ELECTRONIC CIRCUIT TO WORK OUT REFERENCE VALUES

Abstract: 1. An electric circuit for processing desired values, such as the heating curve (outdoor temperature), desired day and night temperatures and, if desired, desired external temperatures, comprising elements for detecting desired values and at least two final control elements, one of which connects and disconnects a heat pump and a fuel-heated or electrically heated heat source to and from a heat-receiving consumer whereas the second final control element controls the desired value for the heat pump which is in operation, characterized by a desired-value limiter (21), which at its inputs receives a change-over value, which depends on the outdoor temperature, and a correcting change-over value, which corresponds to all desired-value detectors (desired values for day and night temperatures and external heating curve), whereas its output is connected to the final control elements (102, 108, 113, 119 and 124), one (102) of which comprises a change-over switch (25) for turning off the heat pump (WP) or the heat source (boiler) and the others (108, 113, 119 and 124) control merely the transmission of the desired-value signal to the controller for the heat pump or the controller for the heat source.

Description: Elektronische Schaltung zum Verarbeiten von Sollwerten Die vorliegende Erfindung geht aus von einer elektronischen Schaltung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, zur Speisung eines Verbrauchers, bei- spielsweise einer Sammelheizung und/oder eines Gebrauchswasser- bereiters, sowohl eine Wärmepumpe als auch eine brennstoffbeheizte Wärmequelle vorzusehen. Bei der Wärmepumpe kann es sicn sowohl um eine Kompressions- wie auch eine Absorptionsoder Resorptionswrmepumpe handeln. Die Kompressionswärmepumpe kann sowohl von einem Verbrennungsmotor als auch von einem Elektromotor betrieben sein. Die Wärmequelle kann ihrerrseits aus einem bas- ocer ölbeheizten Kessel bzw. Umlaufwasserheizer bestehen. ei solchen sogenannten bivalenten Systemen ist es relativ schwerig, die Grenztemperatur zu finaen, bis zu der einer seits ein Wärmepumpenbetrieb ohne weiteres möglich ist und ab welcher andererseits ein ausschliesslicher Betrieb der Wär- meouelle zweckmässig ist. Als zusätzliche Schwierigkeit tritt hierbei noch in Erscheinung, dass diese Grenztemperatur nicht nur aussentemperaturbhängig ist, sondern vom System und dessen Arbeit zusätzlich abhängt. Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltung zu schaffen, bei der sowohl das Umschalten vom Wärmepumpenbetrieb auf Kesselbetrieb in beiden Richtungen möglich ist unc bei der nur die Sollwerte bzw. Cie Stellgrössen auf den Wärmepumpen- bzw. Kesselregler durch- geschaltet werden, die für den gerade angewählten Betrieb notwendig sind. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäss mit an kennzeichnenden Ierkmalen des Hauptanspruchs. Weitere besonders vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins und zwei näher erläutert. Es bedeuten Figur eins ein Blocsschaltbild der elektronischen Schaltung und Figur zwei die wesentlichen Details aus dem Block schaltbild. In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugseeichen jeweils die gleichen Einzelheiten. Die elektronische Schaltung gemäss Figur eins weist eine Schaltuhr 1 auf, die über eine Leitung 2 mit einem Umschalter 3 verbunden ist und diesen nur zwischen zwei Kontakten 4 oder 5 schalten kann. Der Kontakt 4 ist mit einem internen Tag Sollwertgeber 6, der Kontakt 5 mit einem internen S5acht-Soll- wertgeber 7 verbunden. Der Kontakt 3 ist seinerseits mit einem Eingang 8 eines Soll wert-'reùmformers 9 verbunden. Weitere Eingänge dieses Soll Istwert-Messumformers 9 sind über,eine Leitung 1C ein AuBentempe- raturfühler, über eine Leitung 12 ein externer Sollwertgeber 13 und über eine Leitung 14 ein weiterer externer Sollwertgeber in Form eines Raumtemperaturfühlers 15. Ein Ausgang 16 des Sollwert-Messumformers ist auf einen Ein gng eines Sollwertbilders 17 geschaltet, dessen weiterer Eingang 18 mit einem Heizwert-Kurvengeber 19 verbunden ist. Ein Ausgang 20 des Sollwertbilders 17 ist mit einem Eingang eines Sollwertbegrenzers 21 verbunden, auf dessen weiteren Eingang 22 ein Maximal-Sollwertgeber 23 für den Wärmepumpewer geschaltet ist. Ein Ausgang 24 des Sollwertbegrenzers ist auf einen Umschalter 25 - vergleiche Figur zwei - für die Umschaltung vom Wärmepumpen- auf Kesselbetrieb geführt. Der Ausgang 20 ist über eine Leitung 26 mit Eingängen 27 eines Mischerreglers 28 und einem Eingang 29 für einen Wärmepumpen-Zweipunktregler 30 verbunden. Weiterhin führt die Leitur.g 26 zu einem Eingang 31 eines Sollwert-Minimumbegrenzers 32, dessen Ausgang einen Eingang 33 eines Kesselzweipunktreglers 34 bildet. Ein Vorlauftemperaturfühler 35 ist über eine Leitung 36 auf einen Eingang eines Istwert-Messumformers 37 geschaltet, dessen weiterer Eingang 38 von einer Rücklauftemperaturfühler 39 beaufschlagt ist. Ein Ausgang 40 des Istwert-Messumformers ist sit Eingängen 41 des Mischerreglers 28 und 42 des Wärme- p---en-Zweipunktreglers 30 verbunden. Ei weiterer Sollwertgeber 43 ist für die Minimal-Kesseltem- peratur vorgesehen, sein Ausgang 44 bildet einen Eingang des Sollert-Minimumbegrenzers 32. Ein Kesseltemperaturfühler 45 bildet einen Eingang 46 eines w tcren Istwert-Messumformers 47, der über einen Eingang 48 o. einem Offsetgeber 49 beaufschlagt ist. Ein Ausgang 50 des Istwert-Messumformers 47 bildet einen Eingang des Kesselzweipunktreglers 34. Der Mischrregler 28 besitzt zwei Stelleitungen 51 und 52, der Wärmepumpen-Zweipunktregler weist eine Ausgangsstelleitung'53 und der Kessel-Zweipunktregler eine Ausgangstellei- tung 54 auf. Aus der Figur zwei geht der Schaltplan des Blockschaltbildes detaillierter hervor. Veränderungen bezüglich des Blockschaltbildes sind insoweit vorgenommen worden, als dass der Rücklauffühler 39 ersatzlos entfallen ist. Weiterhin ist der externe Sollwertgeber mit die Raumtemperaturfühler 15 entfallen. Es zeigt sich, dass gemäss Figur zwei sämtliche Istwertgeber wie Kesselfühler 45, Vorlauftemperaturfühler 35, Aussentempera- turfühler 11 als temperaturabhängige Widerstände in Form von NTC-Widerständen ausgebildet sind. Sämtliche Sollwert geber wie 6, 7, 13, 23, 19 sind als einstellbare Potentiometer ausgebildet. Ausgehend von einer Betriebsspannung UB, deren positiver Pol an einer Leitung 61 und deren negativer Pol an einer Leitung 62 anliegen, sind die beiden Leitungen 61 und 62 über zueinander parallelliegenden Widerstandszweige 63, 64, 65, 66, 67 und 68 miteinanaer verbunden. Im Zweig 63 liegt der Maxi- mal-Sollwertgeber 23 in Form des bereits erwähnten Potentiome- ters, dessen Schleifer die Leitung 22 bildet. Im Zuge des Zweiges 64 sInd zwei Festwertwiderstände 69 und 70 vorgesehen, wobei der Verbindungspunkt 71 beider einen Eingang 72 eines Operationsverstärkers 73 bildet. Der Ausgang dieses Opera tionsverstärkers ist der Ausgang 20 und gleichermassen der Eingang des Sollwertbegrenzers 21. Im Zweig 66 liegt ein Widerstand 74, der mit dem Fusspunkt des Umschalters 3 verbunden ist. Der Umschalter liegt entweder auf dem Kontakt 4 oder 5, so dass sich der Zweig 66 ent- weder über den Sollwertgeber 6 oder den Sollwertgeber 7 zu: Zweig 62 fortsetzt. Im Zuge des Zweiges 67 ist ein Festwertwiderstand 75 vorgesehen, der mit dem externen Sollwertgeber Widerstand 13 in Serie liegt. Ein Verbindungspunkt zwischen beiden Widerständen 76 ist über eine Leitung 77 mit einet Kontakt 78 verbunden. Ein weiterer Kontakt 79 ist mit dem Fu±punkt des Kontaktes 3 verbunden. Von den Kontakten 78 und 79 kann über einen Umschalter 80 jeweils einer auf eine Leitung 81 geschaltet werden, in der ein Widerstand 82 liegt unc die zu einer Verzweigung 83 führt. Voc dem Verzweigungspunkt 83 geht eine Leitung 84 über den Heizkurven-Sollwertgeber 19 zum Ausgang 20. Eine weitere Leitung 85 führt zu einem Eingang 86 des Operationsverstärkers 73. Der Eingang 86 ist über einen Festwertwiderstand 87 mit einer Leitung 88 verbunden, die zu einem Verzweigungspunkt 89 führt. Der VerzBei- gungspunkt 89 ist über einen Festwertwiderstanc 90 mit der Leitung 61 und über den Aussentemperaturfühler 11 mit der Lei- tung 62 verbunden. Über eine Leitung 91 ist die Leitung 88 mit einem weiteren Eingang 92 des Wärmepumpen-Zweipunktreg- lers 30 verbunden. Eine Stelleitung 93 führt vom Ausgang des Wärmepumpen-Zweipunktreglers 30 zum Sollwertbegrenzer 21. Die Leitung 62 ist über eine Leitung 94 mit den einen Anschlüssen der beiden Istwertgeber 35 und 45 verbunden. Der Istwertgeber 45 ist mit einem Verzweigungspunkt 95 verbunden, von dem eine Leitung 96 über einen Festwertwiderstand 97 mit einem Verzweigungspunkt 98 verbunden ist. Der Verzweigungspunkt 98 führt über einen Festwertwiderstand 99 zu einem weiteren Verzweigungspunkt 100, der unmittelbar mit dem anderen Anschluss des Istwert-Gebers 35 verbunden ist. Der Verzweigungspunkt 95 ist über eine Leitung 101, die dem Ausgang des nicht weiter aargestellten Messwertumformers 47 entspricht, mit de einen Eingang des Kessel-Zweipunktreglers 34 verbunden. Der Verzweigungspunkt 100 entspricht dem Ausgang 40. In der Ausgangsleitung 24 des Scllwert-Eegrenzers 21 liegt ein von einer Spule 102 betätigter Umschalter 25, dessen rza±- punkt über eine Leitung 103 mit einer Netzklemme R verbunden ist. Der eine Kontakt des Umschalters 25, 104 ist über eine Leitung 105 mit einem Eingang 106 eines nicht weiter dargestellten Mischermotors verbunden, bei Stromspannungsbeaufschlagung des Eingangs 106 läuft der Nischer in seine Geschlossen-Stellung. Das bedeutet, dass der Kessel von der Sainelhei- zungsanlage getrennt wird. Der Kontakt 104 ist über einen weiteren Kontakt 107 geführt, der von einer Spule 108 betätigbar ist, die dem Ausgang 53 zugeordnet ist. Bei dem Kontakt 107 handelt es sich um einen Arbeitskontakt. Die an ihn auf der anderen Seite angeschlossene Leitung 109 bewirkt beim Spannungsbeaufschlagen ein Inbetriebgehen der Wärmepumpe. Wärmepumpe bzw. Kessel werden über Puls-Pausen-Signale auf den Leitungen 109 bzw. 125 als Funktion der Soll-Ist-Vergleiche gesteuert. Der andere Kontakt 110 des Umschalters 25 ist mit einer Lei tng 111 verbunden, die zu einem Fusspunkt eines Kontaktes 112 führt. Dieser Kontakt ist einer Magnetspule 113 zuOeord- net, die vom Ausgang 51 des Mischerreglers 28 abhängig ist. Der eine Kontakt 114 des Kontaktes 112 führt zu einem vin- gang 115, der den bereits erwähnten Mischermotor beaufschla±t. erscheint auf dem Eingang 115 Spannung, so läuft der Motor entgegengesetzt zu der Richtung an, die de -ingang 106 zu geordnet ist, das heIsst, der Mischer geht in Offen-Stellung. Das bedeutet, dass der Kessel mit der Heizungsanlage mehr oder minder verbunden ist. Der andere Kontakt 116 des Kontaktes 112 führt über eine Leitung 117 zu einem Fusspunkt 118 eines weiteren Kontaktes, der von einer Magnetspule 119 beherrscht ist, die dem Ausgang 52 zugeordnet ist. Bei diesem Kontakt handelt es sich gleichermassen um einen Arbeitskontakt. Das Gegenstück 120 des Arbeitskontaktes ist mit einer Leitung 121 verbunden, die sowohl mit der Leitung 105 als auch mit dem Eingang 106 verbunden ist. Die Leitung 111 ist mit einer Leitung 122 verbunden, die über einen Arbeitskontakt 123 geführt ist. Dieser Arbeitskontakt hängt von einer weiteren Magnetspule 124 ab, die dem Ausgang 54 zugeordnet ist. Der Arbeitskontakt 123 ist an eine Eingangsleitung 125 angeschaltet, die dem Kessel zugeordnet ist. Bei Spannungsbeaufschlagung des Eingangs 125 geht der Kessel in Betrieb. Bei der Fanktionsbeschreibung der Ausführungsbeispiele gemäss Figuren eins und zwei wird von einer Aussentemperatur von + 10 Grad C ausgegangen, so dass bei diesem Betriebszustand eine ausschliessliche Speisung des als Radiatorheizung ausge bildeten Verbrauchers durch die Wärmepumpe stattfindet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Umschalttemperatur vo Wärmepumpenbetrieb auf Kesselbetrieb entsprechend dem zum Einsatz kommenden Kältemittel bei + 3 Grad C liegt. Die Vor lauftemperatur für den Tagwert sei als Solltemperatur von = Grad G angenommen. Weiterhin sei angenommen, dass eine Um- schaltung vom 'ärmepumpen- auf Kesselbetrieb unabhängig vom. Absolutwert der Aussentemperatur bei einem Sollwert von 55 Grad C in der Vorlaufleitung stattfindet, wobei höheren Temperaturwerten der Kesselbetrieb zugeordnet ist. Liegt, was meistens der Fall ist, der Nachttemperatur-Sollwert unter dem Tagttemperatur-Sollwert, so wirkt sich das beim Wärmepumpenbetrieb nicht aus. Es ist aber durchaus möglich, dass die Umschalttemperatur in ihrem Wert zwischen dem Tag- und dem Nacht temperatursollwert liegt, dann muss unabhängig von der Aussen temperatur bei dem niedrigen Nachsollwert die Wärmepumpe und bei dem höheren Tagsollwert der Kessel arbeiten. Fällt nunmehr unter den beschriebenen Eingangsvoraussetzungen die Aussentemperatur, so steigt aufgrund der Heizkurvenzuord- nung des Vorlauftemperaturwertes der Sollwert am Ausgang 20 an. Überschreitet dieser Sollwert den am Maximal-Sollwert- geber 23 eingestellten Sollwert, im angenommenen Beispiel also 55 Grad, so geht die Wärmepumpe ausser Betrieb. Das kommt daher, dar. der Ausgang 24 des Sollwertbegrenzers 21 stromführend wird und der Umschalter 25 von der ltiagnetspule 102 beaufschlagt wird. Somit ist R über die Leitung 103 mit 110 verbunden, das bedeutet, dass R auf der Leitung 122 ansteht. Das bedeutet aber weiterhin, dass je nach Stellung des Dreipunktreglers 28 entweder der Kontakt 114 oder Kontakt 116 oder keiner von beiden vo Fusspunkt 112 angesteuert ist. Der Mischer bewgt sich über die Leitungen 106 und 115 entweder in Auf- oder Schliessrichtung oder bleibt stehen. Die Sollwerte werden im Mischerregler über die Leitung 26 parallel vorgegeben. Somit arbeitet cer Kessel mit einer normalen Kesselvorlauftemperatur Regelung. Die Wärmepumpe ist ausgeschaltet, der Wärmepumpen Regler ist wirkungslos. Fällt die Aussentemperatur weiter, sc ändert sich an diesem beschriebenen Betriebszustand nichts. Steigt die Aussentemperatur hingegen, so wird nach Erreichen des maximalen Wärmepumpen-Sollwertes der Kessel abgeschaltet und die Wärmepumpe in Betrieb geschaltet. Dieser Zustand kann nicht nur über steigende Aussentemperatur, sondern auch huber einen fallenden Sollwert erreicht werden, beispielsweise nach Wirksamwerden ces für die Nach geltenden Sollwertes. Wenn der Kessel abgeschaltet wird, geht der Umschalter 25 wieder in die dargestellte Lage zurück, das heisst, dass der Mischer-Dreipunktregler wirkungslos geschaltet ist. Das bedeutet aber, dass die vorgegebenen Sollwerte über die Leitung 29 dem Wärmepumpen-Zweipunktregler 30 aufgeschaltet werden, der somit seine Magnetspule 108 betätigt und den Kontakt 107 auf Schlie ssen schaltet. Somit liegt R an der Wärmepumpe an, die in Betrieb gehen kann. Die eigentliche Wärmepumpenregelung, wie Druck des Kompressors, Durchsatz von Kältemittel usw., sind Gegenstana eigener Regelkreise im Internen der Wärmepumpe. In jedem Fall ist es zweckmässig, die Wärmepumpe unabhängig von den gerade eingestellten Sollwerten bei einem bestimmten Istwert der Aussentemperatur abschalten zu lassen, weil bei Unterschreiten einer bestimmten Aussentemperatur eine gewinn bringende Funktion der Wärmepumpe nicht mehr gewährleistet ist. Das kann über die Leitung 91 und den dritten Eingang 2 des Wärmepumpenreglers erreicht werden. In diesem Falle resultiert auch ein Ausgangssignal auf der Leitung 93, so dass der Slaximal-Sollwert-Geber entsprechend beaufschlagt wird.

Claims: Ansprüche 1. Elektrische Schaltung zum Verarbeiten von Sollwer Ten - wie Heizkurve (Aussentemperatur), Tag- und Nachtsollwert und gegebenenfalls externer Sollwert mit Sollwerterfassungsgliedern und wenigstens zwei Stellgliedern, von denen eines eine Wärmepumpe und eine brennstoff- bzw. strombeheizte Wärmequelle an einen wärmeaufnehmenden Verbraucher an- und ab schaltet und deren zweites den Sollwert für die In Betrieb befindliche Wärmequelle führt, gekenn- zeichnet durch einen Vergleicher (21), dessen Ein gänge einmal ein Umschaltreferenzwert und zum zwei en ein Umschaltreferenzwert entsprechend aller Sollwerterfassungsglieder zugeführt ist und dessen Ausgang mit den Stellgliedern (102, 108, 113, 119 und 124) verbunden ist, wovon eines (102) einen Umschalter (25) für d Anschalten der Wärmepumpe (M'P) bzw. der Wärmequelle (Kessel), die anderen (108, 113, 119 und 124) nur den Sollwert für den Wärmepumpen-Regler bzw. den Wärmequellen-Regler durchschaltet. 2. Elektrische Schaltung nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequellen-Regler aus einer Parallelschaltung eines Mischer- bzw. Kessel reglers besteht. 3. Elektrische Schaltung nach Anspruch eins oder zwei, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertspannungen über Serienwiderstände parallel an einem Eingang eines dem Vergleicher vorgeschalteten Summatlons- gliedes anliegen. 4. Elektrische Schaltung nach Ansprüche eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungsscha- tung für den Umschalter von Wärmepumpen auf Wärme- quellenbetrieb vorgesehen ist. 5. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche eis bis vier, dadurch gekennzeichnet, dass die hunentem- peratur direkt auf den Wärmepumpen-Regler geführt ist, um bei einer bestimmten Aussentemperatur die Wärmepumpe abzuschalten.

Inventors: TAAG, JURGEN, Taag, Jürgen
Applicants: COFRABEL N.V., JOH. VAILLANT GMBH U. CO., SCHONEWELLE B.V., VAILLANT GES.M.B.H, VAILLANT GMBH, VAILLANT LTD., VAILLANT S.A.R.L
Application year: 1981
Main classification: G05D23
IPC codes: G05D23