BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur einer Zentralheizungsanlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Steuerverfahren sind bekanntgeworden, in Form von aussentemperaturabhängigen Vorlauftemperatursteue rungen. Hierbei wird in Form einer Heizkurve ein von der Aussentem peratur abhängiger beziehungsweise geführter Sollwert vorgegeben, nachdem die Vorlauftemperatur nachgesteuert wird. Die Form der Heizkurven liegt entweder geräteabhängig fest oder kann bestenfalls parallel verschoben oder in ihrer Steilheit gedreht werden. Ist die Heiz kurve bezüglich der Auslegung der Heizungsanlage falsch, wird das Ergebnis der aussentemperaturabhängigen Vorlauftemperatur den Benutzer nicht befriedigen.
Auch eine Vorlauftemperaturregelung oder eine Raumtemperaturregelung hilft hier nicht weiter, da hier bestenfalls ein Testraum erfasst wird und die Einflüsse der Steuerung auf die übrigen Räume einer Wohnung oder eines Hauses nicht erfasst werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine mehr oder weniger zufällig gewählte Heizkurve nach Erreichen eines stationären Zustandes korrigiert werden kann im Sinne einer Optimierung und weitestgehenden Anpassung an die Wünsche des Benutzers, wobei diese Optimierung oft fortlaufend sein kann.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Weitere verfahrensmässige Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche bzw. gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren eins bis drei der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur eins ein Blockschaltbild einer Zentralheizungsanlage und die Figuren zwei und drei Diagramme.
In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Eine Zentralheizungsanlage 1 weist eine Wärmequelle 2 in Form eines Umlaufwasserheizers oder Kessels auf, der mit Gas oder Öl beheizt sein kann, jedenfalls ein von einem Stellglied 3 beherrschtes Brennstoffventil aufweist, das eine Brennstoffleitung zu einem nicht weiter dargestellten Brenner freigibt. Der Brenner beheizt einen Wärmetauscher, dem Wasser über eine Vorlaufleitung 5 abgeführt werden kann, die über einen Vorlauftemperaturfühler 6 Heisswasser an eine Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Radiatoren, Konvektoren oder Fussbodenheizungsabschnitte oder ein Gemisch von allen dreien abgibt, wobei diese insgesamt als wärmeabgebendes Element 7 dargestellt sind. Jedem Raum 8 der zu beheizenden Wohnung oder des zu beheizenden Hauses ist ein solches wärmeabgebendes Element zugeordnet.
Weiterhin ist in dcm Raum ein Raumtemperaturfühler 9 vorhanden, der über eine Messleitung 10 auf eine Steuereinrichtung 11 geschaltet ist, auch der Vorlauftemperaturfühler 6 ist über eine Leitung 12 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Rücklaufseitig sind alle wärmeabgebenden Elemente 7 mit einer Rücklaufleitung 13 verbunden, in der eine von einem Motor 14 angetriebene Umwälzpumpe 15 angeordnet ist, die das Wasser zurück in den Kessel pumpt. Der Motor 14 ist über eine Versorgungsleitung 16 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Auch das Stellglied 3 ist über eine elektrische Stelleitung 17 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden, die einen Sollwert-Einsteller 18 und eine Zeituhr 19 aufweist. Weiterhin ist ein Aussentemperaturfühler 20 vorhanden, der über eine Messleitung 21 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden ist.
Der Raumtemperaturfühler 9 wird dem Raum 8 zugeordnet, der dem darzustellenden Steuerverhalten am meisten repräsentativ zuzuordnen ist. Das wird der Raum sein, in dem der Benutzer sich am meisten aufhält. Das Diagramm der Figur zwei zeigt eine erste zufällig eingestellte Heizkurve 31, die beispielsweise vom Installateur der Heizungsanlage am Einsteller 18 vorgegeben wurde. Von dieser Heizkurve sind weder ihre Steilheit noch ihre Lage bezüglich der Koordinaten, noch ihre Krümmung exakt bekannt und auch nicht wesentlich.
In der Abszisse ist die Aussentemperatur in "C, in der Ordinate die Vorlauftemperatur gleichfalls in "C dargestellt.
Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, dass nicht unbedingt die Vorlauftemperatur gesteuert werden muss, von dem Heizmittel kann ebensogut die Rücklauftempe ratur, die Differenztemperatur über den Heizkörper oder davon abgeleitete Temperaturen gesteuert werden.
Nach Massgabe der Heizkurve 31 ergibt sich bei einer gerade herrschenden Aussentemperatur 9a im Punkt 32 über den Heizkurvenpunkt 33 ein Vorlauftemperatur-Istwert 34.
Aufgrund des über den Einsteller 18 oder einen anderen Einsteller vorgegebenen Raumtemperatur-Sollwerts 35, der dem Koordinaten-Nullpunkt entspricht, ergibt sich somit bei einer herrschenden Aussentemperatur 9a und der Lage der Heizkurve der Vorlauftemperatur-Istwert 34 und damit ein Raumtemperatur-lstwert 36.
Für die weitere Betrachtungsweise ist angenommen, dass der Raumtemperatur-lstwert zwischen Grenzen 37 und 38 im Minimum und Maximum schwanken darf. Liegt er innerhalb des Bereichs, dann wird der Raumtemperatur-Sollwert unverändert gelassen, auf den Fall, dass er ausserhalb dieser Grenze liegt, wird später noch zurückgekommen. Die Raumtemperatur 36 liegt auf einer Achse 39, die unter 45" zu den beiden Koordinaten liegt. Für den Fall, dass sich der, wie eben beschrieben, eingestellte Raumtemperatur-Istwert 36 mit den Bedürfnissen des Benutzers deckt, wird nichts veranlasst, die Steuerung beharrt im stationären Zustand, nachdem sie sich auf diesen eingeschwungen hat.
Für den Fall, dass der sich einstellende Raumtemperaturlstwert von den Bedürfnissen des Benutzers abweicht, betätigt der Benutzer den Freigabeknopf 22, der eine selbsttätige Optimierung auslöst. Eine Freigabe dieser Optimierung kann aber nur dann erfolgen, wenn sich ein für die Optimie runggünstiger Zustand eingestellt hat, der dadurch definiert ist. dass sich die auf die Raumtemperatur Einfluss nehmenden Grössen wie Aussentemperatur, Vorlauftemperatur und Raumtemperatur für eine gewisse Zeit, nämlich mindestens T oder mehr sich nicht ausserhalb vorgegebener Grenzen geändert haben.
Für die Aussentemperatur bedeutet das, dass diese so tief ist, dass die Heizung des Gebäudes nur von ihr abhängt, für die-Vorlauftemperatur bedeutet das, dass sie oberhalb der Raumtemperatur liegt und unterhalb der maximalen Vorlauftemperatur und für die Raumtemperatur, dass sie innerhalb des Grenzbereiches zwischen den Grenzen 37 und 38 gelegen hat. Bei der Freigabe der Optimierung wird der vorher geltende ursprüngliche Sollwert gemäss der Kurve 31 und der Aussentemperatur 9a beibehalten und die Raumtemperatur überwacht. Wenn sich die Raumtemperatur eine Zeitlang (zum Beispiel T) nicht geändert hat (36), wird diese als Fusspunkt der Kurve 40 genommen, welche ebenso durch den ursprünglichen Sollwert 33 geht. Hierbei ist es möglich, dass die Formgebung der
Kurve 40 gleich ist wie die der Kurve 31, sie kann auch geändert werden.
Es existieren hierzu Vorschläge gemäss älteren
Patentanmeldungen, die auf die Form und Ausbildung dieser
Kurven eingehen. Bei dieser Gelegenheit soll auch erwähnt werden. dass der Raumtemperatur-Istwert 36 nicht nur unterhalb des Raumtemperatur-Sollwertes liegen kann, sondern auch ebensogut darüber. Somit wird die Kurve 31 nach
Optimierungsfreigabe in eine neue Kurve 40 korrigiert, die nun den Sollwert für die Vorlauftemperatursteuerung liefert.
Es ist nun möglich, eine fortlaufende Korrektur in einstellbaren Zeitabständen vorzunehmen oder diese nur auf Wunsch weiterhin geschehen zu lassen. Bei Auftreten von Störgrössen, wie beispielsweise Umschalten des Kessels 2 von der Heizungsanlage auf einen Brauchwasserbereiter zu dessen Aufladung, wird die Optimierung wieder so lange gesperrt, bis das Steuersystem in einen stationären Zustand erneut übergegangen ist. Ebensogut könnte man daran denken, die Brauchwasserbereitung für diese Zeiten zu sperren.
Die Figur drei zeigt nun das Beispiel, wenn nach erfolgter erster Einstellung aufgrund des ursprünglichen Sollwertes der Kurve 31, diese zu einem Raumtemperatur-Istwert führt, der ausserhalb der Grenze 37 oder 38 liegt, wobei belanglos ist, ob der sich einstellende Raumtemperatur-Istwert sehr viel grösser als der Maximumwert 37 oder sehr viel kleiner als der Minimumwert 38 ist. Im Ausführungsbeispiel liegt der Raumtemperatur-Istwert 41 oberhalb der Maximalgrenze 37. Bei einer so grossen Zielsteuerung ist es nun nicht mehr möglich, nach dem bisher beschriebenen Verfahren den Istwert deckungsgleich zum Sollwert zu bringen, vielmehr ist jetzt eine Verschiebung des Raumtemperatur-Sollwerts nötig.
Dieser wird vom Wert 35 in Figur zwei auf einen tieferen Wert heruntergenommen, der nur innerhalb der Grenzen 37 bis 38 liegen muss, aber mit Sicherheit tiefer liegt als der ursprüngliche Raumtemperatur-Sollwert. Danach läuft das Korrekturverfahren, wie in Figur zwei beschrieben, an. Liegt nach der ersten Korrektur der sich nun ergebende Raumtemperatur-Istwert innerhalb des Bereiches 37 bis 38, kann durch eine zweite Korrektur die Regelabweichung der Raumtemperatur zu Null geführt werden. Liegt der Raumtemperatur-Istwert nach der ersten Korrektur immer noch ausserhalb des gewünschten Bereiches, so muss weiter durch Vorgeben eines anderen Raumtemperatur-Sollwertes korrigiert werden, bis der Istwert in den Bereich zwischen 37 und 38 hineinkommt und dann automatisch korrigiert wird.
Als Alternative wäre aber auch möglich, statt einer Korrektur des Raumtemperatur-Sollwertes den Vorlauftemperatur-Sollwert zurückzunehmen. Das empfiehlt sich dann, wenn ohnehin eine Vorlauftemperaturregelung bei der Heizungsanlage vorhanden ist. Damit wird von der ursprünglichen Vorlauftemperatur gemäss dem Punkt 33 der Sollwert auf einen neuen Punkt 42 korrigiert und dieser Punkt von der Vorlauftemperaturregelung weiter festgehalten. Dieser neue Sollwert, beziehungsweise der damit möglichst identische Istwert, führt dann automatisch zu einem tieferen Raumtemperatur-Istwert. Liegt dieser sich dann neu ergebende Raumtemperatur-Istwert wieder innerhalb des
Bereiches zwischen den Punkten 37 und 38 auf der Geraden 39, so führt eine erneute Optimierung zur Angleichung zwischen Raumtemperatur-Ist- und -Sollwert.
Es ist möglich, eine Störmeldung insoweit vorzusehen, als dass, wenn nach Ablauf mehrerer Zeitkonstanten eine Opti mierung nicht stattgefunden hat, eine Fehlermeldung erscheint, dass irgendwo in der Heizungsanlage oder in ihrer
Steuerung ein unerwünschter Zustand vorhanden ist. Der könnte beispielsweise in einem geöffneten Fenster oder in geschlossenen Thermostatventilen liegen.