EP4522924A1 - Verfahren zur steuerung und/oder regelung einer heizungsanlage zum beheizen wenigstens eines raumes sowie heizungsanlage - Google Patents

Verfahren zur steuerung und/oder regelung einer heizungsanlage zum beheizen wenigstens eines raumes sowie heizungsanlage

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EP4522924A1
EP4522924A1 EP23726462.7A EP23726462A EP4522924A1 EP 4522924 A1 EP4522924 A1 EP 4522924A1 EP 23726462 A EP23726462 A EP 23726462A EP 4522924 A1 EP4522924 A1 EP 4522924A1
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EP
European Patent Office
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heating
feedback signal
flow temperature
risk factor
feedback
Prior art date
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Pending
Application number
EP23726462.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Eckl
Dr. Christopher LANGE
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KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4522924A1 publication Critical patent/EP4522924A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
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    • G05D23/1902—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
    • G05D23/1905—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value associated with tele control

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and/or regulating a heating system for heating at least one room, comprising a pipeline network with dynamically changing system resistance, at least one heat source which heats the heating medium in the pipeline network to a defined flow temperature, and at least one circulation pump for circulating the heating medium within of the pipeline network, with a heating control being provided which controls or regulates the target flow temperature depending on at least one parameter.
  • a heat source in particular a boiler, heats the medium circulating in the pipe network to a specific flow temperature before it is conveyed back to the heat source via the return line after flowing through the radiators that can be controlled using thermostatic valves.
  • a circulation pump provides the flow.
  • the target flow or target return temperature of the central heating is set by the heating control; in practice, setting the flow temperature based on the outside temperature has proven successful.
  • the heating control typically receives the current outside temperature via a sensor signal, which serves as an indication of the expected heat requirement of the area to be heated.
  • the heating control receives the target specification for the flow or return temperature to be set from the stored heating curve, which depends on at least one operating parameter, here the current outside temperature, which specifies the corresponding target temperature for the flow or return.
  • Such a heating curve is usually building-specific and must be set by the heating engineer when the heating is initially put into operation and, if necessary, subsequently modified in order to achieve an ideal ratio between energy input and energy efficiency.
  • both the steepness of the heating curve and, optionally, a possible offset value can be adjusted.
  • a heating curve that is set too flat means that the building is not supplied with sufficient heat when the outside temperature is low.
  • the curve is set too steep, the building is supplied with sufficient heat, but energy consumption increases unnecessarily due to boiler and pipe losses.
  • the heating system be expanded to include at least one feedback device.
  • a feedback device can transmit a feedback signal about the room temperature reached within the room to be heated to the heating control.
  • the heating control can evaluate the feedback signal and make an adjustment to the target flow temperature currently used by the heating control that is tailored to the feedback signal.
  • the invention includes any adaptation of a control strategy that regulates the heat source to a predetermined target flow temperature.
  • the feedback device in the event that the heating control also regulates the return temperature as an alternative or in addition to the flow temperature.
  • the target return temperature can also be adjusted depending on the feedback signal.
  • the following statements relate to an adjustment of the target flow temperature, but the advantageous versions can also be used to adapt the target return temperature.
  • the feedback device used is preferably a device that is separate from the heating control or heat source and is communicatively connected to the heating control in order to communicate the feedback signal to the heating control.
  • a mobile version of the feedback device is preferred, which is then connected to the heating control via a wireless communication connection.
  • the feedback device is not impossible to integrate the feedback device into the heat source or the heating control.
  • the aspect of the invention that is essential to the invention is that no adjustment of the control parameters of the heating control is made by means of the feedback device, but rather only a feedback signal is entered, in particular can be entered manually by the user, which in a certain way evaluates the quality of the heating control carried out. It makes sense that the feedback signal is binary, meaning that the feedback signal can only be used to signal to the heating control that the room temperature reached in the room to be heated is currently sufficiently warm or not. Such a feedback signal can, for example, reflect the resident's subjective perception.
  • the resident uses the feedback device to indicate whether they are satisfied with the room temperature they have reached or whether they instead find it too cold.
  • the feedback signal only contains and can only contain the information that the currently achieved room temperature is too cold. Such a feedback signal is therefore only transmitted to the heating control if the current room temperature was perceived or assessed as too cold. If there is no feedback signal, the heating control will instead assume that the room temperature currently reached is perceived or evaluated as sufficiently warm.
  • the heating control is configured in such a way that, depending on the feedback signal received, it adjusts the regulation/control in order to increase the target flow temperature, which ultimately increases the energy input into the room to be heated can.
  • a feedback device creates a simple possibility through which the resident and operator of the heating system can intervene in the heating control without basic technical knowledge and optimize it with regard to the possible thermal output. This makes it now possible to When initially commissioning the heating system, initially set a control with a comparatively lower target flow temperature, since the user can make a subsequent adjustment using simple means using the feedback device.
  • a feedback signal can be automatically generated and transmitted to the heating control, which then adapts the target flow temperature.
  • a feedback signal can also be generated through statistical evaluation of the sensor values. It is also conceivable that a feedback signal is only generated for a certain minimum duration when the threshold value is undershot.
  • the feedback device can have at least one integral sensor. However, the feedback device can also be in communicative connection with an external measuring sensor and generate and transmit a feedback signal depending on the received sensor value.
  • a commercially available mobile device with an installed application can be used as the feedback device.
  • a dedicated application can be installed on smartphones, tablets, wearables or laptops or desktop PCs to enable manual input or sensor-based generation of a feedback signal to the heating control.
  • Communication with the heating control can be done via a well-known radio transmission standard such as IEEE, Bluetooth, etc. can be achieved.
  • any assistance systems such as Alexa, Google Assistant, Siri, etc.
  • the idea of the feedback device according to the invention can basically be combined with any function for controlling and/or regulating a heating system.
  • the combination with a heating system controlled/regulated based on a heating curve is particularly advantageous.
  • a corresponding heating curve is implemented which, depending on a recorded parameter, in particular an environmental parameter such as the outside temperature, determines an assigned target flow temperature, to which the heating control then adjusts the system.
  • an adjustment of the heating curve is carried out in the system control, for example, an adjustment by adjusting the offset value and/or adjusting the steepness of the heating curve being conceivable. For example, if the current room temperature is signaled as too cold by means of the feedback signal, an adjustment of the offset value and/or an adjustment of the curve steepness can be carried out.
  • Control and/or regulation functions that control the flow temperature depending on a different function or depending on another parameter are also conceivable. It is conceivable, for example, that the current target flow temperature is set by the heating control depending on the actual heat requirement. Control methods are conceivable here that determine the actual heat requirement depending on the current pipe resistance and, depending on the heat requirement determined in this way, provide for an adjustment of the flow temperature in the heating control system. To set the target flow temperature, a correlation value between the current flow temperature and the determined current system resistance can be used here. Control or regulation methods are also conceivable that work on the basis of a known heating curve, but the heating curve is adaptively optimized during operation using a suitable learning method becomes. Such a learning process can also be carried out on the basis of the current heating requirement, i.e. also taking into account the system resistance or the aforementioned correlation value between the flow temperature and the system resistance.
  • an adjustment of the target flow temperature or optimization of the heating curve is carried out depending on a corresponding operating parameter, such as the system resistance and the aforementioned correlation value, and taking into account a dynamically definable risk factor.
  • the risk factor can be used to define the degree and extent of the adjustment of the target flow temperature or the heating curve.
  • a lower risk factor determines that the target flow temperature or the heating curve is only slightly modified in one adjustment step.
  • the risk factor is high, a larger change in the target flow temperature or the heating curve is permitted. Accordingly, if the risk factor is high, the heating system can initially be configured with a lower flow temperature or heating curve in order to then quickly approach an optimal heating curve during operation.
  • a disadvantage of this approach is that large changes can result in the target flow temperature being too high or the heating curve being adjusted too much, which, although it enables sufficient heat input into the room building, poses the risk of a heating curve or target temperature that is not optimal for energy. Flow temperature brings with it.
  • a lower risk factor requires the heating curve or the flow temperature to be adjusted several times, which takes more time. If this is undesirable, the system should initially be started with a higher target flow temperature or heating curve.
  • the risk factor is advantageously changed depending on the feedback signal, which ultimately has an indirect influence on the adjustment of the target flow temperature.
  • the risk factor depends on the time interval between two received Feedback signals are adapted. For example, it can be provided that an adjustment of the risk factor is larger in amount if the period between two feedback signals received one after the other is comparatively short. If there is a short time interval between two feedback signals, it is assumed that the heat output is significantly too low, so that a larger increase in the target flow temperature or the heating curve should be achieved. If the time interval between two feedback signals is longer, there is no great urgency, so that a marginal adjustment of the heating curve or the target flow temperature is considered sufficient in order to be able to approach the optimal setting exactly in small steps.
  • the time interval between the commissioning of the heating system and a first feedback signal can also be considered.
  • a possible formula for calculating the risk factor is:
  • Risk factor ne u risk factor ai *(1+ k/period).
  • the parameter period stands for the period between two received feedback signals or between the commissioning of the system and the receipt of a feedback signal.
  • the parameter can be set by the user.
  • a small value for the parameter k signals a lower willingness to take risks, while a large value for the factor k results in a high risk factor.
  • the feedback signal can either be mandatory or can be done on a voluntary basis. The chosen approach can be adjusted in the control system so that this can be taken into account when selecting the risk factor. If the feedback signal is only to be given manually by the resident on a voluntary basis, the heating control does not necessarily expect a feedback signal and will only adjust the target flow temperature after receiving the feedback signal. An active request from the user or resident is not intended here, but the user only has the opportunity to provide a corresponding feedback signal via an external mobile device or directly via the heating control.
  • the resident is actively asked to give a feedback signal, in particular at certain time intervals. If this is the case, a lower target flow temperature or heating curve can initially be set, as rapid adjustment is to be expected in view of the expected feedback signals.
  • the present invention relates to a heating controller which is configured to carry out the method according to the present invention.
  • a heating control can be part of a heat source and/or heating circulation pump. It is also conceivable to design the heating control as an external control that is communicatively connected to the heat source or to the circulation pump.
  • the present invention also relates to a heating system comprising a heat source and at least one circulation pump and a heating control that is configured to carry out the method according to the invention.
  • Figure 1 a diagram showing the time course of the flow temperature and the system resistance within a heating system
  • Figure 2 a diagram showing the time course of the calculated correlation value
  • Figure 3 a schematic representation of the flow chart of the method for adjusting the target flow temperature based on the heat requirement determined via the system resistance.
  • the method according to the invention will be explained using the example of a heating system which, for example, includes a boiler as a heat source and sets the flow temperature using a heating curve.
  • the heat transfer medium is circulated in the pipeline network using a heating circulation pump, which pumps the medium in the circuit depending on the operating point, depending on a flow rate and a certain delivery head.
  • the system resistance is influenced by the valve position of individual thermostat valves on the radiators.
  • a feedback signal can be transmitted to a heating control using a feedback device.
  • the feedback signal is used to evaluate the quality of the current heating regulation/control and can be evaluated by the heating control in order to ultimately achieve an adjustment of the target flow temperature.
  • the approach according to the invention can in principle be combined with any regulation or control method that regulates the flow temperature or return temperature to a dynamic target value.
  • the following exemplary embodiment considers a combination of the feedback device with a method for controlling the heating system, in particular the circulation pump based on the current system determined by it.
  • the heating control sets the target flow temperature as high as necessary to supply the building but not higher in order to keep energy consumption as low as possible.
  • the ratio between the system resistance determined by the pump and the flow temperature to be set by the heating control is building-specific and can be calculated by the planner of the heating system.
  • the room areas and the pipes must be taken into account.
  • the planner already knows this information because it is needed for hydraulic balancing.
  • the planner will add a risk factor to his calculation. This risk factor is necessary to guarantee the adequate heat supply to the building under all circumstances.
  • the risk factor increases energy consumption.
  • the risk factor had to be chosen relatively high because it was only set once and there was usually no further correction. The majority of heating operators do not want to make adjustments to the heating control themselves and the heating engineer will not want to come to the building again.
  • the heating engineer initially sets a very low risk factor, but that this is subsequently optimized independently and continuously by the heating system using a learning function.
  • the heating control system is always given feedback when it is too cold in the building.
  • the feedback only consists of the information “it is too cold” without specifying quantitatively how much it is too cold.
  • the resident can communicate the feedback via their smartphone, for example, using an installed application provided by the heating engineer.
  • this task can also be carried out automatically using a sensor.
  • a sensor that is connected to the building technology e.g. via an assistant like Alexa
  • the heating control will now adjust the risk factor every time it receives the feedback “too cold”. How much you adjust it also depends on how much time has passed between two reports or between commissioning and the first report.
  • the risk factor is therefore increased according to the following rule:
  • Risk factor_new Risk factor_old * (1+ k/period)
  • the risk factor_old corresponds to the risk factor used before the current feedback message was received.
  • the risk factor_new is the new risk factor to be set.
  • the Time period parameter corresponds to the elapsed time since the receipt of the previous feedback message or from the commissioning until the receipt of the current feedback message. When recording the period, only those times should be taken into account when the outside temperature does not exceed a certain maximum temperature (e.g. 16 °C). In addition, night times should not be taken into account. When outside temperatures are high or at night, residents may not notice any undersupply.
  • the factor k must be determined by the heating engineer. The higher it is chosen, the more the risk factor increases every time there is feedback. If it is too small, then the resident has to report feedback a little more often. If k is too large, then the risk factor may be increased too much and the heating will henceforth run less efficiently than it could.
  • the risk factor will be reset under certain circumstances. For example, a reset can be reset after a certain time, the absence of a feedback signal for a certain period of time or by manual request from the user. It is also conceivable that the scenario described is carried out several times, for example when starting up the heating, ie The risk factor is initially set relatively low by the heating engineer. By transmitting one or more feedback signals, the risk factor is initially increased until there are no further feedback signals or the room temperature is always sufficiently warm. It is advisable for the risk factor to be reset in this case too and the procedure to be repeated at least once or even several times within a definable period of time, for example during a winter. If it can be determined after a certain number of repetitions that the same or almost identical risk factor is always achieved, it is advisable to retain this risk factor for the future and only plan to reset it again after the user has expressly requested it.
  • the resident can choose between two cases.
  • Case 2 The resident may give feedback when it is cold.
  • case 1 If case 1 is chosen, then the resident will certainly agree to give feedback if it gets cold. In this case, the risk factor or the parameter k can be set very low during commissioning.
  • case 2 If the resident prefers that his heating be set robustly from the start, then case 2 is chosen.
  • the risk factor or the parameter k is then set higher from the outset, e.g. as high as it would be chosen without a learning function. Nevertheless, if it is too cold for them, the customer has the option of informing the heating control system using an application, without having to deal with the adjustable parameters in the control system and without having the heating engineer come back again.
  • the above-mentioned exemplary method for setting the target flow temperature or for optimizing the target flow temperature and/or optimizing a heating curve based on the heat requirement determined via the system resistance will be briefly explained below.
  • a large part of the method steps is determined by the integral pump control of the heating circulation pump.
  • the heating pump determines the actual heat requirement in the heating system and provides the burner's heating control system with this information, for example, to adjust the flow temperature control.
  • the heating control sets the flow temperature either only based on the demand determined by the pump or it combines the demand determined by the pump with the outside temperature signal, for example in combination with a stored heating curve, which specifies a setpoint for the flow temperature depending on the outside temperature.
  • the flow temperature is determined by the pump either through an external sensor or through an internal estimate.
  • the system resistance describes the losses of the pipes as well as the sum of the losses of all thermostat valves. Since the losses in the pipes are constant, the position of the thermostatic valves can be determined directly from the system resistance.
  • the delivery flow Q and delivery head H are typically determined by the pump control using an internal estimation algorithm.
  • Figure 2 shows an example of the resulting course of this correlation value for the measured values determined in Figure 1.
  • the figure representation shows an almost constant course of the correlation value, with the exception of tolerable fluctuations.
  • This correlation value is proportional to the value by which the heating curve is set too steep.
  • the heating control can therefore derive from the signal of the correlation value whether the heating curve is set too steep or too flat. This can be done in accordance with the following rules:
  • the thermostatic valves do not follow the flow temperature. This indicates that the heating curve is too flat. The heating curve must become steeper.
  • the heating curve is not too flat and the building is supplied with sufficient heat.
  • the correlation value is large in terms of magnitude, this is an indication that the building is oversupplied and energy consumption is unnecessarily increased.
  • the heating curve must be set flatter.
  • the constant correlation value means that there is no undersupply and the heating curve is not set too flat. If the amount of the correlation value is small, the heating curve is not too steep. In this case the heating runs optimally.
  • FIG. 3 shows the previously described control process again schematically.
  • the flow temperature and the system resistance are first determined.
  • the course of the correlation value is monitored over a certain period of time, in particular continuously. If this is approximately constant, the process goes to block 20, which determines the level of the correlation value. If the correlation value is above a specific limit value, the method continues with block 30. Here it is specified that the heating curve must be made steeper, which the pump communicates to the heating control via an interface. However, if the determined correlation value is low and below the limit value, the heating curve currently used is assessed as optimal and is not modified. The process returns to block 10. However, if it is recognized in block 10 that the correlation value is not constant, the method moves to block 40. In this case, a message is sent to the heating control system, according to which the heating curve must be made steeper in order to be able to cover the heat requirement in the building.
  • the set risk factor can then also be taken into account, which specifies the scope and the maximum delta for adapting the heating curve.
  • This risk factor is intended to be influenced by the feedback function according to the invention, i.e. if the risk factor is high, a significantly greater adjustment of the slope of the heating curve can be carried out in block 30, 40 than is the case in the case of a risk factor of smaller magnitude.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage zum Beheizen wenigstens eines Raumes umfassend ein Rohrleitungsnetz mit dynamisch veränderlichem Anlagenwiderstand, wenigstens eine Wärmequelle, die das Heizmedium im Rohrleitungsnetz auf eine definierte Vorlauftemperatur erwärmt, und wenigstens eine Umwälzpumpe zur Zirkulation des Heizmediums innerhalb des Rohrleitungsnetzes, wobei eine Heizungssteuerung vorgesehen ist, die die Soll-Vorlauftemperatur in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert bzw. regelt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rückmeldevorrichtung vorgesehen ist, über diese an die Heizungssteuerung ein Feedbacksignal zur erreichten Raumtemperatur übermittelbar ist und die Heizungssteuerung in Abhängigkeit des empfangenen Feedbacksignals eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur vornimmt.

Description

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage zum Beheizen wenigstens eines Raumes sowie Heizungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage zum Beheizen wenigstens eines Raumes umfassend ein Rohrleitungsnetz mit dynamisch veränderlichem Anlagenwiderstand, wenigstens eine Wärmequelle, die das Heizmedium im Rohrleitungsnetz auf eine definierte Vorlauftemperatur erwärmt, und wenigstens eine Umwälzpumpe zur Zirkulation des Heizmediums innerhalb des Rohrleitungsnetzes, wobei eine Heizungssteuerung vorgesehen ist, die die Soll-Vorlauftempe- ratur in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert bzw. regelt.
Wohnräume oder sonstige Gebäude werden üblicherweise von einer Zentralheizung beheizt. Eine Wärmequelle, insbesondere ein Heizkessel, erwärmt das im Rohrleitungsnetz zirkulierende Medium auf eine spezifische Vorlauftemperatur, bevor es nach dem Durchströmen der mittels Thermostatventile steuerbaren Heizkörper über den Rücklauf zurück zur Wärmequelle gefördert wird. Für den Förderstrom sorgt eine Umwälzpumpe.
Die Soll-Vorlauf- oder Soll-Rücklauftemperatur der Zentralheizung wird durch die Heizungssteuerung eingestellt, wobei sich in der Praxis eine Außentemperatur geführte Einstellung der Vorlauftemperatur bewährt hat. Die Heizungssteuerung empfängt typischerweise über ein Sensorsignal die aktuelle Außentemperatur, die als Indiz für den zu erwartenden Wärmebedarf der zu beheizenden Fläche dient. Die Sollvorgabe für die einzustellende Vorlauf- oder Rücklauftemperatur erhält die Heizungssteuerung durch die hinterlegte Heizkurve, die in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters, hier der aktuellen Außentemperatur, die entsprechende Solltemperatur für den Vorlauf oder Rücklauf vorgibt.
Eine solche Heizkurve ist üblicherweise gebäudespezifisch und muss bei der initialen Inbetriebnahme der Heizung durch den Heizungsbauer eingestellt und gegebenenfalls im Nachgang modifiziert werden, um ein ideales Verhältnis zwischen Energieeintrag und Energieeffizienz zu erreichen. Üblicherweise lässt sich sowohl die Steilheit der Heizkurve als auch optional ein möglicher Offset-Wert justieren. Eine zu flach eingestellte Heizkurve führt dazu, dass das Gebäude bei geringen Außentemperaturen nicht ausreichend mit Wärme versorgt wird. Im Gegensatz dazu ist bei einer zu steil eingestellten Kurve die Versorgung des Gebäudes mit ausreichend Wärme zwar gesichert, allerdings steigt der Energieverbrauch auf Grund von Kessel- und Rohrleitungsverlusten unnötig stark an.
Die Einstellung der optimalen Heizkurve erfordert eine gewisse Erfahrung des Heizungsinstallateurs, da die konkreten Anlageneigenschaften selten exakt bekannt sind. Auch können äußere Umstände Einfluss darauf haben, ob die Heizungsanlage bei jeder Außentemperatur eine ausreichende Heizleistung erbringt, ohne dabei jedoch unnötig hohe Energieverluste zu produzieren. Dieser Umstand macht regelmäßig eine nachträgliche Anpassung der Heizkurve im laufenden Betrieb erforderlich. Zwar kann der Bewohner diese Anpassung selbst vornehmen, dies erfordert aktuell jedoch gewisse technische Grundkenntnisse des Bewohners.
Diese Problematik tritt klarerweise auch bei anderen Regelstrategien der Heizungsanlagen auf, die zur Optimierung ein manuelles Eingreifen in die Parametereinstellung bedürfen. Da gewisse Vorkenntnisse des Bewohners nicht zwingend vorausgesetzt werden können und der Bewohner auch nicht unbedingt gewillt ist, manuelle Anpassungen an der Heizungssteuerung vorzunehmen, ist eine Lösung für die vorstehend beschriebene Problematik wünschenswert. Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Eine Problemlösung wird auch durch eine Heizungssteuerung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und eine Heizungsanlage gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 erzielt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Heizungsanlage um wenigstens eine Rückmeldevorrichtung erweitert wird. Eine solche Rückmeldevorrichtung kann ein Feedbacksignal zur erreichten Raumtemperatur innerhalb des zu beheizenden Raumes an die Heizungssteuerung übermitteln. Die Heizungssteuerung kann das Feedbacksignal auswerten und eine auf das Feedbacksignal abgestimmte Anpassung der aktuell von der Heizungssteuerung verwendeten Soll-Vorlauftemperatur vornehmen.
Von der Erfindung ist jede Anpassung einer Regelstrategie umfasst, die die Wärmequelle auf eine vorgegebene Soll-Vorlauftemperatur regelt. Denkbar ist jedoch auch eine Verwendung der Rückmeldevorrichtung für den Fall, dass die Heizungssteuerung alternativ oder zusätzlich zur Vorlauftemperatur auch eine Regelung der Rücklauftemperatur vornimmt. Auch für einen solchen Fall kann in Abhängigkeit des Feedbacksignals eine Anpassung der Soll-Rücklauftemperatur vorgenommen werden. Der Einfachheit halber beziehen sich die nachfolgenden Ausführungen auf eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur, die vorteilhaften Ausführungen lassen sich jedoch auch für eine Anpassung der Soll-Rücklauftemperatur verwenden.
Die eingesetzte Rückmeldevorrichtung ist bevorzugt ein zur Heizungssteuerung bzw. Wärmequelle separates Gerät, das kommunikativ mit der Heizungssteuerung in Verbindung steht, um das Feedbacksignal an die Heizungssteuerung zu kommunizieren. Bevorzugt ist eine mobile Ausführung der Rückmeldevorrichtung, die dann über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit der Heizungssteuerung in Verbindung steht.
Vorstellbar ist natürlich auch eine stationäre Installation der Rückmeldevorrichtung, bevorzugt innerhalb des zu beheizenden Raumes. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Rückmeldevorrichtung in die Wärmequelle bzw. die Heizungssteuerung zu integrieren. Der erfindungswesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, dass mittels der Rückmeldevorrichtung keine Einstellung der Regelungsparameter der Heizungssteuerung vorgenommen wird, sondern lediglich ein Feedbacksignal eingegeben, insbesondere manuell durch den Nutzer eingegeben werden kann, das in gewisser Art die Qualität der ausgeführten Heizungssteuerung bewertet. Sinnvollerweise ist das Feedbacksignal binär, d.h. mittels des Feedbacksignals lässt sich lediglich an die Heizungssteuerung signalisieren, dass die erreichte Raumtemperatur im zu beheizenden Raum aktuell ausreichend warm ist oder nicht. Ein solches Feedbacksignal kann beispielsweise die subjektive Wahrnehmung des Bewohners widerspiegeln. In diesem Fall gibt der Bewohner über die Rückmeldevorrichtung ein, ob er mit der erreichten Raumtemperatur zufrieden ist oder ob er diese stattdessen als zu kalt empfindet. Ausreichend und bevorzugt ist es jedoch auch, wenn das Feedbacksignal lediglich die Information enthält und ausschliesslich enthalten kann, dass die aktuell erzielte Raumtemperatur zu kalt ist. Ein solches Feedbacksignal wird demzufolge nur dann an die Heizungssteuerung übertragen, wenn die aktuelle Raumtemperatur als zu kalt empfunden bzw. bewertet wurde. Bei Ausbleiben des Feedbacksignals wird die Heizungssteuerung stattdessen vermuten, dass die aktuell erreichte Raumtemperatur als ausreichend warm empfunden bzw. bewertet wird.
Vorstehend wurde von einer manuellen Eingabe eines Feedbacksignals an der Rückmeldevorrichtung gesprochen. Denkbar ist natürlich auch, dass ein Feedbacksignal sensorisch erzeugt wird.
Wird die Raumtemperatur als zu kalt bewertet, ist die Heizungssteuerung derart konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit des empfangenen Feedbacksignals eine Anpassung der Regelung/Steuerung vornimmt, um eine Anhebung der Soll-Vorlauftemperatur zu bewirken, wodurch letztendlich der Energieeintrag in den zu beheizenden Raum gesteigert werden kann. In Summe wird über eine solche Rückmeldevorrichtung eine einfache Möglichkeit geschaffen, über diese der Bewohner und Betreiber der Heizungsanlage ohne technische Grundkenntnisse in die Heizungssteuerung eingreifen und diese hinsichtlich der möglichen Wärmeleistung optimieren kann. Dadurch ist es nun möglich, bei der initialen Inbetriebnahme der Heizungsanlage zunächst eine Regelung mit vergleichsweise geringerer Soll-Vorlauftemperatur einzustellen, da der Benutzer durch die Rückmeldevorrichtung mit einfachen Mittel eine nachträgliche Anpassung vornehmen kann.
Alternativ zu einer manuellen Eingabe des Feedbacksignals kann stattdessen mithilfe sensorischer Hilfsmittel gearbeitet werden, diese beispielsweise die Raumtemperatur sensorisch messen und ein entsprechendes Feedbacksignal bei Bedarf erzeugen und dessen automatische Übertragung an die Heizungssteuerung mittels der Rückmeldevorrichtung veranlassen. Wird beispielsweise mit der eingeregelten Sollvorlauftemperatur ein definierbares Temperaturniveau im zu beheizenden Raum nicht erreicht, d.h. der Sensorwert unterschreitet einen entsprechenden Schwellwert, so kann ein Feedbacksignal automatisch erzeugt und an die Heizungssteuerung übertragen werden, die dann eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur ausführt. Die Generierung eines Feedbacksignals kann auch durch statistische Auswertung der Sensorwerte erfolgen. Denkbar ist es ebenso, dass ein Feedbacksignal erst bei Unterschreitung des Schwellwertes für eine bestimmte Mindestdauer erzeugt wird. Die Rückmeldevorrichtung kann wenigstens einen integralen Sensor aufweisen. Die Rückmeldevorrichtung kann jedoch auch mit einem externen Messfühler in kommunikativer Verbindung stehen und ein Feedbacksignal in Abhängigkeit des empfangenen Sensorwertes erzeugen und übertragen.
Für die sensorische Erzeugung eines Feedbacksignals kann bspw. auf bestehende Systeme zur Hausautomatisierung zurückgegriffen werden.
Gemäß besonders bevorzugter Ausgestaltung kann als Rückmeldevorrichtung ein handelsübliches Mobilgerät mit installierter Applikation verwendet werden. So lässt sich eine dedizierte Applikation auf Smartphones, Tablets, Wearables oder Laptops bzw. Desktop-PCs installieren, um die manuelle Eingabe oder sensorgestützte Erzeugung eines Feedbacksignals an die Heizungssteuerung zu ermöglichen. Die Kommunikation mit der Heizungssteuerung kann über einen bekannten Funkübertragungsstandard wie IEEE, Bluetooth, usw. erreicht werden. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch die Einbindung etwaiger Assistenzsysteme, wie Alexa, Google Assistent, Siri, etc.
Die erfindungsgemäße Idee der Rückmeldevorrichtung ist grundsätzlich mit jeder beliebigen Funktion zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage kombinierbar. Wie bereits im einleitenden Teil angedeutet wurde, ist die Kombination mit einer auf Grundlage einer Heizkurve gesteuerten/geregelten Heizungsanlage jedoch besonders vorteilhaft. Hierbei wird eine entsprechende Heizkurve implementiert, die in Abhängigkeit eines erfassten Parameters, insbesondere eines Umgebungsparameters wie der Außentemperatur, eine zugeordnete Soll-Vorlauftemperatur festlegt, auf diese die Heizungssteuerung die Anlage dann einregelt.
Unter Berücksichtigung des empfangenen Feedbacksignals wird beispielsweise in der Anlagensteuerung eine Anpassung der Heizkurve vorgenommen, wobei eine Anpassung durch Justierung des Offset-Wertes und/oder einer Anpassung der Steilheit der Heizkurve denkbar ist. Wird beispielsweise die aktuelle Raumtemperatur mittels des Feedbacksignals als zu kalt signalisiert, so kann beispielsweise eine Anpassung des Offset-Wertes und/oder auch eine Anpassung der Kurvensteilheit ausgeführt werden.
Denkbar sind auch Steuerungs- und/oder Regelungsfunktionen, die die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit einer abweichenden Funktion bzw. in Abhängigkeit eines sonstigen Parameters steuern. Denkbar ist es beispielsweise, dass die aktuelle Soll-Vorlauftem- peratur durch die Heizungssteuerung in Abhängigkeit des tatsächlichen Wärmebedarfs eingestellt wird. Vorstellbar sind hier Regelungsverfahren, die abhängig vom aktuellen Rohrleitungswiderstand den tatsächlichen Wärmebedarf ermitteln und in Abhängigkeit des so ermittelten Wärmebedarfs in der Heizungssteuerung eine Einstellung der Vor- lauftemperatur vorsehen. Für die Einstellung der Soll-Vorlauftemperatur kann hier ein Korrelationswert zwischen der aktuellen Vorlauftemperatur und dem ermittelten aktuellen Anlagenwiderstand verwendet werden. Denkbar sind ebenfalls Steuerungs- oder Regelungsverfahren, die auf Grundlage einer bekannten Heizkurve arbeiten, die Heizkurve jedoch im laufenden Betrieb adaptiv durch ein geeignetes Lernverfahren optimiert wird. Ein solches Lernverfahren kann ebenfalls auf Grundlage des aktuellen Heizbedarfs ausgeführt werden, also auch eine Berücksichtigung des Anlagenwiderstandes bzw. des vorgenannten Korrelationswertes zwischen Vorlauftemperatur und Anlagenwiderstand vorsehen.
Vorstellbar ist es ebenso, dass in Abhängigkeit eines entsprechenden Betriebsparameters, wie beispielsweise dem Anlagenwiderstand sowie dem vorgenannten Korrelationswert, und unter Berücksichtigung eines dynamisch festlegbaren Risikofaktors eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur bzw. Optimierung der Heizkurve ausgeführt wird. Mittels des Risikofaktors lässt sich der Grad und Umfang der Anpassung der Soll-Vor- lauftemperatur bzw. der Heizkurve definieren. Ein geringerer Risikofaktor legt dabei fest, dass die Soll-Vorlauftemperatur bzw. die Heizkurve in einem Anpassungsschritt nur geringfügig modifiziert wird. Demgegenüber wird bei einem hohen Risikofaktor eine betragsmäßig höhere Änderung der Soll-Vorlauftemperatur bzw. der Heizkurve gestattet. Entsprechend kann bei einem hohen Risikofaktor die Heizungsanlage initial zunächst mit einer geringeren Vorlauftemperatur bzw. Heizkurve konfiguriert werden, um dann im laufenden Betrieb eine schnelle Annäherung an eine optimale Heizkurve zu erreichen. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin, dass durch hohe Änderungen auch eine zu hohe Soll-Vorlauftemperatur bzw. zu starke Anpassung der Heizkurve eintreten kann, die zwar einen ausreichenden Wärmeeintrag in das Raumgebäude ermöglicht, jedoch die Gefahr einer nicht energieoptimalen Heizkurve bzw. Soll- Vorlauftemperatur mit sich bringt.
Dem gegenüber erfordert ein geringerer Risikofaktor eine mehrmalige Anpassung der Heizkurve bzw. der Vorlauftemperatur, was mehr Zeit in Anspruch nimmt. Ist dies unerwünscht, sollte initial bei Inbetriebnahme der Anlage mit einer höheren Soll-Vorlauftemperatur bzw. Heizkurve gestartet werden.
Wie bereits vorstehend angesprochen wurde, wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit des Feedbacksignals der Risikofaktor geändert, was letztendlich mittelbaren Einfluss auf die Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur hat. Denkbar ist es beispielsweise, dass der Risikofaktor in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei empfangenen Feedbacksignalen angepasst wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Anpassung des Risikofaktors betragsmäßig größer ausfällt, wenn der Zeitraum zwischen zwei nacheinander empfangenen Feedbacksignalen vergleichsweise kurz ist. Bei einem geringen zeitlichen Abstand zwischen zwei Feedbacksignalen wird von einer deutlich zu geringen Wärmeleistung ausgegangen, so dass eine betragsmäßig größere Anhebung der Soll-Vorlauftemperatur bzw. der Heizkurve bewirkt werden sollte. Ist der zeitliche Abstand zwischen zwei Feedbacksignalen zeitmäßig größer, liegt keine hohe Dringlichkeit vor, so dass eine marginale Anpassung der Heizkurve bzw. der Soll-Vor- lauftemperatur als ausreichend erachtet wird, um sich der optimalen Einstellung in kleinen Schritten exakt annähern zu können.
Neben dem zeitlichen Abstand von zwei Feedbacksignalen kann auch der zeitliche Abstand zwischen der Inbetriebnahme der Heizungsanlage und einem ersten Feedbacksignal betrachtet werden.
Von Vorteil ist es, wenn zur Bestimmung des zeitlichen Abstandes gewisse Zeiträume exkludiert werden. Beispielsweise sollten solche Zeiträume ausgeklammert werden, während diesen die Außentemperatur eine bestimmte Höchsttemperatur überschreitet, beispielsweise über 16 Grad liegt, da während solcher Zeiten oftmals überhaupt keine Heizleistung erforderlich ist. Ebenfalls sollten Nachtzeiten, insbesondere Zeiten der Nachtabsenkung, unberücksichtigt bleiben.
Eine mögliche Formel zur Berechnung des Risikofaktors lautet
Risikofaktorneu= Risikofaktorai *(1+ k/Zeitraum).
Hierbei steht der Parameter Zeitraum für den Zeitraum zwischen zwei empfangenen Feedbacksignalen bzw. zwischen der Inbetriebnahme der Anlage und dem Empfang eines Feedbacksignals. Der Parameter lässt sich vom Anwender festlegen. Ein klein gewählter Wert für den Parameter k signalisiert eine geringere Risikobereitschaft, während ein großer Wert für den Faktor k einen hohen Risikofaktor mit sich bringt. Die Rückmeldung des Feedbacksignals kann entweder zwingend erforderlich sein oder auf freiwilliger Basis erfolgen. Der gewählte Ansatz ist dazu in der Steuerung einstellbar, um dies für die Wahl des Risikofaktors berücksichtigen zu können. Soll das Feedbacksignal lediglich auf freiwilliger Basis manuell vom Bewohner abgegeben werden, erwartet die Heizungssteuerung nicht zwingend ein Feedbacksignal und wird nur nach Empfang des Feedbacksignals eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur vorsehen. Eine aktive Aufforderung des Benutzers bzw. Bewohners ist hier nicht vorgesehen, sondern der Nutzer hat lediglich die Gelegenheit, über ein externes mobiles Gerät bzw. direkt über die Heizungssteuerung ein entsprechendes Feedbacksignal abzugeben.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Bewohner aktiv zur Abgabe eines Feedbacksignals aufgefordert wird, insbesondere in gewissen zeitlichen Abständen. Ist dies der Fall, kann initial zunächst eine geringere Soll-Vorlauftemperatur bzw. Heizkurve eingestellt werden, da im Hinblick auf die zu erwartenden Feedbacksignale eine rasche Anpassung zu erwarten ist.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung eine Heizungssteuerung, die konfiguriert ist, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Eine solche Heizungssteuerung kann Bestandteil einer Wärmequelle und/oder Heizungsumwälzpumpe sein. Denkbar ist auch die Ausführung der Heizungssteuerung als externe Steuerung, die kommunikativ mit der Wärmequelle bzw. mit der Umwälzpumpe in Verbindung steht.
Neben der Heizungssteuerung betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Heizungsanlage umfassend eine Wärmequelle sowie wenigstens eine Umwälzpumpe und eine Heizungssteuerung, die konfiguriert ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Dementsprechend ergeben sich für die Heizungssteuerung bzw. die Heizungsanlage dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet. Weitere Vorteile und Eigenschaften sollen nachfolgend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Figur 1 : eine Diagrammdarstellung des zeitlichen Verlaufs der Vorlauftemperatur sowie des Anlagenwiderstandes innerhalb einer Heizungsanlage,
Figur 2: eine Diagrammdarstellung des zeitlichen Verlaufs des berechneten Korrelationswertes und
Figur 3: eine schematische Darstellung des Ablaufdiagramms des Verfahrens zur Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur auf Grundlage des über den Anlagenwiderstand ermittelten Wärmebedarfs.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll exemplarisch am Beispiel einer Heizungsanlage erläutert werden, die zum Beispiel einen Brennkessel als Wärmequelle umfasst und die Vorlauftemperatur anhand einer Heizkurve einstellt. Der Wärmeträger wird im Rohrleitungsnetz mittels einer Heizungsumwälzpumpe zirkuliert, die das Medium betriebspunktabhängig von einem Förderstrom und einer gewissen Förderhöhe im Kreislauf fördert. Der Anlagenwiderstand wird durch die Ventilstellung einzelner Thermostatventile der Heizkörper beeinflusst.
Die Kernidee der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass mittels einer Rückmeldevorrichtung ein Feedbacksignal an eine Heizungssteuerung übertragen werden kann. Das Feedbacksignal dient zur Bewertung der Güte der aktuellen Heizungsrege- lung/-steuerung und kann von der Heizungssteuerung ausgewertet werden, um letztendlich eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur zu erreichen. Der erfindungsgemäße Ansatz lässt sich grundsätzlich mit jedem Regelung- oder Steuerverfahren kombinieren, dass die Vorlauftemperatur oder Rücklauftemperatur auf einen dynamischen Soll-Wert einregelt. Das nachfolgende Ausführungsbeispiel betrachtet eine Kombination der Rückmeldevorrichtung mit einem Verfahren zur Steuerung der Heizungsanlage, bei diesem insbesondere die Umwälzpumpe anhand des von ihr ermittelten aktuellen Anla- genwiderstands (Anlagenwiderstand = Förderhöhe I Förderstrom2) den aktuellen Wärmebedarf des Gebäudes abschätzen kann. Anhand dieses ermittelten Bedarfs stellt die Heizungssteuerung die Soll-Vorlauftemperatur ein und zwar so hoch wie notwendig, um das Gebäude zu versorgen aber nicht höher, um den Energieverbrauch möglichst gering zu halten.
Das Verhältnis aus dem von der Pumpe ermittelten Anlagenwiderstand und der von der Heizungssteuerung einzustellenden Vorlauftemperatur ist dabei gebäudespezifisch und kann von dem Planer der Heizungsanlage berechnet werden. Dabei sind die Raumflächen sowie die Rohrleitungen zu berücksichtigen. Diese Informationen sind dem Planer ohnehin bekannt, da sie für den hydraulischen Abgleich benötigt werden. Allerdings wird der Planer zusätzlich zu seiner Berechnung noch einen Risikofaktor aufschlagen. Dieser Risikofaktor ist erforderlich, um die ausreichende Wärmeversorgung des Gebäudes unter allen Umständen zu garantieren. Allerdings wird durch den Risikofaktor der Energieverbrauch erhöht. In der Vergangenheit musste der Risikofaktor auch deshalb relativ hoch gewählt werden, da er nur einmal eingestellt wurde und es in der Regel keine Korrektur mehr gab. Die überwiegende Zahl von Heizungsbetreibern will nicht selber an der Heizungssteuerung Einstellungen vornehmen und der Heizungsbauer wird nicht noch einmal zum Gebäude kommen wollen.
Genau an dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung an. Es wird vorgeschlagen, dass der Heizungsbauer zunächst einen sehr niedrigen Risikofaktor ansetzt, dieser aber mittels Lernfunktion nachträglich von der Heizung selbständig und fortlaufend optimiert wird. Dabei wird der Heizungssteuerung immer dann, wenn es im Gebäude zu kalt ist, ein Feedback gegeben. Das Feedback besteht nur aus der Information „es ist zu kalt“, ohne quantitativ anzugeben um wie viel es zu kalt ist.
Das Feedback kann der Hausbewohner bspw. über sein Smartphone mittels installierter Applikation, die der Heizungsbauer zu Verfügung stellt, mitteilen. Alternativ kann diese Aufgabe auch automatisiert durch einen Sensor erfolgen. So könnte ein Sensor, der mit der Haustechnik verbunden ist (bspw. über einen Assistenten wie Alexa) jedes Mal Feedback geben, wenn eine Mindesttemperatur unterschritten wird. Diese Mindesttemperatur wird von dem Hausbewohner festgelegt.
Die Heizungssteuerung wird nun jedes Mal, wenn sie das Feedback „zu kalt“ erhält den Risikofaktor anpassen. Wie stark sie ihn anpasst, ist auch abhängig davon, wie viel Zeit zwischen zwei Meldungen bzw. zwischen Inbetriebnahme und Erstmeldung vergangen ist. Der Risikofaktor wird also gemäß folgender Vorschrift erhöht:
Risikofaktor_neu = Risikofaktor_alt * (1+ k/Zeitraum)
Der Risikofaktor_alt entspricht dem verwendeten Risikofaktor vor dem Eingang der aktuellen Feedbackmeldung. Der Risikofaktor_neu ist der neu einzustellende Risikofaktor. Der Parameter Zeitraum entspricht der vergangenen Zeit seit dem Eingang der vorherigen Feedbackmeldung bzw. seit der Inbetriebnahme bis zum Eingang der aktuellen Feedbackmeldung. Bei der Erfassung des Zeitraums sollten nur solche Zeiten berücksichtigt werden, an denen die Außentemperatur eine bestimmte Höchsttemperatur nicht überschreitet (bspw. 16 °C). Außerdem sollten Nachtzeiten nicht berücksichtigt werden. Bei hohen Außentemperaturen oder in der Nacht wird den Bewohnern eine eventuelle Unterversorgung möglicherweise nicht auffallen.
Der Faktor k ist vom Heizungsbauer festzulegen. Je höher er gewählt wird, desto stärker steigt der Risikofaktor jedes Mal, wenn es ein Feedback gibt an. Wenn zu klein ist, dann muss der Hausbewohner etwas häufiger Feedback melden. Wenn k zu groß ist, dann wird der Risikofaktor eventuell zu stark angehoben und die Heizung läuft fortan weniger effizient als sie könnte.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Risikofaktor unter bestimmten Umständen zurückgesetzt wird. Bspw. kann eine Zurücksetzung nach einer bestimmten Zeit, dem Ausbleiben eines Feedbacksignals für einen bestimmten Zeitraum oder durch manuelle Aufforderung des Nutzers zurückgesetzt werden. Denkbar ist es auch, dass das beschriebene Szenario, bspw. bei der Inbetriebnahme der Heizung, mehrmals durchgeführt wird, d.h. der Risikofaktor wird durch den Heizungsbauer zunächst verhältnismäßig klein eingestellt. Durch Übertragung ein oder mehrerer Feedbacksignale wird der Risikofaktor zunächst erhöht, bis weitere Feedbacksignale ausbleiben bzw. die Raumtemperatur stets ausreichend warm ist. Es bietet sich an, dass auch in diesem Fall der Risikofaktor zurückgesetzt wird und das Prozedere mindestens einmal oder gar mehrmals innerhalb einer definierbaren Zeitspanne, bspw. während eines Winters, wiederholt wird. Kann nach einer bestimmten Anzahl von Wiederholungen festgestellt werden, dass stets derselbe bzw. ein nahezu identischer Risikofaktor erreicht wird, so bietet es sich an, diesen Risikofaktor für die Zukunft beizubehalten und ein Zurücksetzen erst nach ausdrücklicher Aufforderung durch den Benutzer wieder vorzusehen.
Bei der Lernfunktion zur Einstellung des Risikofaktors mittels Applikation kann der Hausbewohner zwischen zwei Fällen wählen.
Fall 1 : Der Hausbewohner gibt sicher Feedback, sobald es kalt ist.
Fall 2: Der Hausbewohner gibt möglicherweise Feedback, sobald es kalt ist.
Wenn Fall 1 gewählt wird, dann sagt der Hausbewohner sicher zu, Feedback zu geben, falls es kalt wird. In diesem Fall kann der Risikofaktor bzw. der Parameter k bei der Inbetriebnahme sehr niedrig angesetzt werden.
Wenn der Hausbewohner bevorzugt, dass seine Heizung von vom herein robust eingestellt wird, dann wird Fall 2 gewählt. Der Risikofaktor bzw. der Parameter k wird dann von vornherein höher eingestellt, z.B.: so hoch wie er ohne Lernfunktion gewählt würde. Dennoch hat der Kunde die Möglichkeit, falls es ihm zu kalt ist, dies mittels Applikation der Heizungssteuerung mitzuteilen, ohne sich mit den einstellbaren Parametern in der Steuerung auseinandersetzen zu müssen und ohne den Heizungsbauer noch einmal herkommen zu lassen.
Nachfolgend soll ergänzend das vorstehend angesprochene, beispielhafte Verfahren zur Einstellung der Soll-Vorlauftemperatur bzw. zur Optimierung der Soll-Vorlauftemperatur und/oder Optimierung einer Heizkurve auf Grundlage des über den Anlagenwiderstand ermittelten Wärmebedarfs kurz erläutert werden. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Großteil der Verfahrensschritte durch die integrale Pumpensteuerung der Heizungsumwälzpumpe bestimmt. Die Heizungspumpe ermittelt den tatsächlich vorliegenden Wärmebedarf in der Heizungsanlage und stellt der Heizungssteuerung des Brenners bspw. diese Information zur Anpassung der Vorlauftemperatursteuerung zur Verfügung. Die Heizungssteuerung stellt dann die Vorlauftemperatur entweder nur anhand des von der Pumpe ermittelten Bedarfs ein oder sie kombiniert den von der Pumpe ermittelten Bedarf mit dem Signal der Außentemperatur, beispielsweise in Kombination einer hinterlegten Heizkurve, die in Abhängigkeit der Außentemperatur einen Sollwert für die Vorlauftemperatur vorgibt.
Um den momentanen Wärmebedarf zu ermitteln, stehen der Pumpe folgende Größen zur Verfügung:
Vorlauftemperatur: Die Vorlauftemperatur wird von der Pumpe entweder durch einen externen Sensor oder durch eine interne Schätzung ermittelt.
Anlagenwiderstand Der Anlagenwiderstand beschreibt die Verluste der Rohrleitungen sowie die Summe der Verluste aller Thermostatventile. Da die Verluste der Rohrleitungen konstant sind, lässt sich aus dem Anlagenwiderstand direkt auf die Stellung der Thermostatventile schließen. Der Anlagenwiderstand berechnet sich wie folgt: = H / Q2
Dabei werden Förderstrom Q und Förderhöhe H typischerweise durch einen internen Schätzalgorithmus durch die Pumpensteuerung ermittelt.
Maßgeblich von Bedeutung ist die gegebene Korrelation zwischen der eingestellten Vor- lauftemperatur und dem Anlagenwiderstand. Wäre die Heizkurve optimal eingestellt, so würden alle Wettereinflüsse durch die Vorlauftemperatursteuerung kompensiert und das Signal der Vorlauftemperatur wäre vollständig unabhängig vom Verlauf des Anlagenwi- derstands. Ist die Heizkurve hingegen zu steil eingestellt, so werden die Thermostatventile den überschüssigen Wärmeeintrag wegdrosseln, was sich durch ein Ansteigen des Anlagenwiderstands zeigt.
Dabei konnte anhand von Laborstudien ermittelt werden, dass bei einer nur geringfügig zu steil eingestellten Heizkurve der Anlagenwiderstand der Vorlauftemperatur folgt. Zur Verdeutlichung dieses Zusammenhangs wird auf den in Figur 1 dargestellten zeitlichen Verlauf der Vorlauftemperatur und des Anlagenwiderstandes verwiesen.
In dem untersuchten Gebäude wurde zwischen Tag- und Nacht-Modus umgeschaltet, was an den sprungartigen Änderungen der Vorlauftemperatur zu erkennen ist. Der Zeitraum zwischen 60 Stunden und 120 Stunden sah keine Umschaltung in den Nacht-Modus vor (bspw. am Wochenende). In der Figur 1 ist eindeutig zu erkennen, dass das Signal des Anlagenwiderstands dem Verlauf der Vorlauftemperatur folgt. Dies liegt daran, dass bei hoher Vorlauftemperatur die Thermostatventile schließen müssen, um die Raumtemperatur konstant zu halten. Geschlossene Ventile führen zu einer Erhöhung des Anlagenwiderstands. Dabei ist der Einfluss der Vorlauftemperatur auf den Anlagenwiderstand dominant gegenüber anderen Einflüssen wie bspw. ein kurzzeitig geöffnetes Fenster.
Aufgrund der hohen Korrelation zwischen Vorlauftemperatur und Anlagenwiderstand, lässt sich ein annähernd konstanter Faktor zwischen Vorlauftemperatur und Anlagenwiderstand ableiten, der bspw. wie folgt berechnet werden kann:
Korrelationswert = Vorlauftemperatur / Anlagenwiderstand
Figur 2 zeigt exemplarisch den resultierenden Verlauf dieses Korrelationswertes für die ermittelten Messwerte der Figur 1. Die Figurendarstellung zeigt ausgenommen tolerierbarer Schwankungen einen nahezu konstanten Verlauf des Korrelationswertes. Dieser Korrelationswert ist proportional zu dem Wert, um den die Heizkurve zu steil eingestellt ist. Die Heizungssteuerung kann folglich aus dem Signal des Korrelationswertes ableiten, ob die Heizkurve zu steil oder zu flach eingestellt ist. Hierbei kann gemäß folgendem Regelwerk vorgegangen werden:
Fall 1 : Korrelationswert nicht konstant -> Heizkurve zu flach:
Sollte der Korrelationswert nicht konstant sein, so folgen die Thermostatventile nicht der Vorlauftemperatur. Dies deutet auf eine zu flache Heizkurve hin. Die Heizkurve muss steiler werden.
Fall 2: Korrelationswert konstant, Korrekturwert groß -> Heizkurve zu steil:
Wenn der Korrekturwert konstant ist, so ist die Heizkurve nicht zu flach und das Gebäude wird ausreichend mit Wärme versorgt. Ist der Korrelationswert aber betragsmäßig groß, so ist dies ein Hinweis darauf, dass das Gebäude überversorgt ist und der Energieverbrauch unnötig erhöht ist. Die Heizkurve muss flacher eingestellt werden.
Fall 3: Korrelationswert konstant, Korrekturwert klein -> Heizkurve perfekt:
Der konstante Korrelationswert bedeutet, dass keine Unterversorgung vorliegt und die Heizkurve nicht zu flach eingestellt ist. Ist der Betrag des Korrelationswertes dazu gering, so ist die Heizkurve nicht zu steil. In diesem Fall läuft die Heizung optimal.
Figur 3 zeigt den zuvor beschriebenen Ablauf der Steuerung nochmals schematisch. Im Block 10 werden zunächst die Vorlauftemperatur und der Anlagenwiderstand ermittelt. Über einen bestimmten Zeitraum, insbesondere kontinuierlich wird der Verlauf des Korrelationswertes überwacht. Ist dieser annähernd konstant, so geht das Verfahren zum Block 20 über, der die Höhe des Korrelationswertes bestimmt. Liegt der Korrelationswert über einem spezifischen Grenzwert, so wird das Verfahren mit Block 30 fortgesetzt. Hier wird festgelegt, dass die Heizkurve steiler gestellt werden muss, was die Pumpe über eine Schnittstelle an die Heizungssteuerung kommuniziert. Ist der ermittelte Korrelationswert hingegen gering und liegt unter dem Grenzwert, wird die aktuell verwendete Heizkurve als optimal bewertet und nicht modifiziert. Das Verfahren kehrt zurück zum Block 10. Wird im Block 10 hingegen erkannt, dass der Korrelationswert nicht konstant ist, da geht das Verfahren zum Block 40 über. In diesem Fall wird eine Mitteilung an die Heizungssteuerung übertragen, wonach die Heizkurve steiler gestellt werden muss, um den Wärmebedarf im Gebäude abdecken zu können.
Bei der Modifikation der Heizkurve gemäß Figur 3 kann dann ebenfalls der eingestellte Risikofaktor berücksichtigt werden, der den Spielraum und das maximale Delta für die Anpassung der Heizkurve vorgibt. Dieser Risikofaktor soll durch die erfindungsgemäße Rückmeldefunktion beeinflusst werden, d.h. bei einem hohen Risikofaktor kann im Block 30, 40 eine deutlich stärkere Anpassung der Steigung der Heizkurve ausgeführt werden, als dies für den Fall eines betragsmäßig kleineren Risikofaktors gilt.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage zum Beheizen wenigstens eines Raumes sowie Heizungsanlage
1 . Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizungsanlage zum Beheizen wenigstens eines Raumes umfassend ein Rohrleitungsnetz mit dynamisch veränderlichem Anlagenwiderstand, wenigstens eine Wärmequelle, die das Heizmedium im Rohrleitungsnetz auf eine definierte Vorlauftemperatur erwärmt, und wenigstens eine Umwälzpumpe zur Zirkulation des Heizmediums innerhalb des Rohrleitungsnetzes, wobei eine Heizungssteuerung vorgesehen ist, die die Soll- Vorlauftemperatur in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert bzw. regelt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rückmeldevorrichtung vorgesehen ist, über diese an die Heizungssteuerung ein Feedbacksignal zur erreichten Raumtemperatur übermittelbar ist und die Heizungssteuerung in Abhängigkeit des empfangenen Feedbacksignals eine Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Feedback ausschliesslich die Information enthält, dass die aktuell erzielte Raumtemperatur zu kalt ist, oder das Feedbacksignal ein binäres Signal ist, um die aktuell erzielte Raumtemperatur als zu kalt oder nicht zu kalt bewertet.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldevorrichtung konfiguriert ist, um eine manuelle Eingabe des Feedbacksignals durch den Nutzer zu ermöglichen, und/oder einen Messfühler zur Raumtemperaturmessung umfasst oder mit einem solchen kommunikativ in Verbindung steht, wobei ein Feedbacksignal an die Heizungssteuerung vorzugsweise kommuniziert wird, wenn die durch den Messfühler erfasste Raumtemperatur einen Sollwert unterschreitet. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldevorrichtung ein Smartphone, Tablet oder ein sonstiges externes Kommunikationsgerät mit einer darauf installierten und ausgeführten Applikation zur Eingabe und Übermittelung eines Feedbacksignals an die Heizungssteuerung ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungssteuerung die Vorlauftemperatur unter Berücksichtigung einer Heizkurve steuert, wobei die Heizkurve den Soll-Wert der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters, insbesondere der aktuellen Außentemperatur, definiert. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung des empfangenen Feedbacksignals eine Anpassung der Heizkurve erfolgt, insbesondere eine Anpassung eines Offsetwerts der Heizkurve und/oder eine Anpassung der Steilheit der Heizkurve erfolgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungssteuerung einen einstellbaren Risikofaktor berücksichtigt, wobei der Risikofaktor den Grad einer Anpassung der Soll-Vorlauftemperatur und/oder den Grad einer Anpassung der Heizkurve charakterisiert, wobei bei einem höheren Risikofaktor eine betragsmäßig größere Änderung der Soll-Vorlauftemperatur bzw. Änderung der Steilheit und/oder des Offsetwertes einer Heizkurve möglich ist als bei einem niedrigeren Risikofaktor. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Risikofaktor den zeitlichen Abstand zwischen dem Empfang von zwei Feedbacksignalen und/oder den zeitlichen Abstand zwischen Inbetriebnahme der Heizungsanlage und erstem Feedbacksignal berücksichtigt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des zeitlichen Abstandes bestimmte Zeiträume exkludiert werden, bspw. in Abhängigkeit der aktuellen Tageszeit und/oder der Außentemperatur.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Risikofaktor durch
Risikofaktorneu= Risikofaktorai *(1 +k/Zeitraum) berechnet wird, wobei der Parameter Zeitraum für den zeitlichen Abstand zwischen zwei Feedbacksignalen steht und der Parameter k ein manuell einzustellender Parameter ist.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter k betragsmäßig höher gewählt wird, wenn die Abgabe des Feedbacksignals freiwillig erfolgt und betragsmäßig kleiner gewählt wird, wenn die Abgabe eines Feedbacksignals zu bestimmten Zeitpunkten erforderlich ist.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Anlagenwiderstand ermittelt wird und ein Korrelationswert zwischen aktueller Ist-Vorlauftemperatur und Ist-Anlagenwiderstand bestimmt wird, wobei der Korrelationswert zur Steuerung und/oder Optimierung der Heizkurve verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung und/oder Optimierung der Heizkurve in Abhängigkeit des Risikofaktors erfolgt, der unter Berücksichtigung des Feedbacksignals angepasst wird.
14. Heizungssteuerung zur Steuerung/Regelung einer Heizungsanlage, mit einem Prozessor, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren nach einem der vorstehenden Schritte ausführt. Heizungsanlage mit einer Heizungssteuerung konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Heizungssteuerung in der Wärmequelle und/oder der Umwälzpumpe implementiert ist.
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