EP3431888A1 - Method for hydraulic balancing of a heating and/or cooling system - Google Patents
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- EP3431888A1 EP3431888A1 EP18181083.9A EP18181083A EP3431888A1 EP 3431888 A1 EP3431888 A1 EP 3431888A1 EP 18181083 A EP18181083 A EP 18181083A EP 3431888 A1 EP3431888 A1 EP 3431888A1
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- F24D2220/0264—Hydraulic balancing valves
Definitions
- the invention relates to a method for carrying out a hydraulic balancing of a heating and / or cooling system operated by means of a tempering medium for e.g. a building, in particular a surface heating and / or cooling system.
- the energy-efficient operation of a water-driven heating system which meets the needs of comfort, requires - in addition to the demand-oriented temperature of the heating medium - measures to create defined hydraulic conditions in the system and the use of a room temperature control system.
- Hydraulic balancing in surface heating or cooling systems is a step in the process of professional commissioning of the system.
- the purpose of the hydraulic balancing is to ensure that each circuit of the system is supplied with the quantities of heating medium determined in the design planning, thus creating the prerequisite for the downstream room temperature control system to operate optimally.
- thermoelectric 2-point actuators which actuate a valve on the heating circuit manifold. These drives occupy 2 positions: fully open or fully closed.
- drives are used which are either driven into a defined position via a control signal or by controlled activation of the electric motor (continuous drive) in order to influence the flow through the heating circuit.
- this procedure also brings improvements in terms of comfort and energy consumption even in systems where the hydraulic balancing was not performed properly or have been in the execution of the system changes that differ from the original planning improvements.
- WO 2008/055498 A1 a heating / cooling system is described in which the thermostatic control of the return temperature, a hydraulic balancing between different heating circuits is to be effected.
- DE 10 2004 017 593 B3 a heating / cooling system is described in which a sensor is provided in each circuit to be adjusted via a valve, which acts as an input to a controller. The controller determines the correct position of the valves so that the hydraulic adjustment is ensured.
- DE 10 2004 017 593 B3 does not describe the necessary procedure, but only the basic structure of the system.
- EP 2 894 408 A1 or. DE 10 2012 015 892 A1 describes a method for controlling the temperature of rooms of a building, in which the valve drives of the heating circuit manifolds (in 3-point design, with self-locking gear) are each brought by a sequential control via a controller in a defined position.
- drives that can take any stroke.
- these are motorized 3-point drives or drives that can be moved to a specific position via a continuous control signal.
- Deficiencies in the hydraulic tuning of a system can express itself for the user in a considerable loss of comfort.
- the temperature of the heating medium is often increased so much that although possibly underserved rooms are better supplied, but thereby over-supply of other rooms and thus an increased room temperature and consequently set an increased energy consumption.
- the object of the invention is to provide a method for the hydraulic balancing of a heating and / or cooling system, which can be carried out reliably, even during normal operation of the heating and / or cooling system.
- an error message is output and the method is aborted if at least the valve of one of the other heating and / or cooling circuits not to be examined is closed so far during the execution of step h) reaches or falls below the minimum opening degree according to its initial value or its already newly determined minimum opening degree.
- the method according to the invention can advantageously be used in regular or normal operation of the heating and / or cooling system, by recognizing in normal operation of the heating and / or cooling system by analyzing the room temperature profiles, if individual rooms with too little tempering and other rooms be supplied with too much tempering medium, in which case in a first step, the minimum opening degrees of the valves that control the heating and / or cooling circuits for the rooms with too low supply by the temperature control medium, and in a second step, the maximum opening degrees the valves that control the heating and / or cooling circuits for the rooms with too high a supply by the tempering medium can be reduced.
- the procedure according to the invention described below can be used in installations in which the hydraulic balancing can be achieved by using the method 1 (throttling the Flow of circuits), as well as in installations where no other flow control actuators are present except for the valves used for room temperature control, which determine the flow of the heating circuits.
- the method is based on the basic procedure of iteratively determining the minimum required opening degree at maximum load of all other circuits as well as the maximum permissible opening degree of each circle at which all other circuits can still be supplied. Once these results have been found, they are corrected and optimized by the requirements of the individual circuits in normal operation.
- valve actuators open degree
- Aopen a minimum value (valve closed), referred to as "actuated”
- actuated a maximum value
- the value A min (n) is corrected upwards, depending on the calculated surcharges, but not above the value A max (n).
- Step 3) is going through only once.
- the method can also be used in systems with radiators, which are controlled by electrically operated drives.
- the optimum flow value is set for each heating circuit by means of recurring optimization steps.
- This identified condition is not fixed, but is constantly adapting to changes in conditions that may be caused by user behavior or parameter changes that affect the operation of the equipment. These continuous optimizations lead to an improvement in the user-perceived comfort as well as to a reduction of unnecessary energy consumption.
Abstract
Das Verfahren dient der Durchführung eines hydraulischen Abgleichs eines mittels eines Temperiermediums betriebenen Heizungs- und/oder Kühlungssystems für z.B. ein Gebäude, insbesondere eines Flächenheizungs- und/oder -kühlungssystems. Das Heizungs- und/oder Kühlungssystem weist eine Vorlaufleitung, eine Rücklaufleitung und mehrere jeweils mit der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung verbundene Heiz- und/oder Kühlkreise auf, wobei jeder Heiz- und/oder Kühlkreis ein motorisch betätigbares Ventil aufweist, dessen Öffnungsgrad zwischen vollständig geschlossen und vollständig offen kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verstellbar ist. Der Grundgedanke des Verfahrens ist das
- Erkennen der Minimalöffnung bei geringer Last des Systems
- Speichern dieser Öffnungsgrade
- Erkennen, ob diese für jeden Kreis gefundene Minimalöffnung bei maximaler Last des Systems noch ausreicht
- Ggf. korrigieren der Minimalöffnung des einen Kreises oder Verringern der Maximalöffnung aller anderen Kreise
- Korrigieren der gefundenen Minimal- und Maximalwerte anhand der Ergebnisse der Raumtemperaturregelung.The method serves to carry out a hydraulic balancing of a heating and / or cooling system operated by means of a temperature control medium for, for example, a building, in particular a surface heating and / or cooling system. The heating and / or cooling system has a flow line, a return line and a plurality of each connected to the flow line and the return line heating and / or cooling circuits, each heating and / or cooling circuit having a motor-actuated valve whose degree of opening between fully closed and fully open continuously or quasi-continuously adjustable. The basic idea of the procedure is this
- Detecting the minimum opening at low load of the system
- Save these opening degrees
- Recognize whether this minimum opening found for each circle is still sufficient at maximum load of the system
- Possibly. correct the minimum opening of one circle or decrease the maximum opening of all other circles
- Correcting the found minimum and maximum values based on the results of the room temperature control.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs eines mittels eines Temperiermediums betriebenen Heizungs- und/oder Kühlungssystems für z.B. ein Gebäude, insbesondere eines Flächenheizungs- und/oder -kühlungssystems.The invention relates to a method for carrying out a hydraulic balancing of a heating and / or cooling system operated by means of a tempering medium for e.g. a building, in particular a surface heating and / or cooling system.
Der energieeffiziente und den Komfortbedürfnissen gerecht werdende Betrieb einer wasserbetriebenen Heizungsanlage erfordert - neben der bedarfsgerechten Temperatur des Heizmittels - Maßnahmen, um definierte hydraulische Verhältnisse in der Anlage zu schaffen, und den Einsatz eines Raumtemperaturregelsystems.The energy-efficient operation of a water-driven heating system, which meets the needs of comfort, requires - in addition to the demand-oriented temperature of the heating medium - measures to create defined hydraulic conditions in the system and the use of a room temperature control system.
Der hydraulische Abgleich bei Flächenheizungs- oder Kühlungssystemen (im Folgenden wird nur von Heizsystemen gesprochen, die Überlegungen sind aber auf Kühlsysteme übertragbar) ist ein Arbeitsschritt, der zur fachgerechten Inbetriebsetzung der Anlage gehört. Durch den hydraulischen Abgleich soll gewährleistet werden, dass jeder Kreis der Anlage mit den in der Auslegungsplanung ermittelten Heizmittelmengen versorgt wird und damit die Voraussetzung geschaffen wird, dass die nachgeschaltete Raumtemperaturregelung optimal arbeitet.Hydraulic balancing in surface heating or cooling systems (in the following, only heating systems are discussed, but the considerations apply to cooling systems) is a step in the process of professional commissioning of the system. The purpose of the hydraulic balancing is to ensure that each circuit of the system is supplied with the quantities of heating medium determined in the design planning, thus creating the prerequisite for the downstream room temperature control system to operate optimally.
Die Regelung der Raumtemperatur geschieht in den meisten Fällen über thermoelektrische 2-Punkt-Antriebe, die ein Ventil am Heizkreisverteiler betätigen. Diese Antriebe nehmen 2 Positionen ein: vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen.In most cases, room temperature control is provided by thermoelectric 2-point actuators, which actuate a valve on the heating circuit manifold. These drives occupy 2 positions: fully open or fully closed.
Alternativ zu den 2-Punkt-Antrieben werden Antriebe verwendet, die entweder über ein Steuersignal oder durch gezieltes Ansteuern des Elektromotors in eine definierte Position gefahren werden (stetiger Antrieb), um den Durchfluss durch den Heizkreis so zu beeinflussen.As an alternative to the 2-point drives, drives are used which are either driven into a defined position via a control signal or by controlled activation of the electric motor (continuous drive) in order to influence the flow through the heating circuit.
Für die Durchführung des hydraulischen Abgleichs am Heizkreisverteiler stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
- 1) Einstellen eines Ventils im Vorlauf- oder Rücklauf des Heizkreises, um die Heizmittelmenge durch diesen Kreis bei vollständig geöffnetem Ventil zu begrenzen (Abdrosseln, statischer Abgleich).
- 2) Verwenden von Durchflussreglern, die den Heizmittelstrom durch den Heizkreis auf den eingestellten Wert begrenzen (dynamischer Abgleich)
Die unter 1) beschriebene Vorgehensweise bringt nur im Auslegungsfall ein optimales Ergebnis. Wenn sich die Heizmediumströme in der Anlage im Teillastbetrieb verändern, ergeben sich andere Druckverluste und damit an dem fest eingestellten Ventil ein anderer als der gewollte Durchfluss.
Bei der unter 2) beschriebenen Vorgehensweise wird innerhalb bestimmter Grenzen der gewünschte Durchfluss konstant gehalten, weshalb diese Vorgehensweise also auch außerhalb des Auslegungsfalls gute Ergebnisse erbringt. - 3) Eine dritte im Stand der Technik bekannte Möglichkeit wird nachfolgend beschrieben:
Bei bestimmten Regelsystemen werden neben der Raumtemperatur auch die Vorlauf- und Rücklauftemperatur der Heizkreise berücksichtigt. Weicht die Rücklauftemperatur von dem vorgegebenen Wert ab, wird entweder die Ventilstellung des von der Raumtemperaturregelung betätigten Ventils verändert (hierzu ist ein stetiger Antrieb notwendig), oder die Durchflussrate über die Zeit so variiert, dass sich im Mittel die gewünschte Rücklauftemperatur ergibt. In diesem Fall wird also ein automatischer hydraulischer Abgleich angestrebt.
- 1) Setting a valve in the flow or return of the heating circuit to limit the amount of heating fluid through this circuit when the valve is fully open (throttling, static adjustment).
- 2) Using flow controllers that limit the heating medium flow through the heating circuit to the set value (dynamic adjustment)
The procedure described under 1) brings only in the design case an optimal result. If the heating medium flows in the system change in part-load operation, other pressure losses and, thus, the valve set at a different pressure than the desired flow result.
In the procedure described under 2), the desired flow is kept constant within certain limits, which is why this procedure also provides good results outside of the design case. - 3) A third possibility known in the art is described below:
For certain control systems, the room temperature as well as the flow and return temperature of the heating circuits are taken into account. If the return temperature deviates from the predetermined value, either the valve position of the valve operated by the room temperature control is changed (a continuous drive is necessary), or the flow rate varies over time so that the desired return temperature results on average. In this case, therefore, an automatic hydraulic balancing is sought.
Diese Vorgehensweise bringt also auch bei Anlagen, bei denen der hydraulische Abgleich nicht fachgerecht ausgeführt wurde oder sich in der Ausführung der Anlage Änderungen ergeben haben, die von der ursprünglichen Planung abweichen, Verbesserungen hinsichtlich Komfort und Energieverbrauch.Thus, this procedure also brings improvements in terms of comfort and energy consumption even in systems where the hydraulic balancing was not performed properly or have been in the execution of the system changes that differ from the original planning improvements.
In
In
In
Die drei zuvor genannten Vorgehensweisen sind mit den folgenden Problemen verbunden.The three aforementioned approaches have the following problems.
Bei Verwendung der 2-Punkt-Antriebe und der unter 1) beschriebenen Vorgehensweise kann eine Beeinflussung der Durchflussrate durch ein Ventil und damit durch den Heizkreis und somit der hydraulische Abgleich der Kreise untereinander nur statisch, also durch Einstellung der Ventile nach den in der Auslegung ermittelten Werten für den Auslegungsfall erfolgen. Erfolgt diese Einstellung nicht exakt oder gar nicht oder stellen sich nach der Inbetriebsetzung der Heizungsanlage Veränderungen gegenüber den in der Auslegungsplanung getroffenen Annahmen ein, so ergeben sich Betriebszustände, die eine teilweise Überversorgung und eine teilweise Unterversorgung einzelner Heizkreise und Räume zur Folge haben. Das kann auch in Betriebszuständen außerhalb des Auslegungsfalls geschehen. Der Einfluss von Fehlern, die bei der Einstellung des hydraulischen Abgleichs gemacht werden, wird durch die übliche Verwendung von 2-Punkt-Antrieben noch verschärft, da durch das komplette Öffnen eines Verteilerabgangs ein stärkerer hydraulischer Einfluss auf die anderen Heizkreise ausgeübt wird, als wenn ein Kreis nur zum Teil geöffnet wird.When using the 2-point actuators and the procedure described under 1) influencing the flow rate through a valve and thus by the heating circuit and thus the hydraulic balancing of circuits with each other only static, so by adjusting the valves according to the determined in the interpretation Values for the design case. If this setting is not made exactly or not at all or if changes to the heating system are made in comparison to the assumptions made in the design planning, this results in operating conditions that result in a partial over supply and a partial undersupply of individual heating circuits and rooms. This can also happen in operating states outside the design case. The influence of errors made in the adjustment of the hydraulic balancing is exacerbated by the usual use of 2-point actuators, since the complete opening of a distributor outlet, a stronger hydraulic influence is exerted on the other heating circuits, as if a Circle is only partially opened.
Die Verwendung von Durchflussreglern, wie bei Methode 2 erforderlich, ist eine Lösung, die auch außerhalb des Auslegungsfalls funktioniert. Allerdings kann diese Lösung nicht auf Veränderungen in der Anlage gegenüber dem ursprünglichen Planungszustand reagieren.The use of flow controllers, as required by Method 2, is a solution that works well outside of the design case. However, this solution can not respond to changes in the plant compared to the original planning state.
Die oben unter 3) beschriebene Methode erfordert die Verwendung von Antrieben, die einen beliebigen Hub einnehmen können. Im Regelfall handelt es sich hierbei um motorisch betriebene 3-Punkt-Antriebe oder um Antriebe, die über ein stetiges Regelsignal in eine bestimmte Position gefahren werden können.The method described above under 3) requires the use of drives that can take any stroke. As a rule, these are motorized 3-point drives or drives that can be moved to a specific position via a continuous control signal.
Generell wäre auch bei Methode 1 der Einsatz von stetig arbeitenden Antrieben zur Ansteuerung der Ventile vorzuziehen, da dadurch sowohl eine feinfühligere Regelung der Raumtemperatur möglich wäre, als auch durch das stufenlose Ansteuern der Ventile die hydraulische Situation - zumindest über bestimmte Zeitabschnitte - verbessert wird.In general, the use of continuously operating drives to control the valves would also be preferable in method 1, as this would allow both a more sensitive control of the room temperature, and by the stepless actuation of the valves, the hydraulic situation - at least over certain periods of time - is improved.
Jede der bekannten Methoden setzt voraus, dass Planungsunterlagen vorliegen, aus denen die hydraulischen Einstellwerte hervorgehen. Das ist jedoch bei Bestandsanlagen nicht immer der Fall. Hinzu kommt, dass in der Praxis der Abgleich nicht sorgfältig genug erfolgt, oder sogar ganz unterbleibt, so dass die hydraulische Abstimmung der Anlage mangelhaft ist.Each of the known methods presupposes that there are planning documents from which the hydraulic setting values emerge. However, this is not always the case with existing systems. In addition, in practice, the adjustment is not carefully enough, or even completely omitted, so that the hydraulic adjustment of the system is deficient.
Mängel in der hydraulischen Abstimmung einer Anlage können sich für den Nutzer in einem erheblichen Komfortverlust äußern. Um diesem eventuell auftretenden Komfortverlust vorzubeugen bzw. um diesen auszugleichen wird häufig die Temperatur des Heizmediums soweit erhöht, dass zwar die eventuell unterversorgten Räume besser versorgt werden, aber sich dadurch eine Überversorgung anderer Räume und damit eine erhöhte Raumtemperatur und in Folge ein erhöhter Energieverbrauch einstellt.Deficiencies in the hydraulic tuning of a system can express itself for the user in a considerable loss of comfort. In order to prevent or compensate for this possibly occurring loss of comfort, the temperature of the heating medium is often increased so much that although possibly underserved rooms are better supplied, but thereby over-supply of other rooms and thus an increased room temperature and consequently set an increased energy consumption.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für den hydraulischen Abgleich eines Heizungs- und/oder Kühlungssystems zu schaffen, das sich zuverlässig durchführen lässt, und zwar auch im Regelbetrieb des Heizungs- und/oder Kühlungssystems.The object of the invention is to provide a method for the hydraulic balancing of a heating and / or cooling system, which can be carried out reliably, even during normal operation of the heating and / or cooling system.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs eines mittels eines Temperiermediums betriebenen Heizungs- und/oder Kühlungssystems für z.B. ein Gebäude, insbesondere eines Flächenheizungs- und/oder -kühlungssystems, vorgeschlagen, wobei bei dem Verfahren
- das Heizungs- und/oder Kühlungssystem eine Vorlaufleitung, eine Rücklaufleitung und mehrere jeweils mit der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung verbundene Heiz- und/oder Kühlkreise aufweist,
- jeder Heiz- und/oder Kühlkreis ein motorisch betätigbares Ventil aufweist, dessen Öffnungsgrad zwischen vollständig geschlossen und vollständig offen kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verstellbar ist,
- während solcher Phasen des Betriebs des Heizungs- und/oder Kühlungssystems, in denen sämtliche Heiz- und/oder Kühlkreise mit Temperiermedium zu versorgen sind, gilt, dass durch jeden Heiz- und/oder oder Kühlkreis Temperiermedium mit einer Durchflussrate fließt, die zwischen einer Minimaldurchflussrate und einer Maximaldurchflussrate liegt, und
- der Minimaldurchflussrate ein Minimalöffnungsgrad und der Maximaldurchflussrate ein Maximalöffnungsgrad des Ventils des betreffenden Heiz- und/oder Kühlkreises zugeordnet ist,
- a) für das Ventil jedes Heiz- und/oder Kühlkreises ein Anfangswert für den Minimalöffnungsgrad und ein Anfangswert für den Maximalöffnungsgrad vorgegeben wird,
- b) ein erster der Heiz- und/oder Kühlkreise als zu untersuchender Heiz- und/oder Kühlkreis ausgewählt wird,
- c) bis auf das Ventil des zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreises an den Ventilen der nicht zu untersuchenden anderen Heiz- und/oder Kühlkreise der jeweilige Anfangswert für den Maximalöffnungsgrad oder ein zu diesem Zeitpunkt bereits neu ermittelter Maximalöffnungsgrad eingestellt wird,
- d) an dem Ventil des zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreises der Anfangswert für den Minimalöffnungsgrad eingestellt wird,
- e) die Durchflussrate des Temperiermediums in dem zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis ermittelt wird,
- f) überprüft wird, ob die Durchflussrate in dem zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis gleich der Minimaldurchflussrate für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis ist,
- g) dann, wenn die ermittelte Durchflussrate in dem zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis kleiner als die Minimaldurchflussrate für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis ist, der Öffnungsgrad des Ventils des zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreises vergrößert wird, bis die ermittelte Durchflussrate für den zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis gleich der Minimaldurchflussrate für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis ist, und dieser Öffnungsgrad des Ventils als neuer Minimalöffnungsgrad des Ventils für den zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis abgespeichert wird,
- h) oder dann, wenn die ermittelte Durchflussrate für den zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis kleiner als die Minimaldurchflussrate für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis ist und sich in dem zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis auch bei dem Maximalöffnungsgrad des Ventils für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis noch nicht die Minimaldurchflussrate für diesen Heiz- und/oder Kühlkreis einstellt, die Öffnungsgrade der Ventile der nicht zu untersuchenden anderen Heiz- und/oder Kühlkreise schrittweise solange verringert werden, bis sich in dem zu untersuchenden Heiz- und/oder Kühlkreis die Mindestdurchflussrate einstellt, und die Öffnungsgrade der Ventile der nicht zu untersuchenden anderen Heiz- und/oder Kühlkreise als deren jeweilige neue Maximalöffnungsgrade abgespeichert werden (wobei insbesondere die Öffnungsgrade sämtlicher Ventile außer dem gerade zu untersuchenden Ventil gleichzeitig verringert werden),
- i) ein nächster der Heiz- und/oder Kühlkreise als zu untersuchender Heiz- und/oder Kühlkreis ausgewählt wird und das Verfahren gemäß den Schritten c) bis h) durchgeführt wird,
- j) die Schritte b) bis i) für sämtliche Heiz- und/oder Kühlkreise durchgeführt werden, wobei danach für das Ventil jedes Heiz- und/oder Kühlkreises ein Minimalöffnungsgrad und ein Maximalöffnungsgrad für die Einhaltung des hydraulischen Abgleichs während des Betriebs des Heizungs- und/oder Kühlungssystems ermittelt ist.
- the heating and / or cooling system has a feed line, a return line and a plurality of heating and / or cooling circuits each connected to the feed line and the return line,
- each heating and / or cooling circuit has a motor-actuated valve whose degree of opening is continuously or quasi-continuously adjustable between completely closed and completely open,
- During such phases of operation of the heating and / or cooling system, in which all heating and / or cooling circuits are to be supplied with temperature control, it applies that flows through each heating and / or cooling or cooling circuit temperature control medium at a flow rate between a minimum flow rate and a maximum flow rate, and
- the minimum flow rate is assigned a minimum opening degree and the maximum flow rate is assigned a maximum opening degree of the valve of the relevant heating and / or cooling circuit,
- a) an initial value for the minimum opening degree and an initial value for the maximum opening degree are specified for the valve of each heating and / or cooling circuit,
- b) a first one of the heating and / or cooling circuits is selected as the heating and / or cooling circuit to be examined,
- c) except for the valve of the heating and / or cooling circuit to be examined at the valves of the other heating and / or cooling circuits not to be examined, the respective initial value for the maximum opening degree or a maximum opening degree newly determined at this time is set,
- d) the initial value for the minimum opening degree is set at the valve of the heating and / or cooling circuit to be examined,
- e) the flow rate of the tempering medium is determined in the heating and / or cooling circuit to be examined,
- f) it is checked whether the flow rate in the heating and / or cooling circuit to be investigated is equal to the minimum flow rate for this heating and / or cooling circuit,
- g) when the determined flow rate in the heating and / or cooling circuit to be examined is less than the minimum flow rate for this heating and / or cooling circuit, the degree of opening of the valve of the heating and / or cooling circuit to be examined is increased until the determined flow rate for the investigated heating and / or cooling circuit is equal to the minimum flow rate for this heating and / or cooling circuit, and this opening degree of the valve is stored as a new minimum opening degree of the valve for the heating and / or cooling circuit to be examined,
- h) or when the determined flow rate for the heating and / or cooling circuit to be examined is smaller than the minimum flow rate for this heating and / or cooling circuit and in the heating and / or cooling circuit to be examined also at the maximum opening degree of the valve does not yet set the minimum flow rate for this heating and / or cooling circuit for this heating and / or cooling circuit, the degrees of opening of the valves of the other heating and / or cooling circuits which are not to be examined are reduced stepwise until the heating element to be investigated and / or cooling circuit adjusts the minimum flow rate, and the degrees of opening of the valves of the other heating and / or cooling circuits not to be examined are stored as their respective new maximum opening degrees (in particular, the opening degrees of all the valves except for the valve being examined are simultaneously reduced),
- i) a next one of the heating and / or cooling circuits is selected as the heating and / or cooling circuit to be investigated and the method according to steps c) to h) is carried out,
- j) the steps b) to i) are carried out for all heating and / or cooling circuits, wherein thereafter for the valve of each heating and / or cooling circuit, a minimum opening degree and a maximum opening degree for maintaining the hydraulic balance during operation of the heating and / or cooling system is determined.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also zusammengefasst sinngemäß wie folgt vorgegangen:
- Erkennen der Minimalöffnung bei geringer Last des Systems
- Speichern dieser Öffnungsgrade
- Erkennen, ob diese für jeden Kreis gefundene Minimalöffnung bei maximaler Last des Systems noch ausreicht
- Ggf. korrigieren der Minimalöffnung des einen Kreises oder Verringern der Maximal-öffnung aller anderen Kreise
- Korrigieren der gefundenen Minimal- und Maximalwerte anhand der Ergebnisse der Raumtemperaturregelung.
- Detecting the minimum opening at low load of the system
- Save these opening degrees
- Recognize whether this minimal opening found for each circle is still sufficient at maximum load of the system
- Possibly. correct the minimum opening of one circle or decrease the maximum opening of all other circles
- Correct the found minimum and maximum values based on the results of the room temperature control.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Fehlermeldung ausgegeben und das Verfahren abgebrochen wird, wenn bei der Durchführung des Schritts h) zumindest das Ventil eines der nicht zu untersuchenden anderen Heiz- und/oder Kühlkreise so weit zu schließen ist, dass es den Minimalöffnungsgrad gemäß seines Anfangswerts oder seinen bereits neu ermittelten Minimalöffnungsgrad erreicht oder unterschreitet.In an advantageous development of the invention, it can be provided that an error message is output and the method is aborted if at least the valve of one of the other heating and / or cooling circuits not to be examined is closed so far during the execution of step h) reaches or falls below the minimum opening degree according to its initial value or its already newly determined minimum opening degree.
Schließlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil im Regel- bzw. Normalbetrieb des Heizungs- und/oder Kühlungssystems einsetzen, indem im Regelbetrieb des Heizungs- und/oder Kühlungssystems durch Analyse der Raumtemperaturverläufe erkannt wird, wenn einzelne Räume mit zu wenig Temperiermedium und andere Räume mit zu viel Temperiermedium versorgt werden, wobei in diesem Fall in einem ersten Schritt die Minimalöffnungsgrade der Ventile, die die Heiz- und/oder Kühlkreise für die Räume mit einer zu geringen Versorgung durch das Temperiermedium steuern, erhöht werden und in einem zweiten Schritt die Maximalöffnungsgrade der Ventile, die die Heiz- und/oder Kühlkreise für die Räume mit einer zu hohen Versorgung durch das Temperiermedium steuern, verringert werden.Finally, the method according to the invention can advantageously be used in regular or normal operation of the heating and / or cooling system, by recognizing in normal operation of the heating and / or cooling system by analyzing the room temperature profiles, if individual rooms with too little tempering and other rooms be supplied with too much tempering medium, in which case in a first step, the minimum opening degrees of the valves that control the heating and / or cooling circuits for the rooms with too low supply by the temperature control medium, and in a second step, the maximum opening degrees the valves that control the heating and / or cooling circuits for the rooms with too high a supply by the tempering medium can be reduced.
Die im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise kann bei Anlagen, bei denen der hydraulische Abgleich durch Anwendung des Verfahrens 1 (Abdrosseln des Durchflusses von Kreisen) realisiert wird, als auch bei Anlagen angewendet werden, bei denen außer den für die Raumtemperaturregelung verwendeten Ventilen, die den Durchfluss der Heizkreise bestimmen, keine weiteren den Durchfluss bestimmenden Stellorgane vorhanden sind.The procedure according to the invention described below can be used in installations in which the hydraulic balancing can be achieved by using the method 1 (throttling the Flow of circuits), as well as in installations where no other flow control actuators are present except for the valves used for room temperature control, which determine the flow of the heating circuits.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es notwendig, Antriebe zu verwenden, deren Verstellweg stetig einstellbar istFor the application of the method according to the invention, it is necessary to use drives whose displacement is continuously adjustable
Für die Anwendung des Verfahrens ist es außerdem notwendig, für jeden Kreis getrennt einen Mindestdurchfluss durch diesen Kreis zu erkennen. Die Erkennung dieses Mindestdurchflusses kann durch verschiedene Methoden geschehen:
- es wird in jedem Kreis ein Sensor eingebracht, der diesen Mindestdurchfluss in diesem Kreis detektiert;
- dieser Sensor kann ein Durchflussmengenmesser, ein Durchflussschalter oder ein Temperatursensor sein;
- durch eine Veränderung des Summenstroms eines Durchflussmengenmessers oder eines anderen geeigneten Sensors im zentralen Vorlauf- oder Rücklauf des Verteilers wird das Hinzukommen oder Fehlen des Heizmedium-Stroms durch einen einzelnen Kreis detektiert
- a sensor is introduced in each circuit which detects this minimum flow in this circuit;
- this sensor may be a flow meter, a flow switch or a temperature sensor;
- by changing the cumulative flow of a flow meter or other suitable sensor in the central flow or return of the distributor, the addition or absence of the heating medium flow is detected by a single circuit
Das Verfahren basiert auf der grundsätzlichen Vorgehensweise, iterativ für jeden Kreis den minimalen notwendigen Öffnungsgrad bei maximaler Last aller anderer Kreise sowie den maximal zulässigen Öffnungsgrad eines jeden Kreises, bei dem alle anderen Kreise noch versorgt werden können, zu ermitteln. Diese einmal gefundenen Ergebnisse werden durch die im Regelbetrieb sich einstellenden Anforderungen an die einzelnen Kreise korrigiert und damit optimiert.The method is based on the basic procedure of iteratively determining the minimum required opening degree at maximum load of all other circuits as well as the maximum permissible opening degree of each circle at which all other circuits can still be supplied. Once these results have been found, they are corrected and optimized by the requirements of the individual circuits in normal operation.
Die Vorgehensweise bei den unten beschriebenen Verfahrensschritten unterscheidet sich im Detail nach der Positionierung der verwendeten Sensoren:
Bei zentraler Anordnung eines Sensors kann nur die Änderung des gesamten Durchflusses erkannt werden. Deshalb muss in diesem Fall der zu testende Kreis immer zuerst geschlossen werden, bevor er bis zu dem Punkt geöffnet wird, an dem der Mindestdurchfluss erkannt wird.The procedure in the method steps described below differs in detail according to the positioning of the sensors used:
With a central arrangement of a sensor, only the change of the total flow can be detected. Therefore, in this case, the circuit under test must always be closed first before it is opened to the point where the minimum flow is detected.
Der Verstellweg der Ventilantriebe (Öffnungsgrad) erstreckt sich von einem minimalen Wert (Ventil geschlossen), bezeichnet als "Aclosed", bis zu einem maximalen Wert, bezeichnet als "Aopen".The displacement of the valve actuators (opening degree) extends from a minimum value (valve closed), referred to as "actuated", to a maximum value, referred to as "Aopen".
Das untenstehende Verfahren bezieht sich auf einen Verteiler mit m Abgängen und m Antrieben. Diese m Abgänge sind einer Anzahl von Räumen zugeordnet, wobei mehrere Abgänge (Kreise) einem Raum zugeordnet sein können.
- 1) In einem initialen Schritt, der ohne Eingriff des Nutzers nur einmal durchlaufen wird, der aber durch den Nutzer erneut aufgerufen werden kann (Reset-Funktion), werden Anfangswerte für den maximalen Öffnungsgrad der Antriebe (A max(n), n=1 ...m) und damit der Ventile, die den Durchfluss regulieren, gesetzt. Ebenso wird der für den minimalen Öffnungsgrad der Antriebe notwendige Wert (A min(n), n=1 ...m) gesetzt. Im initialen Schritt werden die Werte für alle Antriebe auf den gleichen Wert gesetzt, solange keine Vorgabewerte existieren. In eine Variante des Verfahrens können individuelle Vorgabewerte, die z.B. aus den Planungswerten hervorgehen, gesetzt werden.
- 2) In einem insbesondere regelmäßig wiederkehrenden ersten Kalibrierungsschritt wird der Öffnungsgrad eines jeden Antriebs von der geschlossenen Stellung ausgehend solange gesteigert, bis der Wert A min(n) erreicht ist, und darüber hinaus so lange bis der Grenzwert des Durchflusses in jedem Kreis erkannt wird. Dieser Öffnungsgrad wird für jeden Antrieb als Untergrenze A min (n), n=1...m des Verstellbereichs abgespeichert.
- 3) In einem insbesondere regelmäßig wiederkehrenden und vorzugsweise mehrfach vorzunehmenden zweiten Kalibrierungsschritt werden nun alle Antriebe mit Ausnahme des n-ten Antriebs, beginnend mit n=1, gleichzeitig bis zu dem Öffnungsgrad A max(n) geöffnet, wobei diese Öffnungsgrade entweder den in Schritt 1 vorbestimmten Werten, bei einem zweiten Aufruf den in dem weiter unten beschriebenen Schritt 4 ermittelten Werten oder bei einem späteren erneuten Aufruf dieses Kalibrierungsschritts den in dem weiter unten beschriebenen Verfahrensschritt 6 für jeden Heizkreis ermittelten optimierten Öffnungsgraden A max(n) entsprechen.
Stellt sich nach Öffnen aller Antriebe außer dem n-ten Antrieb bis zu den genannten Werten A max(n) die Situation ein, dass an dem n-ten Kreis der Schwellwert für den Mindestdurchfluss nicht mehr erreicht wird, so wird in einem ersten Schritt das Ventil des n-ten Kreises so weit geöffnet, dass dieser Schwellwert wieder erreicht wird. Der Wert A min(n) wird mit diesem Wert neu besetzt.
Sollte sich die Mindest-Durchflussrate auch bis zum vollständigen Öffnen des n-ten Antriebs (Position "Aopen") nicht einstellen, also der Durchfluss in dem n-ten Kreis weiterhin unterhalb des Schwellwerts für den Mindestdurchfluss liegen, so werden die Antriebe aller anderen Ventile solange schrittweise geschlossen, bis der Durchfluss in dem n-ten Heizkreis wieder den Schwellwert für den Mindestdurchfluss erreicht. Die Werte A max(n) werden abgespeichert. Zusätzlich wird die Bedingung "Maximalwert erreicht" als erfüllt markiert.
Sollten dabei der Antrieb für zumindest einen Heizkreis soweit geschlossen werden müssen, dass für diesen Heizkreis der Wert A min(n) erreicht wird, ist eine weitere Kalibrierung nicht mehr sinnvoll und der Vorgang wird mit der Ausgabe einer Fehlermeldung beendet.
Nach Abschluss des Vorgangs wird der Zähler n um den Wert 1 erhöht, also der nächste Kreis ausgewählt, und Schritt 3 durchgeführt sowie diese Vorgehensweise so lange wiederholt, bis alle Antriebe behandelt wurden.
Nach Ablauf dieses Vorgangs ist für jeden Ventilantrieb ein Maximalwert des Öffnungsgrades (A max(n), n=1 ...m) bekannt, bei dem die Versorgung aller anderen Kreise gewährleistet wird. Für jeden Ventilantrieb ist außerdem ein Minimalwert (A min(n), n=1..m) bekannt, der nicht unterschritten werden darf, wenn alle anderen Antriebe bis zu dem ermittelten Maximalwert geöffnet sind. - 4) Der Vorgang von Schritt 3 kann nun wiederholt werden, wobei im nächsten Durchlauf der noch zur Verfügung stehende Verstellbereich der Antriebe bis zum Wert "Aopen" (maximale Öffnung) ausgeschöpft wird. Diese Wiederholung des Optimierschrittes unterbleibt, wenn die Bedingung "Maximalwert erreicht" erfüllt ist oder die Anlage bereits im Regelbetrieb war.
- 5) Nach Abschluss der iterativen Optimierungsschritte 3 und 4 stehen für jeden der Ventilantriebe ein maximaler Öffnungsgrad (A max(n), n=1 ...m), der nicht überschritten werden darf, um in jedem anderen Kreis einen Minimalwert des Durchflusses zu gewährleisten, sowie für jeden Kreis der minimale Öffnungsgrad des Ventilantriebs (A min(n), n=1..m) bei maximalem Öffnungsgrad aller anderen Ventilantriebe fest.
- 6) Im folgenden Regelbetrieb der Anlage - dem Ausregeln der Raumtemperaturen - wird sich mit den durch den Regelalgorithmus errechneten und durch den vorhergegangenen Mechanismus begrenzten Öffnungsgraden der Ventilantriebe eine Überdeckung oder Unterdeckung einzelner Räume einstellen.
- 1) In an initial step, which is run only once without intervention of the user, but which can be called by the user again (reset function), initial values for the maximum opening degree of the drives (A max (n), n = 1 ... m) and thus the valves that regulate the flow. Likewise, the value required for the minimum opening degree of the drives (A min (n), n = 1 ... m) is set. In the initial step, the values for all drives are set to the same value as long as no default values exist. In a variant of the method, individual default values that emerge, for example, from the planning values, can be set.
- 2) In a first periodically recurring calibration step, in particular, the opening degree of each drive is increased from the closed position until the value of A min (n) is reached and, in addition, until the limit value of the flow in each circuit is detected. This opening degree is stored for each drive as the lower limit A min (n), n = 1... M of the adjustment range.
- 3) In a particularly regularly recurring and preferably repeated multiple calibration step, all drives, with the exception of the n-th drive, starting with n = 1, are now up to the opening degree A max (n), these degrees of opening either the values predetermined in step 1, a second call the values determined in step 4 described below or later calling this calibration step again in step 6 described below for each heating circuit determined optimized opening degrees A max (n) correspond.
If after the opening of all drives except the nth drive up to the stated values A max (n) the situation prevails that the threshold value for the minimum flow is no longer reached at the nth circle, then in a first step Valve of the nth circle is opened so far that this threshold is reached again. The value A min (n) is filled again with this value.
If the minimum flow rate does not set until the nth drive is fully opened ("Aopen" position), ie the flow in the nth circuit continues to be below the minimum flow threshold, the drives of all other valves become until the flow in the nth heating circuit returns to the minimum flow threshold. The values A max (n) are stored. In addition, the condition "maximum value reached" is marked as fulfilled.
If the drive for at least one heating circuit must be closed so far that the value A min (n) is reached for this heating circuit, a further calibration is no longer useful and the process is terminated with the output of an error message.
After completing the process, the counter n is increased by the value 1, ie the next circle is selected, and step 3 is carried out and this procedure is repeated until all drives have been treated.
After this process, a maximum value of the opening degree (A max (n), n = 1 ... m) is known for each valve drive, in which the supply of all other circuits is guaranteed. In addition, a minimum value (A min (n), n = 1..m) is known for each valve drive, which must not be undershot if all other drives are open up to the maximum value determined. - 4) The process of step 3 can now be repeated, wherein in the next pass the still available adjustment range of the drives is used up to the value "Aopen" (maximum opening). This repetition of the optimization step is omitted if the condition "maximum value reached" is fulfilled or the system was already in regular operation.
- 5) After the completion of the iterative optimization steps 3 and 4, a maximum opening degree (A max (n), n = 1 ... m) is set for each of the valve drives, which must not be exceeded in order to give a minimum flow value in every other circuit ensure, as well as for each circuit, the minimum opening degree of the valve actuator (A min (n), n = 1..m) at the maximum opening degree of all other valve actuators.
- 6) In the following regular operation of the plant - the regulation of the room temperatures - an overlap or underfilling of individual rooms will be established with the opening degrees of the valve actuators calculated by the control algorithm and limited by the previous mechanism.
Es werden fortlaufend Zu/Abschläge für die einzelnen Räume errechnet. Überschreitet der Betrag der Zu/Abschläge einen Schwellwert, so werden die Tabellen A max(n) und A min(n) unter Beachtung der möglichen Grenzwerte neu besetzt:
Bei überversorgten Räumen wird die in A max(n) festgelegte Obergrenze der Öffnung in Abhängigkeit von den errechneten Abschlägen nach unten korrigiert, jedoch nicht unter den Wert A min (n).There will be calculated increment / discount for each room. If the amount of the surcharges / discounts exceeds a threshold value, the tables A max (n) and A min (n) are filled again, taking into account the possible limit values:
In over-serviced rooms, the upper limit of the opening defined in A max (n) is corrected downwards, depending on the calculated deductions, but not below the value A min (n).
Bei unterversorgten Räumen wird der Wert A min (n) in Abhängigkeit von den errechneten Zuschlägen nach oben korrigiert, jedoch nicht über den Wert A max (n).For undersupplied rooms, the value A min (n) is corrected upwards, depending on the calculated surcharges, but not above the value A max (n).
Mit diesen neuen Startwerten erfolgt ein erneutes Durchlaufen der Verfahrensschritte ab Schritt 2). Schritt 3) wird dabei nur noch einmal durchlaufen.With these new starting values, the process steps are repeated from step 2). Step 3) is going through only once.
Durch diese wiederkehrenden Optimierungsschritte stellt sich ein Zustand der Anlage ein, bei dem alle Ventile nur noch so weit geöffnet werden, wie es für die Versorgung der Räume notwendig ist, ohne dass eine Unterversorgung der anderen Räume eintritt.Through these recurring optimization steps, a state of the system is established in which all valves are opened only as far as is necessary for the supply of the rooms, without an undersupply of other rooms occurs.
Im Rahmen der Gegebenheiten der Anlage werden außerdem auch alle Ventile soweit geöffnet und damit der Durchfluss soweit gesteigert, dass keine Unterversorgung auftritt.In the context of the conditions of the system also all valves are opened so far and thus the flow increased so far that no undersupply occurs.
Das Verfahren kann auch bei Anlagen mit Heizkörpern angewendet werden, die über elektrisch betriebene Antriebe angesteuert werden.The method can also be used in systems with radiators, which are controlled by electrically operated drives.
Im Betrieb der Anlage wird durch wiederkehrende Optimierungsschritte für jeden Heizkreis der optimale Durchflusswert eingestellt.During operation of the system, the optimum flow value is set for each heating circuit by means of recurring optimization steps.
Dieser ermittelte Zustand ist nicht unveränderlich, sondern passt sich laufend an Änderungen der Bedingungen an, die möglicherweise durch das Nutzerverhalten oder Parameteränderungen, die den Betrieb der Anlage betreffen, hervorgerufen werden. Diese kontinuierlichen Optimierungen führen zu einer Verbesserung des vom Nutzer empfundenen Komforts sowie zu einer Verringerung von unnötigem Energieverbrauch.This identified condition is not fixed, but is constantly adapting to changes in conditions that may be caused by user behavior or parameter changes that affect the operation of the equipment. These continuous optimizations lead to an improvement in the user-perceived comfort as well as to a reduction of unnecessary energy consumption.
Bedarfsgerechte Ansteuerung von Ventilen von Heizkreisverteilern für Flächenheizung / Kühlung bzw. Heizungs- und Kühlungssystem generell.Demand-driven actuation of valves of heating circuit distributors for surface heating / cooling or heating and cooling system in general.
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