16c erfasst und in dem Speicher 18d der zentralen Steuereinrichtung 18 gespeichert. Diese Temperatur dient als Solltemperatur. Ferner werden die Positionen der Stellmotoren 14c' und 14c'' erfasst und ebenfalls in dem Speicher 18d abgespeichert. Diese Positionen sind die maximalen Offenstellungen der entsprechenden Stellmotoren 14c, 14c' ' . Anschließend werden die Stellmotoren 14a, 14b, 14d durch die zentrale Steuereinrichtung 18 derart angesteuert, dass die
Stellventile 12a, 12b und 12c soweit geöffnet oder geschlossen werden, dass sich an den Thermostaten 16a, 16b und 16d die zuvor gespeicherte Solltemperatur messen lässt. Die dann erreichten Positionen der Stellmotoren 14a, 14b und 14d werden ebenfalls im Speicher 18d gespeichert und dienen als Information über die maximale Offenstellung der Stellventile 12a, 12b und 12d.
Mit Hilfe der gewonnenen Informationen über die maximale
Offenstellung der jeweiligen Stellventile 12 ist ein hydraulischer Abgleich in der Wohneinheit 2 erfolgt. Im weiteren Heizbetrieb der Heizung 6 werden die Stellmotoren 14 nur noch bis zur jeweilig gespeicherten maximalen Offenstellung angesteuert, so dass der hydraulische Widerstand für jeden Heizkörper 4 eingestellt ist und ein minimaler hydraulischer Widerstand nicht unterschritten wird.
Um einen hydraulischen Abgleich für mehrere in einem Haus bzw. an einer Heizung 6 angeordnete Wohneinheiten 2 durchführen zu können, können wie in Fig. 4 dargestellt, verschiedene, unabhängig voneinander betriebene zentrale Steuereinrichtungen 18', 18'', 18''' an ein gemeinsames Weitverkehrsnetz 20 und an einen
gemeinsamen Server 26 angeschlossen sein.
Jede der zentralen Steuereinrichtung 18' -18''' führt zunächst das Schließen aller Stellventile 12 gemäß Schritt a) durch.
Anschließend wird mittels jeder zentralen Steuereinrichtung 18 ein schrittweises Öffnen der Stellventile 12 über die Stellmotoren 14 bewirkt. Die mittels der Thermostate 16 gemessenen Temperaturen werden in den zentralen Steuereinrichtungen 18 empfangen und zeitliche Temperaturveränderungen werden ermittelt. Die zeitlichen Temperaturveränderungen werden von den zentralen
Steuereinrichtungen 18 über das Weitverkehrsnetz 20 an den Server 26 kommuniziert. In dem Server 26 erfolgt ein Abgleich mit einem Grenzwert. Solange der Grenzwert von keiner Kurve 22 unterschritten wird, führen die zentralen Steuereinrichtungen 18 weiter ein schrittweises Öffnen der jeweiligen Stellventile durch. Für jeden Öffnungsschritt wird die zeitliche Temperaturveränderung mit dem Grenzwert 24 in dem Server 26 verglichen.
Sobald eine Kurve 22 den Grenzwert 24 unterschreitet, wird die an dem zugeordneten Thermostat 16 gemessene Temperatur erfasst und in dem zentralen Server 26 gespeichert. Diese Solltemperatur wird von dem zentralen Server 26 über das Weitverkehrsnetz 20 an alle beteiligten Steuereinrichtungen 18 kommuniziert. Die zentralen Steuereinrichtungen 18 steuern dann die jeweiligen Stellmotoren 14 an, um an jedem Thermostat 16 diese Solltemperatur zu erreichen. Wird die Solltemperatur nicht erreicht, wird der Stellmotor 14 zumindest soweit angesteuert, dass ein Stellventil 12 vollständig geöffnet ist.
Die so erfassten maximalen Offenstellungen der Stellventile 12 werden erfasst und im weiteren Heizbetrieb werden die Stellmotoren 14 so angesteuert, dass die maximalen Offenstellungen der
Stellventile 12 nicht überschritten werden. Mit Hilfe der
Zusammenschaltung verschiedener zentraler Steuereinrichtungen 18 mit einem zentralen Server 26 ist es möglich, einen hydraulischen Abgleich in verteilten Wohneinheiten 2 durchzuführen.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum automatischen hydraulischen Abgleichen von zumindest zwei Heizkörpern in einer Heizungsanlage, wobei jedem Heizkörper ein Stellventil und jedem Stellventil ein Stellmotor zugeordnet ist, mit den Schritten, vollständiges Schließen aller Stellventile mittels der jeweiligen Stellmotoren, teiiweises erstes Öffnen aller Stellventile mittels der jeweiligen Stellmotoren, Bestimmen einer zeitlichen Temperaturveränderung für jedes zumindest einem Heizkörper zugeordnete Thermostat, Vergleichen der zeitlichen Temperaturveränderung mit einem Grenzwert in einer zentralen Steuereinrichtung und, solange die zeitliche Temperaturveränderung aller Thermostate über dem Grenzwert liegt, schrittweises weiteres Öffnen aller Stellventile in Öffnungsschritten mittels der jeweiligen Stellmotoren und jeweiliges Vergleichen der zeitlichen Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt mit dem Grenzwert bis zumindest eine zeitliche Temperaturveränderung eines Thermostats den Grenzwert unterschreitet . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sobald eine der zeitlichen Temperaturveränderungen bei einem Öffnungsschritt den Grenzwert unterschreitet, die an dem zugehörigen Thermostat gemessene Temperatur als Solltemperatur bestimmt wird und die den weiteren Thermostaten zugeordneten Stellventile mittels der Stellmotoren derart geöffnet oder geschlossen werden, bis entweder an den weiteren Thermostaten die Solltemperatur gemessen wird oder das jeweilige Stellventil vollständig geöffnet ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) ein Stellventil mittels des jeweiligen Stellmotors automatisch zwischen einer Offenstellung und einer geschlossen Stellung verstellt wird und somit der Stellmotor auf das zugehörige Stellventil kalibriert wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung eines Stellmotors bei der Solltemperatur als maximale Offenstellung für das jeweilige Stellventil bestimmt wird und/oder dass im Heizbetrieb der Stellmotor zwischen der geschlossen Stellung und der maximalen Offenstellung bewegt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Raum eines Gebäudes zumindest ein Thermostat zugeordnet wird und dass jedem Thermostat zumindest die in dem zugeordneten Raum angeordneten oder die dem zugeordneten Raum zugewiesenen Stellmotoren zugewiesen werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Temperaturveränderung in jedem Thermostat und/oder für jedes Thermostat in einer zentralen Steuereinrichtung bestimmt wird und/oder dass für jeden Raum eine zeitliche Temperaturveränderung in einer zentralen Steuereinrichtung bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt über jeweils einen Zeitraum von 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise mehr als 10 Minuten, bevorzugt zwischen 30 und 60 Minuten bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen den Thermostaten, den Stellmotoren und der zentralen Steuereinrichtung über einen Funkbus betrieben wird. System eingerichtet zum automatischen hydraulischen Abgleichen von zumindest zwei Heizkörpern in einer Heizungsanlage, wobei jedem Heizkörper ein Stellventil und jedem Stellventil ein Stellmotor zugeordnet ist, umfassend: eine zentrale . Steuereinrichtung eingerichtet zum Ansteuern von jeweils einem Stellventil zugeordneten Stellmotoren derart, dass alle Stellventile vollständig geschlossen sind, und dass die Stellventile mittels der Stellmotoren zunächst in Öffnungsschritten geöffnet werden, zumindest zwei Thermostate jeweils zumindest einem Stellmotor zugeordnet und eingerichtet zum Bestimmen einer zeitlichen Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt, in der zentralen Steuereinrichtung angeordnete Vergleichsmittel eingerichtet zum Vergleichen der zeitlichen Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt mit einem Grenzwert und, solange die zeitliche Temperaturveränderung für einen Öffnungsschritt aller Thermostate über dem Grenzwert liegt, die zentrale Steuereinheit zum Ansteuern der Stellmotoren derart eingerichtet ist, dass schrittweise alle Stellventile mittels der Stellmotoren in den Öffnungsschritten geöffnet werden bis zumindest eine zeitliche Temperaturveränderung den Grenzwert für einen Öffnungsschritt unterschreitet . System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Steuereinrichtung eine Recheneinheit zum Bestimmen der zeitlichen Temperaturveränderung für jedes Thermostat vorgesehen ist.
1. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor und das Thermostat in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Verfahren zum automatischen hydraulischen Abgleichen von zumindest zwei Heizkörpern einer gemeinsamen Heizungsanlage, wobei jedem Heizkörper ein Stellventil und jedem Stellventil ein Stellmotor zugeordnet ist, vorzugsweise mit zumindest einem der Schritte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei getrennt voneinander betriebenen zentralen Steuereinrichtungen jeweils zumindest ein Stellmotor, ein Heizkörper und ein Thermostat zugewiesen werden und dass
Temperaturmessungen von dem zugewiesenen Thermostat von der jeweiligen Steuereinrichtungen empfangen und Stellbefehle an den jeweiligen Stellmotor von der jeweiligen
Steuereinrichtungen ausgesendet werden,
die zwei getrennt voneinander betriebenen Steuereinrichtungen über ein Weitverkehrsnetz mit einem Server verbunden sind, und der hydraulische Abgleich der Heizkörper, insbesondere nach Anspruch 1, die den getrennt voneinander betriebenen
Steuereinrichtungen zugewiesen sind, über den Server gesteuert wird .
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