METHOD TO CONTROL THE WATER TEMPERATURE OF THE MAIN OR RETURN LINE OF A WARM WATER HEATING PLANT

Abstract: 1. Process for controlling the flow or return temperature of a hot water heating system, in which the set value of the flow or return temperature is controlled as a function of weather or outside temperature according to a heating curve set on the controller and, furthermore, the set value deviation of a test room temperature is registered and an electrical correcting quantity derived from it, which is entered in the controller for the independent adaptation of the heating curve to an actual heat requirement, characterized in that the set value deviation of the test room temperature (DELTA tr ) is determined only at discrete times and the correcting quantity (V) derived from it is held constant until the next determination time.

Description: Verfahren zum Regeln der Vor- bzw. Rücklauftemperatur einer Warmwasser-Heizanlage Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Verfahren dieser Gattung wird die Soliwertabweichung der Testraum- temperatur als Störgrösse auf den Regler für die Vorbzw. Rücklauftemperatur der Heizungsanlage aufgeschaltet. Diese Störgrössenaufschaltung führt zwar zu einer stetigen Korrektur der Heizkurve in dem Sinne, dass sich die Wärme- zufuhr zum Testraum verhältnismässig rasch einem geänderten Wärmebedarf anpasst. Bei diesem Verfahren ist es jedoch pro- blematisch, die Einflussgrössen von Aussentemperatur bzw. Witterung und Sollwertabweichung der Testraumtemperatur cStima aufeinander abzustimmen. Wenn der Einfluss der Sollwertab- weichung, d.h. des Testraumfühlers, zu gering ist, so kann es notwendig werden, die vom Installateur bei der Montage aer Heizungsanlage im Grundgerät eingestellte Heizkurve mehrfach von Hand nachzustellen und dadurch schrittweise den tatsächlichen Verhältnissen anzupassen. Wenn dagegen der Einfluss des Testraumfühlers zu gross ist, so wird die Regelung praktisch zu einer solchen für die Testraumtemperatur. In diesem Fall kann eine Änderung des Wärmebedarfs im Testraum eine unerwünscht hohe Temperaturverschiebung in allen anderen beheizten Raumen zur Folge haben, wenn sich deren Warmebedarf nicht gleich wie jener des Testraums ändert. Das Verfahren der aussentemperatur- bzw. witterungsgeführten Vor- bzw. Rücklaufregelung mit Störgrössenaufschaltung der Sollwertabweichung der Testraumtemperatur eignet sich daher in erster Linie für Einfamilienhauser, in denen der Testraum der Hauptwohnraum, also der Führungsraum der Heizungsregelung für das ganze Haus, sein soll. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemässe Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dengegenüber den Vorteil, dass die Regelung praktisch voll der Aussentemperatur folgt und der durch die Sollwertabweichung der Testraumtemperatur bedingte Korrektureingriff in die Regelung sich als eine selbsttätige Korrektur bzw. Anpassung der Heizkurve an die den Wärmebedarf beeinflussenden Geb udenarameter auswirkt. Eine ausserhalb der diskreten Ermittlungszeitpunkte liegende, nur den Testraum betreffenden Änderung der die Wärme ab fuhr aus diesem Raum bestimmenden Parameter bleibt daher bei der Bemessung der Wärme zufuhr zu den anderen beheizten Räumen weitgehend unberücksichtigt und auch die unter Umständen aufwendigen und Kosten verursachenden Nachstellmassnahmen der bei der Montage der Heizungsanlage voreingestellten Heizkurve können entfallen. Die wahrend einer eizceriode gegebenenfalls eintretenden Änderungen von Gebäudeparametern werden selbsttätig ausgeregelt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Ha,uptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Das Verfahren lässt sich in einfacher Weise durch bekannte Schaltungselemente und -massnahmen realisieren, wenn die aus der Sollwertabweichung der Testraumtemperatur gebildete Korrekturgrösse zur Verschiebung der Heizkurve benutzt wird. Die Sollwertabweichung der Testraumtemperatur und die daraus abgeleitete Korrekturgrösse wird zweckmassig ein- oder zweimal am Tag ermittelt. Die Ermittlung dieser Werte erfolgt vorteilhaft, wenn nach einer Nachtabsenkung bzw. einem Heizintervall mit abgesenkter Temperatur die für das Aufheizen des Testraumes auf die normale Tagestemperatur benötigte Zeit verstrichen ist und die Testraumtemperatur sich stabilisiert hat. Um ganz sicher zu gehen, dass dies zum Ermittlungszeitpunkt bereits geschehen ist, kann eine Sicherheitszeit von beispielsweise einer Stunde mit einkalkuliert werden. Auch kann zweckmässig dafür gesorgt werden, dass der Ermittlungszeitpunkt nicht in eine vorgegebene Zeitspanne nach einem, z.B. durch Öffnen der Fenster des Testraumes bedingten, raschen und aussergewöhnlIchen Temperatureinbruch fällt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heizkurve als Mit telwert über mehrere Tage hinweg korrigiert und an die tatsachlichen Gebäudeparameter angepasst wird. Zu diesem Zweck wird vorgeschiagen, dass die zu einem bestimmten Zeitpunkt dem Grundgerät neu einzugebende Korrekturgrösse gebildet wird durch die algebraische Summe aus der dem Grundgerät bisher eingegebenen Korrekturgrösse und aus einem Wert, welcher der zum betreffenden Zeitpunkt tatsächlich ermittelten Korrekturgrösse, multipliziert mit einem unter 1 liegenden Einflussstärkefaktor, entspricht. Dadurch wird erreicht, dass die Korrektur bzw. Anpassung der Heizkurve grösseren Veranderungen der Witterungs'age ermitteln (Übergangszeit-Kalter Winter) standig nachläuft, wobei der Eintlussstarkefaktor die Nachlaufzeitkonstante ergibt. Dadurch ist eine bestmögliche Anpassung an die real erforderliche Heizkurve erreicht. Um die Einflüsse von Störgrössen, wie Sonneneinstrahlung usw auszugleichen, kann, wenn der Testraum als Führungsraum für die gesamte Heizungsanlage gelten soll, die Heizkurve in Abhängigkeit von momentanen Sollwertabweichungen im Testraum zusatzlich verschoben werden. Ebenso ist eine Anpassung an die Behaglichkeitskennfelder möglich. Dazu sind weitere Fühler für die Wandtemperatur und die relative Luftfeucht- igkeit erforderlich. Das beschriebene Verfahren kann sinnvoll und vorteilhaft durch eine Optimierung der Absenkung der Vor- bzw. Rücklauftemperatur vom Tageswert auf einen abgesenkten zweiten Wert und/oder durch eine Optimierung der Wiederaufheizung am lagesbeginn oder am Ende eines Niedertemperaturintervalls erganzt werden. Solche Massnahmen sind an sich bekannt; sie zieien darauf ab, den Ein- und Ausschaltzeitpunkt der Heizung zu optimieren und die geregelte Temperatur so schnell wie möglich auf den gewünschten Wert anzuheben oder abzusenken. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Regelein rihtung für die Vorlauftemperatur einer Heizungsanlage und in Figur 2 ist ein Heizkurvenschaubild dargestellt. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Heizungsanlage hat ein beispielsweise im Keller des zu beheizenden Objektes angeordnetes Grundgerät 10, das den Regler 12 für eine Regelstrecke 14 enthält, die von einem Stellglied für die Vorlauftemperatur, z.B. einem Mischer, bis zu einem Vorlauftemperaturfühler reicht. Der Regler 12 führt der Regelstrecke 14 die Stellgrösse y zu und der Vorlauftemperaturfühler meldet den Istwert x der Regelgrösse "Vorlauftemperatur" an den Regler 12 zurück. Die Regelung der Vorlauftemperatur ist durch die Aussentemperatur t geführt, wozu mit Hilfe eines Aussen a temperaturfühlers 16 eine Führungsgrösse w und mit deren Hilfe die Stellgrösse y gemäss einer Heizkurve gebildet wird, deren Lage und Steilheit vom Installateur am Grundgerät 10 eingestellt werden kann. Das Grundgerät 10 ist mit einem in einem Testraum angeordneten Fernstellgerät 18 verbunden, das mit einer Schaltuhr 20 mit einstellbaren Schalt zeitpunkten zum Ein- unÅa Ausschalten der Heizungsanlage, sowie zum Absenken des Regelwertes der Vorlauftemperatur (Nachtabsenkung) versehen ist. Das Fernstellgerät 18 enthalt ferner von :-anÅa einstellbare Mittel 22 zum willkürlichen Ein- und Ausschalten der Heizungsanlage, Absenken der Vorlauftemperatur und Einstellen der Regelwerte der Vorlauftemperatur für Tag- und Nachbetrieb. Die vom Fernsteilgerät 18 an das Grundgerät 10 übermittelten Signaie sind in ihrer Gesamtheit schematisch durch den Pfeil z symbolisiert. Die vom Installateur am Grundgerät 10 voreingestellte Heizkurve wird erfindungsgemäss an die tatsächlichen Gebäudeparameter selbsttätig dadurch angepasst, dass die Sollwertabweichung # tr der Testraumtemperatur tr zu diskreten Zeitpunkten, beispielsweise einmal am Tage, erfasst und eine daraus abgeleitete Korrekturgrösse dem Regler 12 aufgeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist u.a. ein Raumtemperaturfühler 24 vorgesehen, welcher den Istwert t tri der Testraumtemperatur einer Optimierungsschaltung 26 im Fernstellgerät 18 meldet. Diese vergleicht den Istwert t tri mit dem über die Ein stellmittel 22 vorgegebenen Sollwert t der Testraum rs temperatur und multipliziert die ermittelte Sollwertabweichung nt mit einem für durchschnittlich für Heizungsanlagen typischen Einflussfaktor K der Fernsteuerung auf die Vorlauftemperatur und damit die Raumtemperatur. Der Einflussfaktor K kann beispielsweise 160 2 /K betragen. Dadurch ergibt sich ein momentaner Wert: V = K . n r Damit erfindungsgemäss die Korrektur der Heizkurve jejeweils nur durch einen über mehrere Tage sich erstreckenden Mittelwert der Momentanwerte V- erfolgt, wird der je n weils ermittelte Momentanwert V mit einem Einfluss n starkefaktor a multipliziert, der kleiner als 1 ist und dem am vorangegangenen Ermittlungszeitpunkt ermittelten und in der Optimierungsschaltung 26 gespeicherten Momentanwert V hinzuaddiert. Dadurch n-- 1 ergibt sich die Korrekturgrösse V, die zu jedem Ermittlungszeitpunkt in die Regelung eingegeben wird: V = V n-1 +a.V n - 1 n Der Einflussstarkefaktor a stellt die Nachlaufzeitkonstante dar, mit welcher die Anpassung der vom Installateur voreingestellten Heizkurve an die tatsächlichen Gegebenheiten erfolgt. Bei grösseren Veränderungen der Witterungslage (ber- gangszeit-Kalter Winter) läuft die Anpassung stetig nach. Dadurch wird immer eine bestmögliche Anpassung an die real erforderliche Heizkurve erreicht. Die Sorrekturgrösse V wird in der Optimierungsschaltung 25 in ein Verschiebesignal für die Heizkurve umgesetzt, weiches in Figur a in der mit dem Pfeil z symbolisierten Gesamtheit aller Signale enthalten ist, welche das Fernstellgerät 18 an das Grundgerät 10 übermittelt. In Figur 2 ist dargestellt, wie dadurch die real erforderliche Heizkurve zustande kommt. Auf der Abszisse des Schaubilds nach Figur 2 ist die Aussen temperatur t und auf der Ordinate die Vorlauftemperatur a t des umlaufenden Heizungswassers aufgetragen. In das v Schaubild sind strichliert zwei Heizkurven 30 und 32 eingetragen, wobei angenommen sei, dass der Installateur bei Inbetriebnahme der Anlage das Gerät auf die Heizkurve 32 eingestellt habe. Ferner ist mit einer volldurchgezogenen Linie eine dritte Heizkurve 34 dargestellt, die der in einem bestimmten Anwendungsfall real erforderlichen Heizkurve entsprechen soll. Die Heizkurve 34 kann dadurch ermittelt werden, dass bei gegebener Aussentemperatur t a die Vorlauftemperatur t von Hand so eingeregelt wird, v dass die Testraumtemperatur den gewünschten Sollwert hat, und dass man bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Aussentemperaturen t so verfahrt. Im angenommenen Fall a würde ohne den erfindungsgemässen Korrektureingriff bei einer Aussentemperatur ta1, beispielsweise bei 5 die Vorlauftemperatur t zu hoch bemessen sein und v eine Sollwertabweichung der Testraumtemperatur nach oben eintreten. Bei einer tieferen Aussentemperatur ta2, beispielsweise bei 100 C, würden die Verhältnisse umgekehrt liegen und die Räume nicht genügend beheizt sein. Eine empirische Handverstellung der Heizkurve 32 am Grundgerät 10 nach Lage und Steilheit könnte den Mangel nur zum Teil beheben und würde ohne eine zusätzliche Handeinstellung am Fernstellgerät 18 nicht auskommen. Durch das erfindungsgemässe Verfahren jedoch wird bei jeder Aussentemperatur t die Heizkurve 32 selbsttatig parallel a zu sich selbst so weit verschoben, dass sich im Ergebnis annähernd der gleiche Verlauf wie jener der Heizkurve 32 ergibt. Bei der Aussentemperatur t bildet die Optimierungs- schaltung 26 im Endeffekt eine Korrekturgrösse V1 und ein Verschiebesignal S1 aus, welches die Heizkurve parallel zu sich selbst in die neue Lage 321 verschiebt. Diese Verschiebung geht entsprechend dem Einflussstarkefaktor a, der z.B. 0,25 betragen kann, in einzelnen Schritten verzögert vor sich. Bei konstanter Aussentemperatur tal wird die Sollwertabweichung d tr der Testraumtemperatur schrittweise gegen Null abgebaut, wobei das die Korrektur grösse V mitbestimmende Produkt a V gegen Null geht und n die Korrektur grösse V schliesslich ihren nicht mehr wachsenden Endwert V = Von 1 erreicht. Der Regler 12 arbeitet danach solange nach der Heizkurve 321, bis die Bussentemperatur t a bzw. die über mehrere Tage betrachtete Wetterlage sich ändert und danach die Heizkurve in eine andere Lager verschoben wird. Bei der tieferen Aussentemperatur t a2 wird ein Ver- schiebesignal S2 an den Regler gegeben, welcher danach gemass Heizkurve 322 regelt. Die Optimierungsschaltung 26 kann vorzugsweise so erweitert werden, dass auch die Aufheizung am Beginn des Tages und die Nachtabsenkung Dezüglich Energieverbrauch und Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkt optimiert werden. Um die Einflüsse von kurzzeitig wirkenden Störgrössen, wie Sonneneinstrahlung usw. auszugleichen, kann über die Optimierungsschaltung 26 eine Störgrössenaufschaltung des Reglers erfolgen. Durch die Anordnung der Optimierungsschaltung 26 Im Fernstellgerat 18 ergibt sich der Vorteil, dass für die Steuerung der Heizungsanlage keine zusätzlichen Leitungen oder Eingriffe erforderlich sind.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zum Regeln der Vor- bzw. Rücklauftemperatur einer Warmwasser-Heizungsanlage, bei welchem der Sollwert der Vor- bzw. Rücklauftemperatur gemass einer am Regler eingestellten Heizkurve witterungs- bzw. aussentemperaturabhängig geführt und ausserdem die Sollwertabweichung einer Testraumtemperatur erfasst und daraus eine elektrische Korrekturgrösse abgeleitet wird, welche dem Regler zur selbsttätigen Anpassung der Heizkurve an einen tatsächlichen Wärmebedarf eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwers- abweichung der Testraumtemperatur ( d tr) nur zu dis- kreten Zeitpunkten ermittelt und die daraus abgeleitete Korrekturgrösse (V) bis zum nächsten Ermittlungszeitpunkt konstant gehalten wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Sollwertabweichung der Testraumtemperatur ( # tr) gebildete Korrekturgrösse (V) zur Verschiebung der Heizkurve benutzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertabweichung der Testraumtem peratur (d t > und die daraus abgeleitete Korrektur- grösse (V) mindestens einmal pro Tag ermittelt bzw. gebildet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertabweichung der Testraumtemperatur (tr) ermittelt und die Korrekturgrösse (V) gebildet wird, wenn nach einer Nachtabsenkung bzw. einem Heizintervall mit abgesenkter Temperatur mindestens die für das Aufheizen des nestraumes auf die normale Tagestemperatur benötigte Zeit verstrichen ist und die Testraumtemperatur (tr) sich stabilisiert hat. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem bestimmten Zeitpunkt dem Regler (12) bzw. einem den Regler enthaltenden Grundgerät (io) einzugebende Korrekturgrösse (V) gebildet wird durch die algebraische Summe aus dem beim vorhergehenden Zeitpunkt ermittelten Momentanwert (Vn 1) und einem Wert, welcher dem zum betreffenden Zeitpunkt tatsächlich ermittelten Momentanwert (V ), n multipliziert mit einem unter 1 iiegenden zinflussst rke- faktor (a), entspricht.

Inventors: FAUSER, EDWIN, DIPL.-ING., SCHIRMER, GUNTER, ING. GRAD., WITZKI, ERWIN, ING. GRAD., Schirmer, Günter, Ing. grad.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1982
Main classification: G05D23
IPC codes: G05D23