JPH02183734A - 加熱媒体の供給温度の平均値をセットする方法及びこの方法を実行する回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は加熱媒体のための少なくとも一つの調整可能な
絞り点を有する暖房システムにおいてカミ熱装置により
間欠的に加熱される加熱媒体の供給温度の平均値をセッ
トする方法に関し、所望の供給温度値は、外部影響因子
能 該絞り点を完全に開いて加熱媒体を所望の供給温度に加
熱する。更に、本発明は、この方法を実行する回路にも
関する。

（従来技術とその問題点） この様な方法において、システムの予期される熱要件は
、外気温度、供給温度及び復帰温度の差、或は家の中央
の部屋の所定の室温等の外部因子により評価される。こ
れらの測定値又は与えられた値から、手操作で調整可能
な加熱曲線と共に供給温度が計算される。この方法の欠
点は、実際の負荷条件が考慮されないことである。サー
モスフチックバルブ（自動調温弁）を、例えば放熱器へ
の入り口に設けた場合には、所望の室温に到達するため
に、供給温度が低過ぎる時には該サーモスフチックバル
ブは常に完全に開いたままとなり、供給温度が高過ぎる
時には該サーモスフチックバルブは殆ど閉じたままとな
る。供給温度が異常に高ければエネルギー損失が多（、
供給温度が低すぎれば、放熱器のバルブが開いていても
部屋を充分に暖めることは出来ない。

望ましいのは、放熱器のサーモスフチックバルブが調整
機能を行なうことの出来る様な供給温度、即ち該バルブ
が部分的に開いていたり、或は部分的に絞っている状態
となる様な供給温度である。

西独公開公報第３３４５９４９号は、温度センサー及び
流量センサーを使って熱抵抗の変化をδ１１定すること
によりこの理想的供給温度を決定する、中央暖房システ
ムを制御する装置を開示している。

しかし、測定センサーを多数段けなければならないので
、この解決策は割合に高額の投資コストを必要とする。

（発明の概要） 従って、本発明の目的は、加熱媒体の総平均弁通過速度
が最適な値となる様な値に平均供給温度をセットする自
動調整方法を提供することである。

前述の種類の方法において、この目的は、加熱により供
給温度を変化させる開始関数を決定し、この開始関数の
少なくとも１個のパラメータを変化させて所望の関数を
定め、加熱の過程が各加熱段階において所望の関数に適
合するまで所望の供給温度値を変化させることにより、
達成される。

従って、本発明においては、「ならし運転状態」におけ
る加熱システムの負荷は、供給温度の変化率により決定
される。大量の加熱媒体が必要ならば、即ち、供給温度
の上昇が遅いならば、放熱器バルブの開度は大き過ぎる
、即ち最適調整範囲内にない。その場合、供給温度の平
均値を高めなければならない。暖房システムを始動させ
る時、サーモスフチックバルブが完全に開いていると推
定することが出来る。従って、システムを流通する加熱
媒体の流量が最大であるので、ボイラーの負荷は１００
％である。この様な負荷条件では、定の熱出力で大量の
加熱媒体を加熱しなければならないので、供給温度の上
昇は遅い。開始関数は、この作動条件で法定される。成
る時間の後、部屋が暖まり、サーモスフチックバルブは
絞り始める。

この様な通常動作に達した後、加熱装置の運転開始時の
供給温度の推移は、最初の最大負荷状態時の推移よりも
急である。この通常の場合の供給温度の加熱過程は、最
初に決定された最大負荷曲線との関係で、当該設備の流
量と、供給温度が正しくセットされているか否かを表現
する。最適の加熱過程に対応し、従って最適の流量に対
応する所望の関数を予めセラｌ−Ｌ、且つ、実際の供給
温度の推移をこの所望の関数に整合させることにより、
最適の流量と供給温度の正しい平均値が得られる。

一般に、供給温度及び復帰温度を測定するために温度セ
ンサーを利用することが出来るので、追加の測定設備は
不要である。この方法は自動的に作用するものであるの
で、該曲線を頻繁にリセットすることが出来る。従って
、四季が必要とする変動に暖房システムを適合させるこ
とが出来る。

加熱装置の始動に先だってポンピングを行なえば、復帰
温度のみのためのセンサーを必要とすることな（復帰温
度を判定することができる。暖房運転を充分に長く持続
させれば、加熱媒体は復帰温度で供給導管に送り込まれ
る。従って、供給導管内の温度センサーは、開始関数又
は所望の関数を計算するために記ｔ９される復帰温度を
判定する。

本発明の方法の好適な実施例においては、供給温度は開
始関数又は所望の関数に従って変化するが、その関数は
以下の補助関数、即ち、と整合させられる。ここで ７ｖ（Ｌ）　は供給温度、 ＰＫ　　　はボイラーの最大熱出力、 Ｃｍ　　　は流通する水の熱容量、 ｔ　　　は時間、 Ｃ，はボイラーの熱容量、 ＴＩ　　　は復帰温度を表わす。

この補助関数は供給温度の実際に望ましい推移に充分に
近いものを与える。一般に加熱は開始時の関数に従うの
で、開始関数と所望の関数との間の峻度と勾配の比とを
容易に決定することが出来る。上記の補助関数では、各
パラメータの組み合わせＰａｗ／Ｃｍ及びＣｔａ／　Ｃ
（を決定するだけで充分なので、パラメータを容易に決
定することが出来る。

供給温度を測定することにより少なくとも三つの場合に
開始関数のパラメータを決定することが好ましい。これ
により、補助関数を定めるのに充分な個数の値が得られ
る。

所望の関数は、パラメータＣｍを変化させることにより
、特にこのパラメータを減少させることにより、開始関
数から決定される。このパラメータは、温度の推移を表
わす曲線の勾配を支配する。

パラメータＣｍを減少させると、該曲線は急峻となる。

これは、流通量が減少することを意味する。

しかし、流通量が少なければ、充分な熱量が加熱装置か
ら放熱器へ移動する様に供給温度を上昇させなければな
らない。

放熱器のサーモスクチックバルプが部分的に絞られるこ
ととなる最適な設定値は、所望の関数のパラメータＣｍ
が開始関数のパラメータＣｍより約２０％ないし４０％
小さい時に得られる。このことは、これに対応して少な
い量の加熱媒体が、即ち実現可能な最大量の僅かに約６
０％ないし８０％の加熱媒体が暖房システムを流通する
ことを意味する。

夜間運転から日中運転に転換する時に開始関数を決定す
るのが有益である。これにより、所望の関数を毎日リセ
ットすることが出来る。その様にすれば、暖房システム
は、複数の放熱器を含めたり運転停止したりすることが
出来、且つ／又は暖房要件の季節による変動に暖房シス
テムを一層良く従わせることが出来る。

開始関数決定と所望の関数決定との間に所定の死期間を
設けるのが好都合である。この死期間は、少なくとも１
ヒーテイングアンプ・サイクル以上であることが好まし
い。これにより部屋を遅滞なく暖めることが出来る。

変更された所望の供給温度値と、現存する供給温度値と
の差を利用して、ヒステリシススイッチにより加熱装置
をオン・オフする積分器のための入力量を形成すると有
益である。この様なヒステリシススイッチは、例えば西
独特許公報第３４２６９３７号から公知となっている。

この方法は筒車な調整を容易にするものである。

好ましくは、所望の関数のパラメータから該ヒステリシ
ススイッチの臨界値を決定する。これは、補助関数のパ
ラメータのもう一つの有益な利用方法である。該ヒステ
リシススイッチの臨界値を変化させることにより、供給
温度の平均値を所望の設定値に容易に一致させることが
出来る。

本発明は、上記の方法を実行するための回路も提供する
ものであり、この回路は、外部影響因子の結果として所
望の供給温度値信号を生成するプリセット手段と、修正
された所望の供給温度値信号と現存する供給温度値信号
との差を受け取る積分器と、該積分器の出力信号が第１
所定値を越え又は第２所定値より小さくなった時に暖房
システムを切り変えるボイラー制御信号を生成するヒス
テリシススイッチと、開始関数のパラメータを決定する
パラメータ特定手段と、所望の関数を計算し且つ該所望
の関数と加熱媒体の測定された加熱過程との差を形成す
るコンピューターと、該コンピューターで形成された該
所望の関数と、決定された差とに応じてエラーを形成し
、且つ、このエラーに応じて、そのうちの少なくとも１
個は正で１個は負である３個の温度信号値を生成するエ
ラー信号生成装置と、ボイラーがオフにされる毎に該温
度信号値を加算する加算装置とから成り、この加算装置
の出力は該プリセット手段の出力に加えられる。

該３個の温度信号値を−０，２’Ｏ°及び＋０．２℃の
温度変化に対応させると有益である。

従って、変化させられる所望の供給温度値の変化率は割
合に小さい。暖房システムは、この変化に直に追従する
。

次に、暖房システムの略図を示した添付図面を参照して
本発明の好適な実施例について説明する。

（実施例） 該暖房システムは、例えば３個の放熱器１３．１４．１
５から成り、ボイラー５からの熱湯が供給導管１１を介
して該放熱器に供給される。放熱器１３．１４．１５を
流れた後、水は復帰導管１２を通してボイラー５に戻る
。各放熱器１３．１４．１５を流れる水の量は、バルブ
１Ｇ、１７、Ｉ８により決定される。バルブ１６．１７
．１８は普通のサーモスフチックバルブである。即ち該
バルブの開度は、放熱器が暖房する部屋の温度に依存す
る。この部屋の温度が設定された所望の温度より低けれ
ば、放熱器のサーモスフチックバルブは開き、若しその
所望の温度より高ければ、該バルブは放熱器への熱湯の
供給を絞る。

普通の通りに、ボイラー５は、例えば、石油バーナー、
ガスバーナー等のバーナー、又は電気加熱装置等の加熱
装置と、水を格納する容器とから成る。

供給温度Ｔｖと復帰温度ＴＩとは、例えば温度計２５に
より供給導管ｌｌ及び復帰導管１２又はボイラー５にお
いて測定されるが、この温度計には、温度値を電気信号
に変換する測定値変換器が接続されていて、この電気信
号は導線１９．２０．２３を介して供給され更に処理さ
れる。２個の温度センサーを使えば供給温度及び復帰温
度を精密に測定することが出来るが、単一の温度センサ
ー（図示せず）で供給温度を測定するだけで充分である
。復帰温度を測定するために、加熱装置の始動に先だっ
て、供給温度が復帰温度に等しくなる様に成る時間の間
ポンプによりボイラー内の加熱媒体を駆送する。次に供
給温度は格納され、次の加熱期間に一定の復帰温度とし
て利用される。

ボイラーを制御するために、即ち供給温度Ｔｖの平均値
を設定するために、プリセット手段１が設けられており
、この手段において、外部温度Ｔ　１１　Ｘ　Ｌ　＊　
ｒ　ａ　ａ　１等の数個の外部影響因子と曲線の勾配Ｈ
とから所望の供給温度値Ｔｓが形成される。量Ｔｓは、
例えば、既知の公式： ％式％ に従って形成することが出来る。この公式において、Ｈ
は曲線の勾配であり、Ｈの低い値で割合に低い平均供給
温度に到達し、高いＨ値で高い平均供給温度値に達する
。この所望の値は、加算ポイント２で後述する補正量だ
け変化させられて修正された所望の値ＴＦとなる。信号
ライン２０により、差形成ポイント２９でこの修正され
た所望の値ＴＦから供給温度Ｔｖの現存する値が導出さ
れる。この差は積分器３の入力に送られる。積分器３は
この信号を時間で積分する。積分器３の出力はヒステリ
シススイッチ４に送られ、このヒステリシススイッチは
、積分器３の出力値が所定の第１値を上回る時にはボイ
ラー５をオフにし、積分器３の出力値が所定の第２値以
下に下がるとボイラー５を再びオンにする。

ヒーティングアンプ段階では、即ち加熱装置が水を加熱
する時には、供給温度Ｔｖの時間加熱過程を、以下の補
助関数： により表現することが出来る。ここで、７　ｖ　（ｔゝ
　は供給温度、 ＰＫ　　　はボイラーの最大熱出力 Ｃｍ　　　は流通する水の熱容量、 Ｌ　　　は時間、 ＣＫ　　　はボイラーの熱容量、 Ｔ８　　　は復帰温度を表わす。

パラメータ特定手段７は、数種類の場合に、好ましく三
つの場合に、供給温度Ｔｖを決定し、これからパラメー
タＰつ、Ｃｌ１１及びｃＫを決定する。補助関数を精密
に定めるためには、一般には商ＰＫ／軸及びｃｏＩ／Ｃ
Ｋを決定するだけで充分である。久方量として、パラメ
ータ特定手段７に、時間信号と、信号ライン１９に通じ
た信号ライン２６経由の供給温度Ｔνと、信号ライン２
３に通じた信号ライン２４経由の復帰温度Ｔ８とが供給
される。パラメータ特定手段７は、例えば夜間運転がら
昼間運転への転換時に加熱媒体が最初に加熱される時に
限って作動する。従って、パラメータ特定手段７で決定
されるパラメータは開始関数を定める。該パラメータは
コンピューター６に送られ、ここで修正されて所望の関
数を形成する。次の加熱サイクルにおいて、所望の関数
は、修正されたパラメータにより形成され、供給温度Ｔ
ｖを加熱する所望の時間推移を表わす、この計算された
Ｔｖの推移は信号ライン２８を介して差形成ポイント８
に送られ、このポイントには信号ライン１９に通じた信
号ライン２７を介して供給温度ＴｖＯ値が送られる。従
って、差形成ポイント８において、計算されたＴｖの値
とＴｖの測定された値との差が形成される。この差はエ
ラー信号生成装置９に送られる。エラー信号生成装置９
は、差形成ポイント８で計算された差と、信号ライン３
０を介して供給される所望の関数の値とからエラーを決
定する。その出力において、エラー信号生成装置９は、
以下の規則に従って、決定されたエラーに応じて三つの
温度信号値Ａを放出する。エラーが一２％と＋２％との
範囲内にあれば、Ａ＝０である。エラーの量が２％より
大きければ、Ａ　＝　０．２℃である。への符号は、エ
ラーの符号に依存する。

エラー生成装置９の出力は、ボイラー５の加熱装置が停
止する毎に加算装置１０で加算される。

加算装置１０の出力は、加算ポイント２のプリセット手
段ｌの出力Ｔｓに加えられる。従って、加算ポイント２
で、変更又は修正された所望の供給温度値ＴＦが形成さ
れる。通常の動作中、この修正された所望の供給温度値
Ｔ、は、その時に積分器３に送られた現存する供給温度
Ｔｖと差を形成するために上記の様に使われる。

この暖房システムは次の様に作動する。該システムが夜
間の低負荷運転から通常の昼間運転状態に切り変えられ
る時、全ての放熱器のサーモスタット１６．１７．１８
は完全に開いていて、最大量の水が放熱器１３．１４．
１５を流れると仮定することが出来る。ボイラー５が始
動される。すると、供給温度Ｔｖが上昇し、測定される
。測定された曲線を利用して、例えばマイクロプロセッ
サによりパラメータ特定装置７で暖房システムの補助関
数の定数ＰＸ−ＣＬｌｌ及びＣＫを計算することが出来
る。これらの定数は暖房システム始動時に計算されるの
で、１００％の流量で暖房システムに適用される開始関
数即ち方程式が得られる。

この開始関数を利用して、例えば新しいＣｍの値を挿入
することにより、所望の関数を計算することが出来る。

新しい値は、例えば２０％ないし４０％、特に３０％、
開始関数のそれより小さい。

積分器３、ヒステリシススイッチ４、ボイラー５、復帰
導管２０及び差形成ポイント２６から成る調整装置の目
的は、供給温度Ｔｖが、所望の曲線により与えられる修
正された所望の供給温度値１２以内に保たれることとな
る様に供給温度の平均値をセットすることである。

若し供給温度Ｔｖが所望の推移を有するならば、最大流
通量の約６０％ないし８０％、好ましくは７０％の流通
量が得られる。この流通量で、放熱器のサーモスフチッ
クバルブ１６．１７．１８は部分的に絞る状態である。

即ち、該サーモスフチックバルブは室内の温度変化に反
応して、開度を増減して、その調整機能を発揮する。

ボイラーが停止する毎に、即ち加熱装置がオフにされる
毎に、供給温度の測定された推移は、計算された所望の
関数と数個の点で、比較される。

この比較の結果に応じて、供給温度の平均値は一定に保
たれ、０．２℃高められ、或は０．２℃だけ下げられる
。この時間は短いので、暖房システムが新しい限界条件
にセットされるまでに充分な時間がある。昼間運転にセ
ットされている間は、この様に平均値が負荷に合わせら
れる。

該システムの別の長所は、信号ライン３１を介してヒス
テリシススイッチ４に送ることの出来る所謂アルファ値
を、計算された定数Ｃｍ、　Ｃ，及びＰ、ｌから決定す
ることが出来る点にある。このアルファ値は、前記の２
個の所定臨界値（これを上回り、或はこれより低くなる
と、加熱装置を切り変えるためにボイラー制御信号が生
成される）を固定し或は変更するのに役立つ。これによ
り、この値の幾分変わり易い人手による設定が不要とな
る。

従って、該システムの負荷が評価されるだけでなく、実
際に消費される熱消費量が決定される。

供給温度ＴＶは、外部条件が変化しても放熱器のサーモ
スタットが常にその調整範囲内に留まることが出来る様
に制御される。昼間運転中に外部条件に応じて所望の値
Ｔｓを修正するために、プリセット手段ｌに送られる外
部温度Ｔ　ａ　ｘ　ｔ　ａ　ｒ　ａ□と曲線の勾配Ｈも
使用され続ける。従って、加算ポイント２のこの入力が
日中一定である必要はない。

【図面の簡単な説明】

図は、暖房システムの略図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）暖房システムにおいて加熱装置により間欠的に加
   熱される加熱媒体の供給温度の平均値をセットする方法
   であって、該暖房システムは該加熱媒体のための少なく
   とも１個の調整可能な絞り点を有し、該供給温度の所望
   の値は外部影響因子に基づいて決定され、該加熱媒体は
   、該絞り点が完全に開いている状態で所望の供給温度ま
   で加熱され、加熱時に供給温度（Ｔ＿Ｖ）がそれに従っ
   て変化することとなる開始関数を決定し、この開始関数
   の少なくとも１個のパラメータ（Ｃ＿ｍ）を変化させて
   所望の関数を定め、加熱の過程が各加熱段階で該所望の
   関数に一致するまで所望の供給温度値（Ｔ＿Ｆ）を変化
   させることを特徴とする方法。
2. （２）供給温度（Ｔ＿Ｖ）がそれに従って変化すること
   となる開始関数又は所望の関数は以下の補助関数、即ち
   、 Ｔ＿Ｖ＾（＾ｔ＾）＝（Ｐ＿Ｋ／Ｃ＿ｍ）（１−ｅｘｐ
   ［−Ｃ＿ｍ・ｔ／Ｃ＿Ｋ］）＋Ｔ＿Ｒと整合され、ここ
   で Ｔ＿Ｖ＾（＾ｔ＾）は供給温度、 Ｐ＿Ｋはボイラーの最大熱出力、 Ｃ＿ｍは流通する水の熱容量、 ｔは時間、 Ｃ＿Ｋはボイラーの熱容量、 Ｔ＿Ｒは復帰温度であることを特徴とする 請求項１に記載の方法。
3. （３）開始関数のパラメータは、少なくとも三つの場合
   に供給温度（Ｔ＿Ｖ）を測定することにより決定される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. （４）所望の関数は、パラメータＣ＿ｍを変えることに
   より開始関数から決定されることを特徴とする請求項２
   又は３に記載の方法。
5. （５）所望の関数は、パラメータＣ＿ｍを減少させるこ
   とにより決定されることを特徴とする請求項４に記載の
   方法。
6. （６）所望の関数のパラメータＣ＿ｍは開始関数のパラ
   メータＣ＿ｍより約２０％ないし４０％小さいことを特
   徴とする請求項５に記載の方法。
7. （７）開始関数は、夜間運転から昼間運転への各切り変
   え時に決定されることを特徴とする請求項１ないし６の
   いずれかに記載の方法。
8. （８）開始関数決定時と所望の関数固定時との間に所定
   の死期間が設けられることを特徴とする請求項１ないし
   ７のいずれかに記載の方法。
9. （９）変更された所望の供給温度値（Ｔ＿Ｆ）と現存す
   る供給温度値（Ｔ＿Ｖ）との差を使って、ヒステリシス
   スイッチ（４）により加熱装置（５）をオン・オフする
   積分器への入力量を形成することを特徴とする請求項１
   ないし８のいずれかに記載の方法。
10. （１０）ヒステリシススイッチ（４）についての臨界値
    は、所望の関数のパラメータから決定されることを特徴
    とする請求項９に記載の方法。
11. （１１）請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法を
    実行する回路であって、外部影響因子（Ｈ、Ｔ＿ｅ＿ｘ
    ＿ｔ＿ｍ＿ｒ＿ｎ＿ａ＿ｌ）の結果として所望の供給温
    度値信号（Ｔ＿Ｓ）を生成するプリセット手段（１）と
    、修正された所望の供給温度値信号（Ｔ＿Ｆ）と現存す
    る供給温度値信号（Ｔ＿Ｖ）との差を受け取る積分器（
    ３）と、該積分器の出力信号が第１所定値を越え又は第
    ２所定値より小さくなった時に暖房システムを切り変え
    るボイラー制御信号を生成するヒステリシススイッチ（
    ４）と、開始関数のパラメータ（Ｐ＿Ｋ／Ｃ＿ｍ、Ｃ＿
    ｍ／Ｃ＿Ｋ）を決定するパラメータ特定手段（７）と、
    所望の関数を計算し且つ該所望の関数と加熱媒体の測定
    された加熱過程との差を形成するコンピューター（６、
    ８）と、該コンピューター（６、８）で形成された該所
    望の関数と、決定された差とに応じてエラーを形成し、
    且つ、このエラーに応じて、そのうちの少なくとも１個
    は正で１個は負である少なくとも２個の温度信号値（Ａ
    ）を生成するエラー信号生成装置（９）と、ボイラーが
    オフにされる毎に該温度信号値（Ａ）を加算する加算装
    置（１０）とから成り、この加算装置（１０）の出力は
    該プリセット手段（１）の出力に加えられて所望の供給
    温度値信号（Ｔ＿Ｓ）を修正することを特徴とする回路
    。
12. （１２）３個の温度信号値（Ａ）は−０．２℃、０℃及
    び＋０．２℃の温度変化に対応することを特徴とする請
    求項１１に記載の回路。