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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur programmgesteuerten Korrektur einer Heizkurve, die einen Zusammenhang zwischen einer gemessenen Aussentemperatur und einer Regelgrösse einer Heizung, vorzugsweise einer Vorlauftemperatur, festlegt, wobei die Heizkurve immer dann korrigiert wird, wenn es zu einer bestimmten Abweichung einer gemessenen Raumtemperatur von einem vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwert kommt.
Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Gebäuden hinsichtlich der Wärmespeicherung und des insbesondere für Wärmeverluste massgebenden Wärmeübergangs ist der Wärmebedarf für das Sicherstellen einer vorgegebenen Raumtemperatur von der Aussentemperatur abhängig.
Um diese Abhängigkeit zu berücksichtigen, werden Gebäudeheizungen mit Hilfe von Heizkurven geregelt, die beispielsweise die Vorlauftemperatur einer Heizung in Abhängigkeit von der Aussentemperatur als Sollwert für den Heizregler vorgeben. Weicht die Raumtemperatur bei einer bestimmten Aussentemperatur vom vorgegebenen Sollwert ab, so kann z. B. durch eine Parallelverschiebung der Heizkurve die Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur für diese Aussentemperatur an den Wärmebedarf des zu heizenden Gebäudes angeglichen werden. Die damit verbundene Fusspunktverlagerung der Heizkurve berücksichtigt allerdings noch nicht den sich mit der Aussentemperatur ändernden, von den jeweiligen Wärmeeigenschaften des zu heizenden Gebäudes abhängigen Wärmebedarf, der in der Steigung der Heizkurve zum Ausdruck kommt.
Dies bedeutet, dass bei einer hinsichtlich der Wärmecharakteristik eines zu heizenden Gebäudes zu flachen Heizkurve diese Heizkurve, ausgehend von einem genau an den Wärmebedarf angepassten Betriebspunkt, einen zu geringen Wärmebedarf bei abnehmenden Aussentemperaturen und einen zu hohen Wärmebedarf bei steigenden Aussentemperaturen mit der Folge vorgibt, dass die Raumtemperatur mit der Aussentemperatur ab- oder zunimmt. Aufgrund einer für die wärmetechnischen Gebäudeeigenschaften zu grossen Steigung der Heizkurve besteht bei abnehmenden Aussentemperaturen ein Uberangebot an Wärme, während bei steigenden Aussentemperaturen das durch die Heizkurve bestimmte Wärmeangebot zu niedrig ist.
Zur Anpassung einer Heizkurve an die durch ein bestimmtes Gebäude gegebenen wärme- und heiztechnischen Voraussetzungen muss daher auch die Steigung der Heizkurve angeglichen werden, was im allgemeinen nur bei einem weiteren, auf eine andere Aussentemperatur bezogenen Betriebspunkt durchgeführt werden kann, und zwar mit der Gefahr, dass der bereits eingestellte Betriebspunkt wieder zu verstellen ist, so dass nur nach einer aufwendigen, wiederholten Anpassung der Heizkurve eine die Eigenschaften des jeweiligen Gebäudes und der Heizungsanlage mit ausreichender Genauigkeit berücksichtigende Sollwertvorgabe erreicht werden kann.
Um die zur Anpassung der Heizkurve an die hiefür massgebenden wärmetechnischen Eigenschaften des zu heizenden Gebäudes bzw. der hiefür eingesetzten Heizungsanlage zu erleichtern, wurde bereits vorgeschlagen (EP 0 076 398 B1), die anhand von Erfahrungswerten zunächst eingegebene Heizkurve über eine Rechnerstufe zu korrigieren, mit deren Hilfe bei einer festgestellten Abweichung der Raumtemperatur von einem vorgegebenen Sollwert die Heizkurve durch eine Fusspunktverlagerung parallel verschoben wird. Da mit einer solchen Fusspunktkorrektur der Heizkurve die für eine genauere Regelung notwendige Anpassung der Steigung nicht verbunden werden kann, muss mit einer wiederholten Korrektur bei sich ändernden Aussentemperaturen gerechnet werden, was aufgrund der Trägheit von Heizungsregelungen zu erheblichen Schwankungen der Raumtemperatur führt.
Darüber hinaus ist es bekannt (CH 664 622 A5), ein Heizkurvenbüschel mit übereinstimmender Steigung der Sehnen zwischen den Endpunkten der einzelnen Heizkurven abzuspeichern, um bei einer Abweichung der Raumtemperatur von ihrem Sollwert die Heizkurve aus dem Heizkurvenbüschel auszuwählen, die die geänderten Bedingungen am besten berücksichtigt. Kann keine die geänderten Bedingungen ausreichend berücksichtigende Heizkurve gefunden werden, so kann zusätzlich die Steigung der Sehne des Heizkurvenbüschels geändert werden.
Nachteilig ist allerdings, dass eine Schar von verschiedenen Heizkurven abgespeichert werden muss, von denen jeweils eine auszuwählen ist, ohne dass die Möglichkeit besteht, eine Heizkurve vorzugeben, die die wärmetechnischen Eigenschaften des zu heizenden Gebäudes und der Heizungsanlage mit ausreichender Genauigkeit berücksichtigt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur programmgesteuerten Korrektur einer Heizkurve der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine ausreichend genaue Sollwertvorgabe für den Heizungsregler sichergestellt werden kann, um auch bei sich
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ändernden Aussentemperaturen in Abhängigkeit von den hiefür massgebenden Eigenschaften des zu heizenden Gebäudes bzw. der Heizungsanlage eine gleichmässige Raumtemperatur einhalten zu können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zwei Aussentemperaturbereiche definiert sind, denen jeweils ein Heizkurvenpunkt zugeordnet ist, wobei jeder Heizkurvenpunkt durch eine fixierte Aussentemperatur innerhalb des zugeordneten Aussentemperaturbereiches und einen korrigierbaren Wert der Regelgrösse definiert ist und die Heizkurve aus diesen beiden Heizkurvenpunkten berechnet wird, und dass bei einer Abweichung der Raumtemperatur vom vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwert der Wert der Regelgrösse desjenigen Heizkurvenpunktes korrigiert wird, der dem Aussentemperaturbereich zugeordnet ist, in dem die zum Korrekturzeitpunkt gemessene Aussentemperatur liegt, woraufhin aus dem korrigierten und dem unverändert gebliebenen Heizkurvenpunkt eine neue, korrigierte Heizkurve berechnet,
gespeichert und der Heizungsregelung bis zur nächsten Korrektur der Heizkurve zugrundegelegt wird.
Da zufolge dieser Massnahmen die Heizkurve aus einem unteren, einer höheren Aussentemperatur und einem obern, einer niedrigeren Aussentemperatur zugehörigen Heizkurvenpunkt berechnet wird und als Sollwertvorgabe für einen Heizungsregler dient, kann die Heizkurve mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an die wärmetechnischen Vorgaben hinsichtlich des Gebäudes und der Heizungsanlage angepasst werden, und zwar unter Berücksichtigung der hiefür charakteristischen Steigung der Heizkurve. Wird von einer auf Erfahrungswerten beruhenden Grundeinstellung einer Heizkurve ausgegangen, so kann der auf eine gemessene Aussentemperatur bezogene Heizkurvenpunkt anhand der gemessenen Raumtemperatur dahingehend überprüft werden, ob sich die durch diesen Heizkurvenpunkt bestimmte Sollwertvorgabe für die Regelgrösse des Heizungsreglers mit dem tatsächlichen Wärmebedarf deckt.
Ist eine Korrektur erforderlich, so wird die Heizkurve neu berechnet, und zwar anhand des korrigierten Heizkurvenpunktes und eines nicht veränderten Heizkurvenpunktes, der sich auf eine unterschiedliche Aussentemperatur bezieht, so dass aufgrund der Korrektur lediglich eines Punktes eines Punktepaares eine geänderte Steigung für die Heizkurve erhalten wird. Um übermässige Änderungen hinsichtlich der Steigung zu vermeiden, werden zur Neuberechnung einer Heizkurve lediglich Heizkurvenpunkte berücksichtigt, die einem unteren und einem oberen Aussentemperaturbereich zugehören.
Dies bedeutet, dass eine Korrektur nur bei den vorgegebenen Aussentemperaturbereichen durchgeführt werden kann, wobei im oberen Aussentemperaturbereich die unteren Heizkurvenpunkte und im niedrigen Aussentemperaturbereich die oberen Heizkurvenpunkte mit dem Vorteil korrigiert werden, dass die bereits korrigierten oberen Heizkurvenpunkte bei einer Verlagerung der unteren Heizkurvenpunkte und umgekehrt die korrigierten unteren Heizkurvenpunkte bei einer Verlagerung der oberen Heizkurvenpunkte nicht verstellt werden. Mit der in Anpassung an die wärmetechnischen Verhältnisse selbständigen Einstellung der Heizkurve kann dem Heizungsregler eine genaue Sollwertvorgabe der Regelgrösse, vorzugsweise der Vorlauftemperatur, zugeordnet werden, um Änderungen der Aussentemperatur unmittelbar berücksichtigen zu können.
Da die für die Sollwertvorgabe der Regelgrösse massgebende Heizkurve anhand der Raumtemperatur in Abhängigkeit von der Aussentemperatur überprüft wird und sich Änderungen der Aussentemperatur erst mit einer Verzögerung auf den Verlauf der Raumtemperatur auswirken, empfiehlt es sich, zur Heizkurvenkorrektur einen zeitlichen Mittelwert der gemessenen Aussentemperaturen vorzugeben, um für die Heizungsregelung nicht massgebende, kurzfristige Aussentemperaturschwankungen im Hinblick auf die Festlegung der Heizkurve unterdrücken zu können.
Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer Vorrichtung mit einem Heizungsregler, der einerseits an einen Aussentemperaturfühler und einen Raumtemperaturfühler und anderseits an einen Heizkurvenspeicher zur Sollwertvorgabe einer Regelgrösse in Abhängigkeit von der Aussentemperatur abgeschlossen ist, und mit einer Rechnerstufe zum Ändern der Heizkurve in Abhängigkeit von einer allfälligen Abweichung der Raumtemperatur von einem abgespeicherten Sollwert ausgegangen werden.
Eine solche Vorrichtung kann vorteilhaft so ausgebildet werden, dass die mit Speichern für einen unteren und einen oberen Aussentemperaturbereich sowie für je einen in diesen Aussentemperaturbereichen liegenden Heizkurvenpunkt verbundene Rechnerstufe einen Programmspeicher zur Berechnung der Heizkurve aus einem unteren und einem oberen Heizkurvenpunkt umfasst und dass der im jeweiligen Aussentemperaturbereich liegende Heizkurvenpunkt nach einer programmbedingten Korrektur im zugehörigen Speicher abspeicherbar und die anhand
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des korrigierten Heizkurvenpunktes neu berechnete Heizkurve über die Rechnerstufe in den Heizkurvenspeicher einlesbar ist.
Mit Hilfe des im Programmspeicher abgespeicherten Programms wird die Heizkurve jeweils aus zwei Heizkurvenpunkten berechnet, die aus zugehörigen Speichern ausgelesen werden, und im Heizkurvenspeicher als Sollwertvorgabe für den Heizungsregler abgelegt. Bei einer Abweichung der Raumtemperatur vom vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwert wird der Heizkurvenpunkt für den Aussentemperaturbereich korrigiert und abgespeichert, in dem die Abweichung der Raumtemperatur von ihrem Sollwert festgestellt wurde, so dass über die vorgesehene Rechnerstufe die Heizkurve neu berechnet werden kann. Umfasst die Rechnerstufe einen Mittelwertbildner für die über einen vorgegebenen Zeitraum gemessene Aussentemperatur zur programmbedingten Korrektur der Heizkurvenpunkte, so kann der Einfluss kurzfristiger Schwankungen der Aussentemperatur auf die Heizkurvenkorrektur unterdrückt werden.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur programm- gesteuerten Korrektur einer Heizkurve in einem schematischen Blockschaltbild,
Fig. 2 eine Heizkurve als Funktion der Vorlauftemperatur einer Heizung von der Aussentempe- ratur im Zusammenhang mit einer Korrektur eines unteren Heizkurvenpunktes und
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Heizkurve, jedoch im Zusammenhang mit der Korrektur eines oberen Heizkurvenpunktes.
Gemäss der Fig. 1 wird der einer herkömmlichen Heizung zugehörige Heizungsregler 1 einerseits mit einem Heizkurvenspeicher 2 und anderseits mit einem Aussentemperaturfühler 3 verbunden, um die Heizung in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Aussentemperatur so zu regeln, dass ein vorgegebener Sollwert für die Raumtemperatur sichergestellt wird.
Wie den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, die den für das zu heizende Gebäude gegebenen Zusammenhang zwischen der auf der Abszisse aufgetragenen Aussentemperatur und einer auf der Ordinate aufgetragenen Regelgrösse der Heizung, vorzugsweise der Vorlauftemperatur, in Form einer Heizkurve 4 unter Berücksichtigung der jeweiligen Heizungseigenschaften zeigen, kann mit Hilfe der Heizkurve 4 für eine bestimmte Aussentemperatur die zur Erreichung eines vorgegebenen Sollwertes für die Raumtemperatur erforderliche Vorlauftemperatur als Regelgrösse für den Heizungsregler 1 abgelesen werden.
Für die Einhaltung einer vorgegebenen Raumtemperatur bei sich ändernder Aussentemperatur ist es daher von entscheidender Bedeutung, dass die Heizkurve 4 die hiefür massgebenden wärmetechnischen Eigenschaften des zu heizenden Gebäudes und der zur Gebäudeheizung eingesetzten Heizung bzw. des angeschlossenen Wärmeverteilersystems ausreichend genau berücksichtigt.
Zu diesem Zweck wird die Raumtemperatur über einen Raumtemperaturfühler 5 in einem vorgegebenen oberen Aussentemperaturbereich 6 (Fig. 2) und in einem unteren Aussentemperaturbereich 7 (Fig. 3) gemessen und mit einem in einem Raumtemperaturspeicher 8 abgespeicherten Sollwert über eine Rechnerstufe 9 verglichen, die ausserdem an den Aussentemperaturfühler 3 sowie an Speicher 10 und 11 für die oberen und unteren Aussentemperaturbereiche 6 und 7 angeschlossen ist, um sicherzustellen, dass die Raumtemperaturüberwachung in den vorgegebenen Aussentemperaturbereichen 6,7 und nicht ausserhalb dieser Bereiche erfolgt. Die Rechnerstufe 9 berechnet aufgrund eines aus einem Programmspeicher 12 abrufbaren Programms eine Heizkurve aus zwei Heizkurvenpunkten, nämlich einem unteren Heizkurvenpunkt 13 und einem oberen Heizkurvenpunkt 14.
Diese Heizkurvenpunkte 13 und 14 werden durch fixierte Aussentemperaturen 13a und 14a sowie durch korrigierbare Werte 13v und 14v der Regelgrösse, im vorliegenden Fall also durch die Vorlauftemperatur, bestimmt. Bei einer festgestellten Abweichung der Raumtemperatur vom abgespeicherten Sollwert kann der dem jeweiligen Aussentemperaturbereich 6,7 zugehörige Heizkurvenpunkt 13 bzw. 14 entsprechend der festgestellten Raumtemperaturabweichung korrigiert und in die jeweiligen Speicher 15 und 16 für die unteren und oberen Heizkurvenpunkte 13 und 14 eingelesen werden, die den Verlauf der Heizkurve 4 bestimmen. Die Heizkurve 4 kann daher anhand eines korrigierten Heizkurvenpunktes neu berechnet und im Heizkurvenspeicher 2 abgespeichert werden, um für eine verbesserte Sollwertvorgabe für den Heizungsregler 1 zu sorgen.
In der Fig. 2 ist diese Korrektur für den unteren Heizkurvenpunkt 13 veranschaulicht. Wird nach einer über ein Zeitglied 17 vorgebbaren Zeitspanne bei einer gemessenen Aussentemperatur von beispielsweise 12 C eine im Vergleich zum abgespeicherten Sollwert zu niedrige Raumtemperatur
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gemessen, so bedeutet dies, dass der tatsächliche Wärmebedarf grösser als der durch die Heizkurve 4 vorgegebene Sollwert ist. Es muss daher der untere Heizkurvenpunkt 13 im Sinne einer höheren Vorlauftemperatur angehoben werden, was programmbedingt in Abhängigkeit vom Ausmass der Raumtemperaturabweichung von der Rechnerstufe 9 durchgeführt wird.
Der korrigierte Heizkurvenpunkt 13o wird im Speicher 15 für den unteren Heizkurvenpunkt 13 abgespeichert und die Heizkurve 4 anhand der in den Speichern 15 und 16 abgespeicherten Heizkurvenpunkten 13o und 14 neu berechnet. Die neu berechnete Heizkurve 40, die über den Heizkurvenspeicher 2 dem Heizungsregler 1 als neue Sollwertvorgabe zur Verfügung gestellt wird, weist somit eine flachere Steigung als die ursprüngliche Heizkurve 4 auf. Wird im oberen Aussentemperaturbereich 6 eine überhöhte Raumtemperatur festgestellt, so wird der untere Heizkurvenpunkt 13 im Sinne einer Verringerung der Vorlauftemperatur korrigiert, was eine steilere Heizkurve nach sich zieht.
Wird im unteren Aussentemperaturbereich 7 bei der Überwachung der Raumtemperatur eine beispielsweise überhöhte Raumtemperatur gemessen, so ist der obere Heizkurvenpunkt 14 im Sinne einer Verringerung der Vorlauftemperatur zu korrigieren, so dass für die Neuberechnung der Heizkurve 4o der obere Heizkurvenpunkt 14u heranzuziehen ist. Mit den in den Speichern 15 und 16 abgespeicherten Heizkurvenpunkten 13o und 14u ergibt sich die Heizkurve 4u, die die wärmetechnischen Eigenschaften des zu heizenden Gebäudes und der Heizanlage bereits entsprechend angepasst berücksichtigt. Durch eine Wiederholung dieser Anpassungsschritte kann die Heizkurve 4 ausreichend genau an die jeweils massgebenden wärmetechnischen Verhältnisse angeglichen werden, so dass eine Nachregelung entfallen kann.
Um kurzfristige, für die Heizungsregelung nicht relevante Aussentemperaturschwankungen bei der Anpassung der Heizkurve zu unterdrücken, kann bei der Überprüfung, ob die Raumtemperaturüberwachung im vorgegebenen Aussentemperaturbereich 6 bzw. 7 vorgenommen wird, ein über eine vorgegebene Zeitspanne errechneter Mittelwert für die Aussentemperatur herangezogen werden. Die Rechnerstufe 9 umfasst folglich einen entsprechenden Mittelwertbildner 18 für die Aussentemperatur. Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Heizungsregler 1 ebenfalls mit dem Mittelwert der Aussentemperatur zu beaufschlagen.
Um von der Aussentemperatur unabhängige Änderungen der Raumtemperatur berücksichtigen zu können, kann der Heizungsregler 1 über ein entsprechendes Programm solche Raumtemperaturschwankungen berücksichtigen.
Zum Eingeben der jeweiligen Parameter kann die Rechnerstufe 9 mit einer Eingabe- und Anzeigeeinheit 19 verbunden werden. Es braucht ja wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass die Rechnerstufe 9 mit den angeschlossenen Speichern durch einen Rechner gebildet werden kann.
Obwohl die oberen und unteren Heizkurvenpunkte 13 und 14 auf Aussentemperaturen bezogen werden sollen, die einen vergleichsweise grossen Temperaturbereich zwischen sich einschliessen, um mit einer Korrektur dieser Heizkurvenpunkte eine feinfühlige Änderung der Steigung der Heizkurve 4 vornehmen zu können, können diese Heizkurvenpunkte 13 und 14 selbstverständlich auch innerhalb der Aussentemperaturbereiche 6 und 7 liegen. Diese Aussentemperaturbereiche sind naturgemäss an die klimatischen Verhältnisse anzupassen.
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