METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A HEATING SYSTEM

Abstract: 1. A method for the operation of a heating system possessing radiators (2), through which a heat carrying medium flows, a heat pump (1), an additional heat source (7) which is connected in dependence upon the actual temperature value of the heat carrying medium, and a regulating device (10), wherein the connection of the additional heat source (7) in dependence upon the result of a heat output balance of required heat output and the maximal heat output of the heat pump (1) is only effected if, for a running heat pump (1) the actual temperature value (theta VI ) of the heat carrying medium falls below the lower limit value (theta 1 ) of a tolerance band (T) which contains the time-variable theoretical temperature value (theta VS ) of the heat carrying medium, and does not rise above it again within a transit time interval (tau BIV ), whose start coincides with the time of the undershooting of the lower limit value (theta 1 ), and does not have a minimum temperature rise (DELTA theta 0 ) at the end of the transit time interval (tau BIV ) relative to the actual temperature value (theta VIA ) at the start of the transit time interval (tau BIV ).

Description: Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage und Anord nung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, die von einem Wärmeträger durchströmte Heizkörper, eine Wärmepumpe sowie eine in Abhängigkeit von einem Temperaturkriterium zuschaltbare Zusatzwärmequelle und eine Regeleinrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Regeleinrichtung einen Heizungsregler, eine Airärmepumpensteuerungaeine Steuerung für die Zus atzwärme quelle sowie einen Bivalenzumschalter aufweist, in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal die Zusatzwärmequelle ein- oder ausgeschaltet wird, und wobei der Heizungsregler aus Temperaturmesswerten den Temperatursollwert des Wärmeträgers ermittelt und Stellsignale zur Sollwert-Istwertangleichung abgibt. Ein solches Verfahren sowie eine derartige Anordnung sind im Heizungsanlagenbau bekannt. Mit fallender Aussentemperatur sinkt die Wärmeleistung einer Wärmepumpe, insbesondere bei Luft-Wasser-Wärmepum- pen, bei denen als Wärmereservoir die Umgebungsluft genutzt wird. Die erforderliche Wärmeleistung des durch die Heizungsanlage zu erwärmenden Gebäudes steigt jedoch mit fallender Aussentemperatur an. Unterhalb einer kritischen Aussentemperatur kann daher die Wärmepumpe die erforderliche Wärmeleistung nicht mehr alleine aufbringen. Aus diesem Grund weisen solche Heizungsanlagen eine zuschaltbare Zus atzwärme quelle zumeist in Form eines Heizkessels auf, die dann zur Unterstützung der Wärmepumpe im Parallelbetrieb, d.h. zusätzlich zur Wärmepumpe in Betrieb gesetzt wird. Die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle erfolgt bei den bisher bekannten Heizungsanlagen bei Unterschreitung einer festen Aussentemperatur, der sogenannten Bivalenztemperatur, für die üblicherweise ein Wert von etwa 30C gewählt ist. Diese feste Bivalenztemperatur ist naturgemäss etwas höher gewählt,als bei normalen Witterungsbedingungen erforderlich ist, um auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen, also beispielsweise bei starkem Wind und bedecktem Himmel, die erforderliche Erwärmung des Gebäudes sicherzustellen. Die erforderliche Wärmeleistung eines Gebäudes hängt jedoch ganz erheblich von dem Gebäude selbst und von der Witterung ab. So könnte beispielsweise für ein Gebäude aus hochisolierten Werkstoffen oder in sehr windgeschützter Lage die Bivalenztemperatur niedriger gewählt werden, da unter diesen Umständen die Wärmepumpe auch bei niedrigeren Aussentemperaturwerten die erforderliche Wärmeleistung aufzubringen vermag. Auch wird beispielsweise bei einer geringfügigen Unterschreitung der Bivalenztemperatur bereits der Heizkessel in Betrieb gesetzt, unabhängig davon, ob nicht vielleicht durch kräftige Sonneneinstrahlung die erforderliche Wärmeleistung durch die Wärmepumpe noch allein aufgebracht werden kann. Dieses starre Temperaturkriterium in Form der unveränderlichen Bivalenztemperatur führt also dazu, dass die Zusatzwärmequelle zu früh und zu häufig in Betrieb genommen wird, was zu einer EnergieVergeudung durch die Zusatzwärmequelle führt. Der Erfindung liegt als erste Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle erst dann erfolgt, wenn die erforderliche Wärmeleistung tatsächlich von der Wärmepumpe allein nicht mehr aufgebracht werden kann. Ferner liegt der Erfindung als zweite Aufgabe zugrunde,eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle erst dann veranlasst, wenn die Wärmepumpe tatsächlich nicht mehr in der Lage ist, die erforderliche Wärmeleistung aufzubringen. Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Wärmeleistungsbilanz aus geforderter Wärmeleistung und maximaler Wärmeleistung der Wärmepumpe erfolgt, wobei als Temperaturkriterium der zeitliche Verlauf der Isttemperatur des Wärmeträgers innerhalb einer Laufzeitspanne in Relation zum Temperatursollwert und bei Ablauf der Laufzeitspanne in Relation zu einem Mindesttemperaturanstieg gewählt ist. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle erst dann erfolgt, wenn bei laufender Wärmepumpe der Temperaturistwert des Wärmeträgers den unteren Grenzwert eines den zeitlich variablen Temperatursollwert des Wärmeträgers beinhaltenden Toleranzbandes unterschreitet und innerhalb einer Laufzeitspanne, deren Beginn mit dem Zeitpunkt der Unterschreitung des unteren Grenzwertes zusammenfällt, nicht wieder überschreitet und am Ende der Laufzeitspanne gegenüber dem Temperaturistwert zu Beginn der Laufzeitspanne nicht den Mindesttemperaturanstieg aufweist. Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, dass die Zusatzwärmequelle erst dann in Betrieb gesetzt wird, wenn die Wärmepumpe die geforderte Wärmeleistung tatsächlich nicht mehr zu erbringen vermag, wobei als Kriterium für ein Wärmeleitungsdefizit das Temperaturkriterium in Form des zeitlichen Verlaufs des Temperaturistwertes des Wärmeträgers in Relation zum Temperatursollwert dient. Eine Unterschreitung des unteren Grenzwertes, die zeitlich kürzer ist, als die Laufzeitspanne, führt hierbei nicht zur Inbetriebnahme der Zusatzwärmequelle. Der Temperatur sollwert des ärmeträgers und damit die Lage des Toleranzbandes ist zeitlich variabel, da er durch die Regeleinrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Aussentemperatur oder der Zimmertemperatur, ständig neu ermittelt wird oder da bei der Umschaltung von Nachtabsenkung auf Tagbetrieb eine sprunghafte Änderung des Temperatursollwertes auftritt. Tritt innerhalb der Laufzeitspanne eine gegebenenfalls sprunghafte Erhöhung des Temperatursollwertes des Wärmeträgers auf und hat der Temperaturistwert des Wärmeträgers am Ende der Laufzeitspanne den unteren Grenzwert des Toleranzbandes noch nicht wieder erreicht, tritt auch dann keine Inbetriebnahme der Zusatzwärmequelle auf, wenn der Temperaturistwert des Wärmeträgers am Ende der Laufzeitspanne gegenüber dem Temperaturistwert zu Beginn der Laufzeitspanne wenigstens den Nindesttemperaturanstieg aufweist. Damit wird das Prinzip der starren Bivalenztemperatur verlassen und durch eine gleitende, die individuellen Bedingungen des Gebäudes sowie die zeitlich variierenden Witterungsbedingungen berücksichtigende gleitende Bivalenztemperatur ersetzt. Untersuchungen zeigen, dass bei den meisten Heizungsanlagen die Wärmepumpen in der Lage waren bis zu Temperaturen unter -5 C ohne Zuschaltung der Zusatzwärmequelle die geforderte Heizleistung aufzubringen. Konnte bei bisherigen konventionellen Heizungsanlagen durch den Betrieb der Wärmepumpe bei ölgespeisten Heizkesseln als Zus atzwärme quelle eine Öleinsparung von etwa 65 9d erreicht werden, so ist nunmehr eine Einsparung bis zu 85 % des jährlichen Heizölbedarfs ermöglicht (Klimazone I). Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Regeleinrichtung ein Schwellenwertglied aufweist, das ein erstes Signal abgibt, solange der Temperaturistwert des Wärme trägers innerhalb der Bandbreite des um den Temperatursollwert liegenden Toleranzbandes liegt, und das ein zweites Signal abgibt, wenn der untere Grenz wert des Toleranzbandes unterschritten wird, dass im Bivalenzumschalter das erste Signal des Schwellenwertgliedes konjunktiv verknüpft mit einem den Betrieb der Wärmepumpe anzeigendem Signal einerseits den Start einer die Laufzeitspanne vorgebenden, zurückstellbaren Laufzeitstufe auslöst, die am Ende der Laufzeitspanne ein Endsignal abgibt, und andererseits über die erste Stellung eines steuerbaren Umschalters die Ubernahme des momentanen Temperaturistwertes des Wärmeträgers in einen ersten Speicher bewirkt, dass ferner das Endsignal einerseits zusammen in disjunktiver Verknüpfung mit dem zweiten Signal des Schwellenwertgliedes zur Zurücksetzung der Laufzeitstufe dient und andererseits über die zweite Stellung des Umschalters die Übernahme des momentanen Temperaturistwertes des Wärmeträgers in den Bivalenzumschalter, die Bildung eines Differenzwertes durch Subtraktion des im ersten Speicher befindlichen anfänglichen Temperaturistwertes vom momentanen Temperaturistwert und den Vergleich des Differenzwertes mit dem Mindesttemperaturanstieg in einem Diskriminator auslöst, dessen Ausgangssignal aktiv ist, wenn der Differenzwert kleiner als der Mindesttemperaturanstieg ist, und dass zur Erzeugung eines die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle bewirkenden Signals am Ausgang des Bivalenzumschalters eine konjunktive Verknüpfung des Endsignals mit dem Ausgangssignal des Diskriminators vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung kann mit geringem Kostenaufwand in funktionssicherer Weise aus bekannten Funktionselementen aufgebaut werden. Diese Anordnung kann jedoch auch so aufgebaut werden, dass die Regeleinrichtung durch einen Mikrocomputer realisiert ist. Indiesem Fall sind sowohl die Funktionen des Heizungsreglers, der Wärmepumpensteuerung, der Steuerung für die Zusatzwärmequelle und des Bivalenzumschalters auf den Mikrocomputer übertragen. Dies ermöglicht einen ausserordentlich kompakten und kostengünstigen Aufbau. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Zusatzwärmequelle dann abgeschaltet wird, wenn die zum Ausgleich der Temperaturdifferenz zwischen Sollwert und Istwert des Wärme trägers erforderliche Wärmeleistung von der Wärmepumpe allein erbracht werden kann. Auch hier wird also das Konzept der temperaturstarren Abschaltung der Zusatzwärmequelle verlassen und diese frühstmöglich stillgelegt. Auch dies trägt zur Energieeinsparung bei. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens bei einer Heizungsanlage mit einem von der Regeleinrichtung beeinflussten, als Vierwegeventil ausgebildeten und von einem Stellmotor angetriebenen Mischventil zur Kopplung der Heizkreise von Wärmepumpe und Zusatzwärmequelle besteht darin, dass die Zusatzwärmequelle dann abgeschaltet wird, wenn das Mischventil die Endlage erreicht, in der die Zusatzwärmequelle keinen Beitrag zur Erwärmung des Wärmeträgers mehr leistet. Wenn sowohl die Wärmepumpe als auch die Zusatzwärmequelle, also vorzugsweise ein Ölheizkessel, in Betrieb sind, wird über das Mischventil dem Heizkreislauf zwischen Wärmepumpe und Heizkörper stellungsabhängig eine grössere oder kleinere Menge des in der Zusatzwärmequelle erhitzten Wärmeträgers beigemischt. Die Steuerung des Mischventils erfolgt durch den Heizungsregler. Wird durch den Heizungsregler das Mischventil in seine eine Endlage gebracht, in der der Zufluss des in der Zusatzwärmequelle erhitzten Wärmeträgers in den die Wärmepumpe beinhaltenden Heizkreis blokkiert ist, dann ist dies ein Anzeichen dafür, dass die Wärmepumpe allein die geforderte Wärmeleistung aufzubringen vermag. Dies wird zur Abschaltung der Zusatzwärmequelle benutzt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn ein Endlagenschalter am Mischventil vorgesehen ist, dessen Signal am Ausgang des Bivalenzumschalters ein die Abschaltung der Zusatz wärmequelle bewirkendes Signal auslöst. Die Zusatzwärmequelle kann ein Heizkessel sein. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Heizungsanlage, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Bivalenzumschalters und seine Kopplung mit dem Heizungsregler und Fig. 3 ein Signaldiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Schwellenwertgliedes in der Regeleinrichtung. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Wärmepumpe bezeichnet, die als Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgeführt ist. Eine starke Abhängigkeit der Wärmeleistung der Wärmepumpe von der Aussentemperatur tritt nur bei solchen Luft Wasser-Wärmepumpen auf, wohingegen die Vtärmeleistung von Wärmepumpen, die dem Grundwasser Energie entziehen, jahreszeitlich geringe Schwankungen der Wärmeleistung aufweisen. Die Heizkörper, von denen nur einer dargestellt ist, führen das Bezugszeichen 2. In der im Heizungsrücklauf angeordneten Wärmepumpe 1 wird das als Wärmeträger dienende Wasser erwärmt und über das als Vierwegeventil ausgebildete Mischventil 3 und die Umwälzpumpe 4 in den Heizkörper 2 zurückgeführt. Wärmepumpe 1, Heizkörper 2, Mischventil 3, Umwälzpumpe 4 und die verbindenden Rohrleitungen 5 bilden den Heizkreis H. Als Temperaturist wert 8 VJ dient die Temperatur des Heizungsvorlaufs, die VJ durch den Vorlauftemperaturfühler 6 erfasst wird. Als zuschaltbare Zusatzwärmequelle dient ein Heizkessel 7, der vorzugsweise durch einen fossilen Energieträger beheizt wird. Der Heizkessel 7 beinhaltet eine interne Regelung, die dafür sorgt, dass eine vorgebbare Temperatur des im Heizkessel befindlichen Wärmeträgers aufrecht erhalten wird. Der im Heizkessel 7 aufgeheizte Wärmeträger strömt dem Anschluss c des Mischventils 3 zu, wohingegen aus dem Anschluss d des Mischventils 3 je nach Stellung des Mischventils ein mehr oder weniger grosser Anteil des von der Wärmepumpe 1 in den Anschluss a einströmenden Wärmeträgers abgezweigt wird. Der Anschluss b des Mischventils 3 liefert den Heizungsvorlauf. Das durch den Stellmotor 8 betätigbare Mischventil 3 weist einen Endlagenschalter 9 auf. Dieser Endlagenschalter 9 ist so angeordnet, dass er ein elektrisches Signal dann abgibt, wenn im Mischventil 3 je für sich die beiden Anschlüsse a und b, beziehungsweise die Anschlüsse c und d miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist der Heizkessel 7 aus dem Heizkreis H ausgekoppelt. Der im Heizkessel 7 befindliche Wärmeträger ist dann über den Anschluss c des Mischventils 3 ohne Abzweigung direkt mit dem Anschluss d verbunden. Verlässt das Mischventil 3 die beschriebene Endlage, so wird ein Teil des über den Anschluss a zuströmenden, durch die Wärmepumpe 1 erwärmten Wärme trägers über den Anschluss d zum Heizkessel 7 abgezweigt, wohingegen der restliche Anteil des über den Anschluss a zuströmenden Wärmeträgers direkt über den Anschluss b abströmt. Uber den Anschluss c strömt ein Anteil des im Heizkessel 7 erhitzten Wärmeträgers ebenfalls in den Anschluss b. Diesen letzteren Fall, bei dem die Wärmepumpe 1 und der Heizkessel 7 arbeiten und gemeinsam die geforderte Wärmeleistung erbringen, nennt man Parallelbetrieb. Er erfolgt nur dann, wenn die geforderte Wärmeleistung nicht nur kurzfristig nicht allein von der Wärmepumpe mehr aufgebracht werden kann. Zum Betrieb der Heizungsanlage ist eine Regeleinrichtung 10 vorgesehen, die als Funktionsblöcke eine Wärmepumpensteuerung 11, eine Steuerung 12 für die Zusatzwärmequelle 7, einen Heizungsregler 13 sowie einen Bivalenzumschalter 14 aufweist. Bei einem verhältnismässig niedrigen Heizleistungsbedarf ist der Heizkessel 7 ausser Betrieb und die Wärmepumpe 1 kann - gesteuert durch die Rfärmepumpensteuerung 11 im Zusammenwirken mit dem Heizungsregler 13 - im intermittierenden Betrieb bereits die erforderliche Wärmeleistung erbringen. Mit zunehmendem Heizleistungsbedarf werden die Abschaltpausen der Wärmepumpe 1 immer kürzer, bis sie schliesslich permanent laufen muss, um der Wärmeanforderung zu genügen. Eine weitere Steigerung der durch die Wärmepumpe 1 abgegebenen Wärmeleistung ist nun nicht mehr erreichbar. Steigt die erforderliche Wärmeleistung beispielsweise durch einen Aussentemperaturrückgang weiter, so wird dies im Bivalenzumschalter 14 erkannt, worauf an dessen Ausgang ein Signal WP + HK erscheint, wodurch über die Steuerung für die Zusatzwärmequelle 12 die Inbetriebnahme des Heizkessels 7 veranlasst wird. Unter der Wirkung des Heizungsreglers 13, der beispielsweise unter Auswertung einer Heizkurve die Information des Aussen temperaturfühlers 15 in einen Temperatursollwert für den BrÅarmeträger umsetzt und mit dem vom Vorlauftemperaturfühler 6 gelieferten Temperaturistwert des Wärmeträgers vergleicht, erfolgt nun eine Betätigung des Mischventils 3 durch den Stellmotor 8, wodurch dem durch die Wärmepumpe 1 bereits erwärmten Wärmeträger im Mischventil 3 zusätzlich heisses Kesselwasser zugemischt wird. Damit kann die Temperatur-Sollwert-Istwert-Differenz #VS- #VJ des Heizungsvorlaufs ausgeregelt werden. Nimmt die geforderte Wärmeleistung wiederum ab, wird unter dem Einfluss'des Heizungsreglers 13 schliesslich der Stellmotor 8 das Mischventil 3 in eine Endlage bringen, in der der Heizkessel 7 aus dem Heizkreis H ausgekoppelt ist. Hierbei wird der Endschalter 9 betätigt, worauf das Signal M-End entsteht, das am Ausgang des Bivalenzreglers 14 das Signal 1P erzeugt, wodurch über die Steuerung für die Zusatzwärmequelle 12 die Abschaltung des Heizkessels veranlasst wird. Um ein zu rasches Pendeln zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand der Zusatzwärmequelle 7 zu vermeiden, kann hierfür eine Minimallaufzeit von z.B. einer Stunde vorgesehen werden. Das Kriterium zur Zuschaltung der Zus atzwärme quelle und der der darauf basierende Bivalenzumschalter 14 soll im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden. Der Heizungsregler 13 regelt - wie bereits bislang üblich den Temperaturistwert #VI des Wärmeträgers auf einen entsprechenden Temperatursollwert #VS. Im Ausführungsbeispiel ist als Temperaturistwert #VI die Vorlauftemperatur des Wärmeträgers, die von dem Vorlauftemperaturfühler 6 erfasst wird, ausgewählt. In gleicher Weise kann jedoch auch die Rücklauftemperatur ausgewertet und geregelt werden. Der Temperaturistwert des Wärmeträgers ist - wie ersicht lich - mit #VI, der Temperatursollwert mit #VS bezeichnet. Der Temperatursollwert #VS kann - wie bereits erläutert aus der Aussentemperatur Q oder der Temperatursollwert Istwertabweichung #ZS - ZI eines temperaturbestimmenden Zimmers oder aus einer Kombination beider Werte gewonnen werden. Der Heizungsregler 13 enthält jedoch abweichend von den bisher üblichen Geräten ein Schwellenwertglied 16, das ein erstes Signal W1 und ein zweites Signal W2 als Ergebnis eines Vergleichs des Temperaturistwertes #VI mit einem um den Temperatursollwert < tVS gelegten Toleranzband T abgibt. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht. Während der betrachteten Zeit t sei der Temperatursollwert tVS konstant. Das um den Temperatursollwert VS gelegte Toleranzband T weist einen oberen Grenzwert 22 und einen unteren Grenzwert 81 auf. In dem Zeitintervall At1, in dem der Temperaturistwert #VI zwischen dem oberen Grenzwert #2 und dem unteren Grenzwert #1 des Toleranzbandes T liegt, liefert das Schwellenwertglied 16 als erstes Signal das Rechtecksignal W1, in dem Zeitintervall #t2, in dem der Temperaturistwert #VI unterhalb der Unter grenze t1 des Toleranzbandes liegt, jedoch als zweites Signal das Rechtecksignal W2. Das erste Signal W1 entspricht damit der Aussage genug Wärme", das zweite Signal dagegen der Anforderung mehr Wärme". Der Bivalenzumschalter 14 ist in Fig. 2 gestrichelt umrandet. Er erhält eingangsseitig die im Vorangehenden definierten Signale #VI, W1 und W2 sowie das zusätzliche Signal 1PL als Indikator dafür, dass die Wärmepumpe läuft. Die Signale 1=TPL und W2 werden über ein UND-Gatter 18 konjunktiv verknüpft. Das Ausgangssignal des UND-Gatters startet eine Laufzeitstufe 19, die nach einer Laufzeitspanne #BIV ein impulsförmiges Endsignal liefert. Die Laufzeitstufe 19 kann jedoch an der Abgabe des impulsförmigen Endsignals gehindert werden, wenn ihr Rückstelleingang R vor Ablauf der Laufzeitspanne ZBIV mit einem Rücksetzsignal beaufschlagt wird. Dem Rückstelleingang R ist hierfür ein ODER-Gatter 20 vorgeschaltet, dessen Eingängen einerseits das Endsignal der Laufzeitstufe 19, andererseits das-Signal W1 des Schwellenwertgliedes 16 zur konjunktiven Verknüpfung zugeführt sind. Der Ausgang des UND-Gatters 18 ist ferner mit dem Eingang eines Differenziergliedes 28 zur Erzeugung eines Trigger Impulses I1 verbunden. Dieser Trigger-Impuls I1 bewirkt am Steuereingang b des ersten steuerbaren Umschalters 22, dass dieser den Kontakt B schliesst. In dieser Kontaktstel lung steht der momentane Temperatur-Istwert #VIA am Eingang eines triggerbaren Speichers 23 an, an dessen Trigger-Eingang Tr gleichzeitig der Trigger-Impuls II des Differenziergliedes 21 geführt ist. Damit wird mit dem Start der Laufzeitstufe 19 der zu diesem Zeitpunkt aktuelle Wert des Temperaturistwertes #VIA in den triggerbaren Speicher 23 übernommen. Geht nun während der Laufzeitspanne #BIV kein Signal Wl ein, das anzeigen würde, dass es der Wärmepumpe wieder allein möglich war, den Temperaturistwert #VI wieder in das Gebiet des Toleranzbandes T um den Temperatursollwert #VS zurückzuführen, dann erscheint am Ausgang der IV Laufzeitstufe 19 das den Ablauf der Laufzeitspanne " BIV signalisierende Endsignal. Dieses Endsignal steht am Steuereingang a des ersten steuerbaren Umschalters 22 an, worauf der Kontakt A geschlossen wird. In dieser Kontaktstellung wird der nunmehr aktuelle Temperaturistwert #VIE an den einen Eingang eines Diskriminators 24 gelegt, der triggerbar ausgelegt sein kann. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Am zweiten Eingang des Diskriminators 24 steht der Wert #VIA des im triggerbaren Speicher 23 enthaltenen Temperaturistwertes zu Beginn der Laufzeitspanne #BIV. An den Triggereingang Tr des Diskriminators 24 ist der Ausgang der Laufzeitstufe 19 angeschlossen. Mit Eingang des das Ende der Laufzeitspanne 31V signalisierenden Endsignals werden die beiden Temperaturistwerte #VIA und # , die zu zwei um die Laufzeitspanne # unterschied VIE BIV lichen Zeitpunkten gewonnen sind, in dem Diskriminator 24 unter Bildung der Differenz #VIE - #VIA und Vergleich dieser Differenz mit dem Wert des Mindesttemperaturanstieges ##O ausgewertet. Der Diskriminator 24 enthält also die Funktion eines Differenzbildners für die Signale #VIE und #VIA, eines Speichers für den Mindesttemperaturanstieg ##O und eines Komparators für die Komparator eingangsgrössen #IVE - #IVA und ##O. Der Ausgang des Diskriminators 24 ist dann aktiv, wenn die Differenz #VIE - # kleiner als der Wert des Mindesttemperaturenstieges VIA ist. Das Ausgangssignal des Diskriminators 24 sowie das Endsignal der Laufzeitstufe 19 werden in dem UND Gatter 25 konjunktiv verknüpft. Das UND-Gatter 25 kann entfallen, wenn der Diskriminator 24 triggerbar ist und vom Endsignal getriggert wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 25 steht am einen Steuereingang a eines steuerbaren Umschalters 26 an. Dem anderen Steuereingang b des steuerbaren Umschalters 26 ist das Signal M-End des Endlagenschalters 9 am Mischventil 3 zugeführt. Ist der Eingang a des zweiten steuerbaren Umschalters aktiv, wird der Kontakt A geschlossen und es entsteht am Ausgang des Bivalenzumschalters 14 das Signal WP + HK, das die Inbetriebnahme der Zusatzwärmequelle auslöst. Ist dagegen der zweite Eingang b des zweiten steuerbaren Umschalters mit einem Signal beaufschlagt, wird der Kontakt B geschlossen, so dass am Ausgang des Bivalenzumschalters 14 das Signal WP auftritt, das die Stillegung der eingeschalteten Zusatzwärmequelle bewirkt. Durch den Bivalenzumschalter 14 erfolgt also die Zuschaltung der Zusatzwarmequelle 7 nur dann, wenn das zweite Signal W2 ("mehr Wärme") des Schwellenwertgliedes 16. über die gesamte Laufzeitspanne #BIV aktiv ist und nicht zwischenzeitlich durch das erste Signal W1 ("genug Wärme") abgelöst wird und wenn darüber hinaus zusätzlich der bei Beginn der Laufzeitspanne #BIV vorhandene Temperaturistwert tVIA bis zum Ende der Laufzeitspanne TBIV nicht um mindestens den MindesttemperaturanstiegatrO angestiegen ist. Gängige Werte für die Laufzeitspanne #BIV und den Mindesttemperaturanstieg ##O sind 30 Minuten und 20C. Steht bei laufender Wärmepumpe das zweite Signal des Schwellenwertgliedes 16 mindestens für die Laufzeit spanne #BIV an, weil während der Laufzeitspanne der Temperatursollwert # sprunghaft erhöht wurde, ist jedoch VS der zu Beginn der Laufzeitspanne #BIV vorhandene Tempe- raturistwert #VIA am Ende der Laufzeitspanne #BIV um mehr als den Mindesttemperaturanstieg ##O unter der Wirkung der Wärmepumpe 1 angestiegen, unterbleibt die Inbetriebnahme der Zusatzwärmequelle, da in diesem Fall gute Aussichten bestehen, dass die Wärmepumpe 1 allein den Temperaturistwert #VI zwischen die Grenzen des Toleranz bandes T zurückzuführen vermag. Der Bivalenzumschalter 14 kann aus handelsüblichen elektronischen Ftunktionsgruppen aufgebaut werden. Seine Funktionen können jedoch auch, insbesondere wenn bereits zumindest für Teile der Regeleinrichtung ein Mikrocomputer eingesetzt ist, durch diesen Mikrocomputer über nommen werden. 8 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage, die von einem Wärmeträger durchströmte Heizkörper (2), eine Wärmepumpe (1) sowie eine in Abhängigkeit von einem Temperaturkriterium zuschaltbare Zusatzwärmequelle (7) und eine Regeleinrichtung (10) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle (7) in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Wärmeleistungsbilanz aus geforderter Wärmeleistung und maximaler Wärmeleistung der Wärmepumpe (1) erfolgt, wobei als Temperaturkriterium der zeitliche Verlauf der Isttemperatur (2VI) ) des Wärmeträgers innerhalb einer Laufzeitspanne (#BIV) in Relation zum Temperatursollwert (#VS) und bei Ablauf der Laufzeitspanne (#BIV) in Relation zu einem Mindesttemperaturanstieg (##O) gewählt ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , dass die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle (7) erst dann erfolgt, wenn bei laufender Wärme pumpe (1) der Temperaturistwert (VI) zu des Wärmeträgers den unteren Grenzwert ( 1) eines den zeitlich variablen Temperatursollwert (#VS) des Wärmeträgers beinhaltenden Toleranzbandes (T) unterschreitet und innerhalb einer Laufzeitspanne (#BIV), deren Beginn mit dem Zeitpunkt der Unterschreitung des unteren Grenzwertes (21) zusammenfällt, nicht wieder überschreitet und am Ende der Laufzeitspanne (#BIV) gegenüber dem Temperaturistwert (2VIA) zu Beginn der Laufzeitspanne (#BIV) nicht den Mindesttemperaturanstieg (##O) aufweist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zusatzwärmequelle (7) dann abgeschaltet wird, wenn die zum Ausgleich der Temperaturdifferenz (#VS-#VI) zwischen Sollwert und Istwert (2VI) des Wärmeträgers erforderliche Wärme leistung von der Wärmepumpe (1) erbracht werden kann. 4. Verfahren nach Anspruch 3 bei einer Heizungsanlage mit einem von der Regeleinrichtung (10) beeinflussten, als Vierwegeventil ausgebildeten und von einem Stellmotor (8) angetriebenen Mischventil (3) zur Kopplung der Heizkreise von Wärmepumpe (1) und Zusatzwärmequelle (7), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zusatzwärmequelle (7) dann abgeschaltet wird, wenn das Mischventil (3) die Endlage erreicht, in der die Zusatzwärmequelle (7) keinen Beitrag zur Erwärmung des Wärmeträgers mehr leistet. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, wobei die Regeleinrichtung (10) einen Heizungsregler (13), eine Wärmepumpensteuerung (11), eine Steuerung (12) für die Zusatzwärmequelle (7) sowie einen Bivalenzumschalter (14) aufweist, in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal (WP+HK;WP) die Zusatzwärmequelle (7) ein- oder ausgeschaltet wird, und wobei der Heizungsregler (10) aus Temperaturmesswerten (A) den Temperatur sollwert ( VS) des Wärmeträgers ermittelt und Stellsig- nale zur Sollwert-Istwertangleichung abgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Regeleinrichtung (10) ein Schwellenwertglied (16) aufweist, das ein erstes Signal (W1) abgibt, solange der Temperaturistwert des Wärmeträgers innerhalb der Bandbreite (22-21) des um den Temperatursollwert (Pvs)liegenden Toleranzbandes (T) liegt, und das ein zweites Signal (W2) abgibt, wenn der untere Grenzwert (21) des Toleranzbandes (T) unterschritten wird, dass im Bivalenzumschalter (14) das erste Signal (W1) des Schwellenwertgliedes (16) konjunktiv (18) verknüpft mit einem den Betrieb der Wärmepumpe (1) anzeigenden Signal (wPL) einerseits den Start einer die Laufzeitspanne (tBIV) vorgebenden, zurückstellbaren Laufzeitstufe (19) auslöst, die am Ende der Laufzeitspanne ( ein Endsignal abgibt, und andererseits über die erste Stellung (B) eines steuerbaren Umschalters (22) die Übernahme des momentanen Temperaturistwertes (#VIA) des Wärmeträgers in einen ersten Speicher (23) bewirkt, dass ferner das Endsignal einerseits zusammen in disjunktiver Verknüpfung (20) mit dem zweiten Signal (a.t2) des Schwellenwertgliedes (16) zur Zurücksetzung der Laufzeitstufe (19) dient und andererseits über die zweite Stellung (A) des Umschalters (22) die Übernahme des momentanen Temperaturistwertes (4 IE) des WÅarmeträgers in den Bivalenzmschalter (14), die Bildung eines Differenzwertes (#VIE-#VIA) durch Subtraktion des im ersten Speicher (23) befindlichen anfänglichen Temperaturistwertes (#VIA) vom momentanen Temperaturistwert (#VIE) und den Vergleich des Differenzwertes (#VIE-#VIA) mit dem Mindesttemperaturanstieg 2o) in einem Diskriminator (24) auslöst, dessen Ausgang aktiv ist, wenn der Differenzwert (#VIE-#VIA) kleiner als der Mindesttemperaturanstieg (##O) ist und dass zur Erzeugung eines die Zuschaltung der Zusatzwärmequelle (7) bewirkenden Signals (WP+HK) am Ausgang des Bivalenzumschalters (14) eine konjunktive Verknüpfung (25) des Endsignals mit dem Ausgangssignal des Diskriminators (24) vorgesehen ist. 6. Anordnung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Endlagenschalter (9) am Mischventil (3) vorgesehen ist, dessen Signal (M-End) am Ausgang des Bivalenzumschalters (14) ein die Abschaltung der Zusatzwärmequelle (7) bewirkendes Signal (WP) auslöst. 7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Zusatzwärmequelle (7) ein Heizkessel dient. 8. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Regeleinrichtung (10) durch einen Mikrocomputer realisiert ist.

Inventors: BECHTOLD, RAINER, GARTNER, FRANZ-GEORG, DR., KUTSCHERA, KARLHEINZ, DR., Gärtner, Franz-Georg, Dr.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: F24D19
IPC codes: G05D23, F24D3, F24D19