NL8503144A - Werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruikstoestellen. - Google Patents

Description

t ' > - 1 -

Werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruiks-toestellen.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruikstoestellen.

Dergelijke werkwijzen zijn bij verwarmingsinstal-laties bekend geworden onder het thema van snel opstoken 5 (opnieuw verwarmen) wanneer bijvoorbeeld vanuit een ketel een centrale verwarmingsinstallatie op een vastgesteld tijdstip, in de regel bij het actief benutten van een woning door de bewoner 1 s morgens bij het opstaan van een eerste verlaagd temperatuursniveau moet worden opge-10 stookt tot een tweede, ten opzichte hiervan hoger temperatuursniveau. Bij het snel opstoken tracht men het tijdstip te vinden, waarop de installatie met betrekking tot haar referentiewaarde op een hoger niveau moet worden geschakeld opdat de regelaar van de verwarmingsinstallatie 15 door het verhogen van de voorlooptemperatuur de gewenste kamertemperatuur op het tevoren bepaalde tijdstip kan waarborgen.

Deze snelle opstookwerkwijzen stuiten evenwel zeer snel op hun grenzen in gevallen, waarin meerdere 20 verbruikstoestellen moeten worden opgestookt en bovendien nog op onderling verschillende temperatuurniveaus en ook op verschillende tijdstippen. Wanneer bijvoorbeeld een circulatiewaterverwarmingstoestel zowel voor het voeden van een gebruikswaterbereider als voor het voeden van een 25 verwarmingsinstallatie nodig is blijft de gebruikelijke verwarming in gebreke, daar bij dergelijke circulatie-verwarmingstoestellen in de regel het verbruikswatercircuit voorrang heeft boven het verwarmingscircuit. Wanneer slechts een voldoende gebruikswatercapaciteit wordt ver-30 langd heeft de warmtebron geen mogelijkheid meer om de aangesloten vertrekken van de centrale verwarming verder te verwarmen tot op het gewenste niveau.

De uitvinding heeft ten doel een werkwijze van de bovenvermelde soort te verschaffen, waarmede ook bij het 35 aanwezig zijn van meerdere verbruikstoestellen het mogelijk is om het tijdstip vast te stellen, waarop de instal- -- 3 · « - 2 - latie moet beginnen met het verder verwarmen tot op een hoger niveau teneinde op de telkens tevoren bepaalde tijdstippen de toereikende temperaturen bij de onderling verschillendeverbruikstoestellen te waarborgen. Deze 5 verbruikstoestellen kunnen worden gevormd door gebruiks-waterbereiders, waterreservoirs, doorstroomverhitters, welke voor sanitair water bestemd zijn, of door verschillende verwarmingscircuits zoals radiator- of convector-circuits alsookvloerverwarmingsdelen. In het uiterste IQ geval zal hierbij kunnen worden gedacht aan een eensgezins-woning, die voorzien is van een groot verbruikswater-reservoir, dat tegen 7.00 uur het gewenste temperatuurs-niveau moet hebben, waarbij verder een deel van de woning, te weten de bewoonde vertrekken om 6.30. uur de gewenste 15 kamertemperatuur moeten hebben en waarbij verder het praktijkdeel van de woning eerst op de openingstijd van de praktijk, dit is zo tegen 9.00 uur, de gewenste kamertemperatuur moet hebben. Wanneer aan het praktijkdeel van de woning nog een afzonderlijke gebruikswaterbereider 20 is toegevoegd, die eerst enige tijd na het openingstijdstip van de praktijk op zijn vroegst in werking moet gaan, worden de omstandigheden nog aanzienlijk gecompliceerder. Verder is na te streven, dat bij een brandstofverwarmde warmtebron een zo ononderbroken mogelijke branderlooptijd 25 zonder uitschakelpauzen wordt verschaft teneinde het rendement optimaal te maken.

Voor het bereiken van deze oogmerken wordt volgens de uitvinding voorzien in een werkwijze voor het verwarmen tot op een hoger niveau van ten minste twee verbruiks- 3Q toestellen vanaf een eerste verlaagd niveau naar een tweede hoger niveau met ten minste éên verwarmingsbron, die alternatief op telkens een verbruikstoestel schakel- baar is, binnen een numeriek vaststelbaar tijdsinterval, aan het begin waarvan de warmtebron wordt ingeschakeld 35 teneinde op een tevoren kiesbaar tijdstip aan de zijde van het verbruikstoestel het hogere temperatuürsniveau te bereiken, welke werkwijze hierdoor wordt gekenmerkt, dat de sommen van de benodigde opwarmtijden van de verbruikstoestellen worden bepaald en dat dit het tijds- 40. interval tussen het tevoren kiesbare tijdstip (Tq, T , T^l . ' / ·'.

\ .. ’» « *· «i .

- 3 - en het inschakeltijdstip (Tx). is.

Verdere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn omschreven in de volgconclusi.es.

De uitvinding zal hieronder nader worden toege-5 licht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvoorbeeld van een centrale verwarmingsinstallatie, waarop de werkwijze volgens de uitvinding is toegepast, is weergegeven. Hierin toont; fig. 1 het schema van een centrale verwarmings-10 installatie, en fig. 2 een aantal tijdsdiagrammen.

Een centrale verwarmingsinstallatie, die in fig.

1 in haar geheel met het verwijzingscijfer 1 is aangeduid, bevat een warmtebron 2 in de vorm van een circulatie-15 waterverwarmingstoestel of een met gas of olie gestookte ketel of een elektrisch doorloopverwarmingstoestel, respectievelijk een warmtebron, waarop meerdere verbruiks-toestellen 3, resp. 4 aansluitbaar zijn. Men dient hieronder te verstaan, dat telkens slechts een enkel gebruiks-20 toestel van een groot aantal eventueel aanwezige ver- bruikstoestellen wordt verbonden met de warmtebron. Hiertoe is de warmtebron voorzien van een warmtewisselaar 5, die binnen een verbrandingskamer 6 is geplaatst, waarop een afvoergasleiding 7 is aangesloten, waarin een gas-25 afvoerventilator 8 is aangebracht, die wordt aangedreven door een motor 9, waaraan via een leiding 11 vanuit een besturingseenheid 10 elektrische energie wordt toegevoerd.

De warmtewisselaar 5 is verbonden met een van een voor-looptemperatuurtaster 12 voorziene voorloopleiding 13, 30 die gaat naar een ingang van een meerwegsomschakelklep 14.

In het gegeven uitvoeringsvoorbeeld bestaat de meerwegs-klep uit een driewegsklep, die in afhankelijkheid van een regelmotor 15 verbindbaar is met een uitlaat 16 of met een andere uitlaat 17. De ene uitgang 16 gaat via een 35 leiding 18 naar een gebruikswateraccumulator 19, die het verbruikstoestel 4 vormt. De gebruikswateraccumulator 19 is voorzien van een warmtewisselaarpijpslang 20, die de inhoud van de accumulator verwarmt tot een hoger niveau, welke accumulatorinhoud via een tapwaterleiding 40 21 aanvulbaar is vanuit het koudwaternet en waaraan het -4.- warme water via een tapleiding 22, waarin een tapklep 23 is aangebraclit, kan worden af gevoerd. In plaats van ëën verbruikswaterbereider 19 kunnen ook meerdere verbruiks-wateraccumulatoren aanwezig zijn, die op de meest uiteen-5 lopende momentele temperaturen kunnen liggen en op verschillende tijdstippen moeten worden verwarmd tot op de meest verschillende referentietemperaturen.

Als tweede verbruikstoestel 3 is een radiatorenkring 24 aanwezig, die via een leiding 25 met de tweede 10 uitlaat 17 en via een terugloopleiding 26 met de terugvoer-zijde van de gebruikswateraccumulator 19 is verbonden, waarbij de gemeenschappelijke terugvoerleiding van beide onder invoeging van een circulatiepomp 28, die voorzien is van een motor 27, zijn verbonden met de warmtewisselaar 15 5.

De voorlooptemperatuurtaster 12 is via een leiding 29 en de pompmotor via een leiding 30 verbonden met de besturingsinrichting 10. Verder is de aandrijfmotor 15 van de meerwegsklep 14 via een leiding 31 en een aan de 20 inhoud van de verbruikswateraccumulator blootgestelde temperatuurtaster 32 via een leiding 33 verbonden met de besturingsinrichting.

De warmtewisselaar 5 wordt verwarmd door de afvoer-gassen van een gasbrander 34, die gevoed wordt vanuit een 25 van een gasklep 35 voorziene gasleiding 36, waarbij de magneetklep 35 in puls/pauze-bedrijf zonder variatie van de doorlaat werkt en geregeld wordt door een elektromagneet 37, die via een regelleiding 38 is verbonden met de besturingsinrichting, die per verbruikstoestel een 30 referentietemperatuurgever 39, resp. 40 bevat. Verder is een tijdblok 41 aanwezig.

Bij een olieketel is een corresponderende olie— brander 34 aangebracht, terwijl bij de keuze van een elektrische doorloopverhitter in plaats van de brander 34 35 ëën of meer elektrische verwarmingslichamen zijn aangebracht, die via schakelaars kunnen worden aangelegd aan een voedingsnet. In het geval van een absorptiewarmtepomp geven de condensor, resp. absorbeerinrichting of tempera-tuurwisselaar warmte af aan de warmtewisselaar 5 en in 40 het geval van een compressiewarmtepomp enkel de - 5 - condensor.

Hierbij moet worden opgemerkt, dat het principe volgens de uitvinding ook voor het koelen van één of meer verbruikstoestellen toepassing kan vinden en in dit geval 5 stelt de warmtewisselaar 5 het deel van een verdamper van een absorptie- of compressiekoelinstallatïe voor.

Hieronder volgt een uiteenzetting van de werkingswijze van de uitvinding, waarbij verondersteld wordt, dat de installatie zich bevindt op een verlaagd temperatuurs-10 niveau, bijvoorbeeld gedurende de nacht en dat op een tevoren bepaald tijdstip Tq één of meer van de door de radiatoren 24 verwarmde vertrekken een bepaalde kamer-temperatuurreferentiewaarde moet waarborgen. Verder is zorggedragen, dat op een hetzij met het tijdstip Tq 15 overeenkomend tijdstip, hetzij op een vroeger of lager ander tijdstip T^ de inhoud van de gebruikswateraccumulator 19 op een referentiewaarde-temperatuursniveau moet liggen, dat met zekerheid afwijkt van het referentiewaarde— temperatuursniveau van de radiatoren, respectievelijk de 20 vertrekken. Hierbij is het van belang, dat de energie-hoeveelheden, die zowel aan het radiatorencircuit als aan de verbruikswateraccumulator zijn toe te voeren, zich van elkaar zullen onderscheiden. Zij hangen enerzijds af van de warmtevolumes van de verbruikstoestellen en ander-25 zijds van de optredende momentele temperaturen aan het begin van de verwarming tot een hoger niveau. Verder wordt verondersteld, dat er nog een derde verbruikstoestel is, namelijk een vloerverwarmingsinstallatie, bijvoorbeeld in een beroepsmatig gebruikt deel van het gebouw, welke 30 installatie eerst op een nog verder verwijderd gelegen tijdstip T2 van een eerste 'laag temperatuursniveau zoals bij de beide andereverbruiksinrichtingen is te verwarmen tot een op het tijdstip vereist hoge temperatuursniveau.

In het geval van een koeling treden omgekeerde 35 omstandigheden op. Hierbij zijn in de regel op bepaalde van elkaar verschillende tijdstippen koelvermogens aangegeven, waarmede bepaalde gebruikstoestellen tot een lager niveau tot een lager niveau te koelen zijn. Ook een gemengde toepassing van de uitvinding is mogelijk, name-40 lijk wanneer enige van de verbruikstoestellen tot een - 6 - hoger niveau moeten worden verwarmd, terwijl andere daarentegen tot een lager niveau moeten worden gekoeld.

Dit zou in het bijzonder mogelijk zijn met een warmtepomp, die via haar verdamper enerzijds een verbruikstoe-5 stel kan koelen, terwijl anderzijds de andere verbruiks-toestellen via de condensor en eventueel de absorbeer-inrichting zijn te verwarmen tot een hoger niveau.

Van belang is nog, dat de besturingsinrichting 10 een microprocessor bevat, die in staat is om in haar 10 geheugendeel aanwezige opwarmtijden te merken en weer ter beschikking te stellen aan de rekeneenheid, in het bijzonder in samenhang met voor deze tijden geldende temperatuurverschillen tussen de momentele beginwaarde en de latere referentiewaarde.

15 " De werkingswijze volgens de uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van fig. 2. Hierin toont het eerste diagram een referentiewaardetemperatuurs-kromme 50, die bestaat uit een op een lager niveau gelegen eerste tak 51 en op een verhoogd temperatuursniveau 20 gelegen tweede tak, waarbij de kromme op het tijdstip Tq van een gegeven ordinaatwaarde op een andere ordinaat-waarde springt. Hieraan ligt de eis ten grondslag, dat een kamertemperatuurreferentiewaarde van een eerste niveau v R-ref 1 op het tijdstip Tq moet worden gebracht 25 op een tweede hoger gelegen niveau v R-ref 2. Hiertoe is het nodig om aan de verwarmingslichamen van de verwarmingsinstallatie een bepaalde energiehoeveelheid toe te voeren, die bij bekend vermogen van de warmtebron die eventueel ook door de rekeneenheid empirisch kan 30 worden bepaald, in een tijd kan worden uitgedrukt. De toe te voeren warmtehoeveelheid kan bij bekende momentele temperatuur en gewenste referentietemperatuur, alsmede bekende waterinhoud van de verwarming en bekende warmtebron volgens de verderop vermelde formule (11 worden bepaald.

35 Daar alle waarden behalve de tijd bekend zijn, kan de tijd worden uitgerekend en in overeenstemming met de tijd is in het diagram 53 een bepaald blok 53 toe te voegen.

Verder wordt verondersteld, dat de verbruikswater-40 bereider 19 van een lager eerste temperatuurreferentie- - 7 - niveau ν BW 1, overeenkomende met de kromme-tak 54 op het tijdstip T2 *&oet worden omhoog gebracht tot een hoger temperatuurreferentieniveau v BW 2, hetwelk overeenkomt met de kromme-tak 55. Ook hierbij is onder gebruikmaking 5 van de later vermelde formule (11 de tijd berekenbaar, die bij een bekend vermogen van de warmtebron met het overwinnen van de temperatuursprong moet worden toegepast.

De bijbehorende tijd kan als blok 56 worden voorgeschakeld aan het blok 53. Daar de vloerverwarmingsinstallatie 10 eerst op het laatst optredende tijdstip T2 van het eerste temperatuurreferentieniveau v FB 1 overeenkomstig de kromme-tak 62 op het hoger gelegen temperatuurreferentieniveau v FB 2 overeenkomstig de kromme-as 63 moet worden omhoog gebracht, kan ook hier een tijdblok 56 worden 15 berekend, dat vóór het tijdstip T2 moet liggen evenals de beide andere blokken 54 en 56 vóór de betreffende gewenste tijdstippen Tq en moeten liggen.

Het is nu mogelijk om bijvoorbeeld het blok 56 op een afstand vóór het blok 53 te plaatsen, terwijl 20 verder beide blokken ook kunnen worden verwisseld. Het blok 57 moet alleen vóór het tijdstip T2 liggen en kan op een afstand van één van de blokken 53 en 56 liggen.

Het is uiteraard zo zinvol mogelijk om de afzonderlijke blokken zo dicht mogelijk bij de bijbehorende tijd-25 stippen Tq, t en T2 te plaatsen, doch anderzijds is het bij met brandstof gestookte warmtebronnen zinvol om zoveel mogelijk een doorlopende werking van de warmtebron te bereiken en deze liever uitsluitend door het veranderen van de meerwegsklep bij doorlopende toestand 30 op het andere verbruikstoestel te schakelen. In zoverre zou een blokvorming zoals weergegeven bij de brander 58 kunnen worden verschaft.

Voor het geval, dat het ene of andere verbruikstoestel evenwel niet in staat is om een warmtehoeveel-35 heid volgens één van de weergegeven blokken 53, 56 of 57 aan te nemen, kunnen de blokken in elkaar geschoven worden, waarbij de warmtebron doorlopen kan. Een derge-lijke mogelijkheid is bij de blokken van de kromme 59 voorgesteld, waarbij het blok 56 is opgesplitst in twee 40 deelblokken 60 en 61, die tezamen corresponderen met - 8 - de warmte-energie-inhoud van het blok 56. Door dit opsplitsen wordt bereikt, dat de gewenste opwarming van de verbruikswaterbereider zo dicht mogelijk bij het tijdstip wordt geplaatst. Het blijkt namelijk, dat tussen 5 de tijdstippen Tq en nog plaatsruimte is, die kan worden benut voor het verwarmen van de verbruikswaterbereider. Enkel het tot een hoger niveau verwarmen van de verwarmingsinstallatie moet op het tijdstip TQ beëindigd zijn.

10 Door middel van de in de besturingsinrichting 10 aanwezige microprocessor is het nu mogelijk om met behulp van de corresponderende programmering de verwar-mingstijden zo in te stellen, dat zij enerzijds zo veel mogelijk samenhangende blokken hebben en dat anderzijds 15 de blokken, respectievelijk deelblokken zodanig worden geplaatst, dat telkens op de gewenste tijdstippen de gewenste opwarmperioden beëindigd zijn en dat later optredende opwarmperioden ook zo laat mogelijk pas verwezenlijkt worden.

20 Voor het bepalen van de energiehoeveelheden, die aan de afzonderlijke verbruikstoestellen zijn toe te voeren, kunnen door middel van de aanwezige temperatuur-tasters, bijvoorbeeld 32, 13, bij een niet nader weergegeven kamertemperatuurtaster de energiehoeveelheden worden 25 bepaald met behulp van de vergelijking (1) (li vol Q - t . C . ( v ref - v mom! waarbij Q de warmtepomp, vol. het op te warmen volume, vmom uitga-ngstemperetuur / vref de eindtemperatuur, 30 c de soortelijke warmte en t de tijd voorstellen. Het is ook mogelijk of in aanvulling hierop mogelijk om de stuurinrichting 10 te voorzien van een tijdengeheugen teneinde reeds aanwezige reële tijden voor het bepalen van later nog uit te voeren opwarmtijden te kunnen 35 gebruiken. Aldus kan de besturingsinrichting automatisch optimaal worden gemaakt.

— conclusies -· i > *

Claims (7)

1. Werkwijze voor het verwarmen van ten minste twee verbruikstoestellen van een eerste verlaagd niveau een tweede verhoogd niveau met ten minste één warmtebron, die alternatief op telkens een verbruikstoestel schakel-5 baar is binnen een rekentechnisch bepaalbaar tijdsinterval, aan het begin waarvan de warmtebron wordt ingeschakeld teneinde aan de zijde van het verbruikstoestel op een tevoren kiesbaar tijdstip het verhoogde temperatuursniveau te bereiken, hierdoor gekenmerkt, dat de sommen 10 van de benodigde opwarmtijden van de verbruikstoestellen (3,4} worden bepaald en dat dit de afstand tussen de tevoren kiesbare tijdstippen (Tq, T^, T2) en het inschakel-tijdstip (T } is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, hierdoor g e k e n-15 merkt, dat de opwarmtijd voor de afzonderlijke verbruikstoestellen wordt bepaald volgens de betrekking t = . c . (v - - v l (H NWQ ref mom waarbij vre^ het verhoogde tweede temperatuursniveau, 20 h-et aan uitgang bepaalde eerste verlaagde tempera tuursniveau, vol het op te warmen volume en NWQ het vermogen van de warmtebron en c soortelijke warmte voorstellen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, hierdoor g e k e n-25 merkt, dat de voor voorafgegane opwarmtijden benodigde tijden in een geheugen worden opgeslagen en weer worden benut voor het bepalen van andere opwarmtijden.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 3, hierdoor gekenmerkt, dat de aanwezige uitgangs- 30 temperaturen door middel van de aan de verbruikstoestellen toegevoegde temperatuurtasters worden bepaald.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 4, hierdoor gekenmerkt, dat zij een automatisch • j * - 10 - optimaal wordende werking vertoont.

6. Werkwijze voor het afkoelen van ten minste twee verbruikstoestellen van een eerste verhoogd niveau naar een tweede verlaagd niveau met ten minste één koelbron, 5 die alternatief op telkens een verbruikstoestel schakelbaar is, binnen een rekentechnisch bepaald tijdsinterval, aan het begin waarvan de koelbron wordt ingeschakeld teneinde op een tevoren kiesbaar tijdstip aan de zijde van het verbruikstoestel het verlaagde niveau te bereiken, hierdoor 10 gekenmerkt, dat de som van de benodigde afkoel— tijden van de verbruikstoestellen wordt bepaald en dat dit de afstand tussen het tevoren gekozen tijdstip en het inschakeltijdstip is.

7. Werkwijze voor het opwarmen, respectievelijk 15 afkoelen van ten minste twee verbruikstoestellen van een eerste verlaagd/verhoogd niveau tot een tweede verhoogd, respectievelijk verlaagd niveau met ten minste één warmtebron/koelbron, die alternatief op een op het temperatuursniveau te verhogen en tegelijkertijd op een 20 op het temperatuursniveau te verlagen verbruikstoestel schakelbaar is binnen een rekentechnisch bepaalbaar tijdsinterval, aan het begin waarvan de warmtebron/koelbron wordt ingeschakeld teneinde aan de zijde van het verbruikstoestel op een tevoren kiesbaar tijdstip het ver-25 hoogde/verlaagde niveau te bereiken, hierdoor gekenmerkt, dat de som van de benodigde opwarmtij den/-afkoeltijden van de verbruikstoestellen wordt bepaald en dit de afstand tussen het tevoren kiesbare tijdstip en het inschakeltijdstip is.