Patent DE-102011011022-B4 (DE)
Title: Verfahren zur Zustandsbestimmung eines thermischen Pufferspeichers sowie zur multikriteriellen Regelung einer Heizungsanlage
Inventor: WEHMHÖRNER URS
IPC: F24D19/10
Filed: 2011-02-11
Granted: 2023-08-17
Abstract: Verfahren zur multikriteriellen Regelung einer Heizungsanlage, wobei basierend auf einer momentanen Wärmebilanz, einem momentan nutzbaren Energieinhalt, und einer verbleibenden Speicherkapazität ein Zeitfenster für einen quasistationären Betrieb der Heizungsanlage mit momentan benötigter Wärmeerzeugung und/oder mit momentan benötigter Stromerzeugung berechnet wird und die Heizungsanlage während des Zeitfensters auf diese momentan benötigte Wärmeerzeugung und/oder momentan benötigte Stromerzeugung geregelt oder gesteuert wird, umfassend die folgenden Schritte zur Zustandsbestimmung eines thermischen Pufferspeichers (2):- kontinuierliches Messen der Temperatur einer Flüssigkeitssäule im Pufferspeicher (2) an zumindest vier, insbesondere zumindest fünf, insbesondere zumindest sieben, insbesondere zumindest zehn, entlang der Höhe (hPS) des Pufferspeichers (2) angeordneten Temperaturmessstellen (4),- Bestimmen eines kontinuierlichen Speichertemperaturverlaufs mittels Interpolation und/oder Berechnung basierend auf den gemessenen Temperaturen,- Berechnen des momentan nutzbaren Energieinhaltes des Pufferspeichers (2) basierend auf dem kontinuierlichen Speichertemperaturverlauf, und- Berechnen der momentan nutzbaren Speicherkapazität des Pufferspeichers (2) basierend auf dem kontinuierlichen Speichertemperaturverlauf,- Berechnen einer momentanen Wärmebilanz, welche eine Differenz aus Ladeleistung und Entladeleistung des Pufferspeichers (2) wiedergibt,- Regeln einer Wärmequelle der Heizungsanlage (1), insbesondere eines Spitzenlastkessels (5) und/oder eines Kraft-Wärme-Kopplungs-Moduls (6), basierend auf der momentanen Wärmebilanz und dem momentan nutzbaren Energieinhalt,- Festlegen eines Zeitabstandes, in dem eine Veränderung des kontinuierlichen Speichertemperaturverlaufs messbar ist, insbesondere zwischen 50 und 300 Sekunden, insbesondere zwischen 100 und 200 Sekunden,- Bestimmen, ob eine Mitte einer Mischzone aus kalter und warmer Flüssigkeit im Pufferspeicher (2) während des Zeitabstandes nach oben oder unten wandert und Bestimmen einer Höhendifferenz, über welche die Mitte der Mischzone im Zeitabstand wandert,- Berechnen einer mittleren thermischen Leistung im Zeitabstand, basierend auf der Höhendifferenz und einer Temperaturdifferenz im Pufferspeicher (2) oder basierend auf einer Änderung des absoluten Pufferspeicherinhalts im Zeitabstand,- Berechnen des momentan nutzbaren Energieinhaltes, basierend auf dem kontinuierlichen Speichertemperaturverlauf und einer Sollvorlauftemperatur der Heizungsanlage,- Berechnen der momentan nutzbaren Speicherkapazität, basierend auf dem kontinuierlichen Speichertemperaturverlauf und einer Eingangstemperatur des Pufferspeichers (2), und- Berechnen des Zeitfensters für eine quasistationäre Steuerung und/oder Regelung der Wärmequelle der Heizungsanlage, basierend auf einer Division des momentan nutzbaren Energieinhaltes oder der verbleibenden Speicherkapazität mit der berechneten momentanen Wärmebilanz.