DE2809770A1 - Verfahren und anordnung zur beeinflussung der raumtemperatur - Google Patents

Description

Verfahren und Anordnung zur Beeinflussung der Raumtemperatur

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 26 31 476) wird zu Beginn der Endzeitspanne des Zwischenintervalles nur dann auf Schnellaufheizung bzw. -abkühlung umgeschaltet, wenn zu diesem Zeitpunkt die Raumtemperatur entsprechend der Stütztemperatur geregelt wird, d.h. falls die Raumtemperatur die Stütztemperatur bereits vor Beginn der Endzeitspanne erreicht. Mit Beginn des Zwischenzeitintervalles wird bei diesem bekannten Verfahren eine außentemperaturabhängige Sollwertkurve der Raumtemperatur zeitabhängig erzeugt, deren Wert am Ende der Endzeitspanne die Normaltemperatur erreicht und, falls es vor Beginn der Endzeitspanne nicht zum Stützen der Raumtemperatur kam, wird dann das Schnellaufheizen bzw. -abkühlen eingeschaltet, wenn der laufende Wert der

90983870087

4607 -JF-

Sollwerttemperaturkennlinie die momentane Raumtemperatur erreicht. Dieses Verfahren bringt zwar sehr gute Ergebnisse, doch ist der apparative Aufwand wegen der Erzeugung der Sollwertkennlinie für einfachere Anwendungsfälle relativ groß, insbesondere für Wohnhäuser oder sonstige Gebäude, bei denen die Zwischenzeitintervalle nur relativ kurz sein können, bspw. nur von abends 10 Uhr bis morgens 5-7 Uhr reichen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich mit geringerem apparativen Aufwand realisieren läßt und sich insbesondere auch für Wohnhäuser eignet.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Fälle, bei denen die Länge der Endzeitspanne des Zwischenzeitintervalles relativ kurz sein kann, vorzugsweise 1 bis 3 Stunden, insbesondere ungefähr 2 Stunden betragen kann. Dies ist insbesondere bei Ein- oder Mehrfamilienwohnhäusern der Fall, so daß dieses Verfahren sich bevorzugt für Wohngebäude und Anwendungsfälle mit ähnlichen Bedingungen bezüglich den Zeitlängen der Zwischenzeitintervallen eignet.

Indem mit der Schnellaufheizung bzw. -abkühlung stets zu Beginn der Endzeitspanne des Zwischenzeitintervalles

909838/0067

4607 - <Γ -

begonnen wird, ergeben sich erhebliche Vereinfachungen von der Durchführung dieses Verfahrens dienenden Schaltungsanordnungen.

Die Zwischenzeitintervalle können bei Wohnhäusern relativ kurz sein, meist nur ca. 6 bis 9 Stunden betragen, so daß es nicht zu einem starken Auskühlen der Begrenzungswände des Raumes und seiner Einrichtungsgegenstände kommt. Man kommt so mit verhältnismäßig kurzen Endzeitspannen von normalerweise 1 bis 3 Stunden., vorzugsweise von etwa 2 Stunden aus. Dies wird mit dadurch erreicht, indem die Stütztemperaturen in an sich aus der DE-OS 26 31 476 bekannten Weise bis zu einem vorbestimmten Extremwert in Abhängigkeit der Außentemperatur. selbsttätig unterschiedlich eingestellt werden. In dem Bereich, in dem die Stütztemperaturen in Abhängigkeit der Außentemperatur selbsttätig verstellt werden, ist die Differenz zwischen der Normaltemperatur und der Stütztemperatur umso kleiner, je größer die Differenz zwischen der Außentemperatur und der Normaltemperatur ist.

Bei Wohnräumen muß man auch darauf achten, die im Falle des Heizens vorgesehene niedrigste Stütztemperaturen so zu wählen, daß keine Pflanzen oder sonstigen temperaturempfindlichen Objekte in dem betreffenden Raum Schaden erleiden können. Der niedrigste Wert der Stütztemperatur kann im Falle des Heizens bspw. 8 bis 14 C betragen bei Normaltemperaturen von bspw. 18 bis 24°C.

909838/0067

Es ist am einfachsten und oft ausreichend, wenn man vorsieht, das Schnellaufheizen bzw. -abkühlen stets mit maximaler oder nahezu maximaler Zufuhr bzw. Abfuhr von Energie durch die Heizungs- oder Kühlungsanlage zu dem betreffenden bzw. von dem betreffenden Raum durchzuführen und ab Erreichen der Normaltemperatur diese zu regeln oder außentemperaturabhängig zu steuern. Es kommt dabei zwar dann, falls die Raumtemperatur die Stütztemperatur nicht erreichte, dazu, daß die Normaltemperatur bereits vor Ende der Endzeitspanne erreicht wird. Jedoch wird dann sofort auf Steuerung oder Regelung der Normaltemperatur umgeschaltet, so daß die Normaltemperatur nicht überschritten wird.

Wenn man das durch die Maßnahme nach Anspruch 2 häufig zu frühe Erreichen der Normaltemperatur vermeiden will, kann man dies auf einfache Weise durch die Maßnahme nach Anspruch 4 erreichen. Durch diese Maßnahme nach Anspruch 4 wird bei allen Außentemperaturen die Normaltemperatur erst gegen Ende des Zwischenzeitxntervalles erreicht. Es ist deshalb oft ausreichend, wenn man auf Steuerung bzw. Regelung der Normaltemperatur stets erst zeitabhängig mit Beendigung des Zwischenzeitintervalles umschaltet, unabhängig von der momentanen Raumtemperatur. Besser ist es jedoch, die Maßnahme nach Anspruch 6 vorzusehen, wobei vorzugsweise . stets das Umschalten bei ungefährer Gleichheit von Raumund Normaltemperatur vorgesehen sein kann oder es wird spätestens am Ende der Endzeitspanne umgeschaltet.

909838/0087

ΊΟ

Unter Raumtemperatur wird meist die Lufttemperatur des Raumes in dem Aufenthaltsbereich für Personen verstanden. Falls erwünscht, kann man jedoch auch gemäß der DE-OS 26 31 476 vorsehen, als Raumtemperatur einen dem humanen Wärmeempfinden genauer entsprechenden Mittelwert aus einer Wandtemperatur und der Raumlufttemperatur zu verwenden.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in Anspruch 9 beschrieben.
Einige Ausführungsbeispxele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zeit-Temperatur-Diagramm, in

welches einige beispielsweise Verläufe von Raumtemperaturen und einige Stütztemperaturen für unterschiedliche Außentemperaturen eingezeichnet sind,

Fig. 2 ein Temperatur-Zeit-Diagramm mit zwei beispielsweisen zeitlichen Verläufen von Heizungsvorlauftemperaturen zur Erläuterung einer vorteilhaften Weiterbildung,

Fig. 3 eine Heizungsanlage in ausschnittsweiser schematischer Darstellung und ein Blockschaltbild zur Regelung und witterungsgeführten Steuerung der Raumtemperatur eines durch diese Heizungsanlage beheizten Testraumes eines Gebäudes,

909838/0087

4607

Pig. 4 eine Tabelle zu Fig. 3, die Schalterstellungen für unterschiedliche Betriebszustände der Schaltung zeigt.

Die verwendeten Symbole haben folgende Bedeutungen:

Tr = Raumtemperatur des Testraumes, bei welcher es sich hier vorzugsweise um die Lufttemperatur im Testraum handelt. Jedoch ist auch eine Mitberücksichtigung der Wandtemperatur oder einer sonstigen Körpertemperatur im Raum möglich, die sich auf das humane Wärmeempfinden mit auswirkt, falls dies erwünscht ist.

Tn = Einstellbarer Normalwert der Raumtemperatur. Dieser Normalwert liegt im allgemeinen zwischen 18 und 24 C, kann in Sonderfällen auc etwas höher oder etwas kleiner sein.

Ts = Stütztemperatur, auf welche durch Regeln die Raumtemperatur im Zwischenzeitintervall Δ ts durch Regeln gestützt wird, falls sie bis auf diese Stütztemperatur absinkt.

Tr1, Tr2, Drei beispielsweise Temperaturverläufe der

Tr3 =

Raumtemperatur in Fig. 1.

Tr max = Von der Außentemperatur abhängiger Maximalwert der Raumtemperatur,der sich einstellt, wenn der Raum mit max. Energiezufuhr durch die Heizungs-

- 11 909838/0087

4607

anlage bis zum Erreichen des stationären Maximalwertes beheizt wird.

Ts1, Ts2, Beispiele von in Abhängigkeit der Außentem-

Ts3 =

peratur selbsttätig einstellbaren Stütztemperaturen im Zeitraum ^ts.

T„_v = Heizungsvorlauftemperatur, d.h./ die Temperatur des Heizungsvorlaufmediums (z.B. Wasser) in der Heizungsvorlaufleitung 10 der Fig. 3.

T„_T71 = Zwei unterschiedliche Kurven von Heizungsvor-

Άν Ι ι

T„_TTO lauftemperaturen in Fig. 2.

T_KV = Kesselvorlauftemperatur, d.h./ die Temperatur des Kesselvorlaufmediums (z.B. Wasser) in der Leitung 11 der Fig. 3.

^TKVmax ^{= An e}^-^nem Ke s se !thermostaten einstellbarer Maximalwert der Kessel- und damit auch' der Heizungsvorlauftemperatur

Ta = Außentemperatur
^_-Tr - Tr max — Tn
t = Zeit

ti = Jeweiliger Beginn eines Zwischenzeitintervalles. Die Zwischenzeitintervalle können tageszeitlich und/oder kalenderzeitmäßig programmiert sein

- 12 -

909838/0087

und/oder auch je nach Wunsch auch von Fall zu Fall an der Schaltuhr jeweils einmalig eingestellt werden.

t3 = Zeitpunkt der Beendigung des jeweiligen Zwischenzeitintervalles ^ ti .

At1 = Zeitlänge des jeweiligen Zwischenzeitintervalles.

Λ ts = Von ti bis t2 reichendes Zeitintervall.

t2 = Jeweiliger Beginn des Aufheizens im Zwischenzeitintervall;

Λ t2 = Zeitlänge t3 - t2 der programmierten Aufheizzeit (Endzeitspanne genannt).

k = Eine vom Gebäude und der Heizungsanlage abhängige Konstante.

Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Regelung und witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur eines in Fig. 3 durch die gestrichelte Umrandung angedeuteten/ beheizten Testraumes 7 eines Gebäudes oder einer Heizzone eines Gebäudes. Die Ausführungen lassen sich jedoch entsprechend auch auf den Fall des Kühlens des Testraumes 7 sinngemäß anwenden.

- 13 -

909838/0067

4V

Die dargestellte Heizungsanlage 9 weist einen Kessel 12 auf, dessen Kesselvorlauftemperatur in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Kesselthermostaten 13 ständig auf eine bestimmte maximale Temperatur T_{VT7 m} (z.B. 90⁰C)

i\ ν max

geregelt wird, das dem einen Eingang eines Dreiweg-Mischventiles 14 über die Leitung 11 zuströmt. Der andere Eingang dieses Mischventiles 14 ist über die Zweigleitung 16 an die Heizungsrücklaufleitung 15 angeschlossen. In die an den Ausgang des Mischventiles 14 angeschlossene Heizungsvorlaufleitung 10 ist eine Pumpe 17 zwischengeschaltet und ein Temperaturfühler 18 dient dem Fühlen der Heizungsvorlauftemperatur T„_T7. Die Heizungsvorlauf leitung 10 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel über mehrere

oder der betr. Gebäudezone Stockwerke des betreffenden Gebäudes/ bspw. eines Einfamilien- oder Mehrfamilienwohnhauses oder dergleichen. Es kann nur die Raumtemperatur des Testraumes 7 dieses Gebäudes geführt und geregelt werden. Die Wärmetauscher,

der Gebäudezone wie bspw. 19', in den anderen Räumen dieses Gebäudes oder/

erhalten Heizungsvorlaufwasser mit derselben Temperatur T zugeleitet., wie es auch dem Wärmetauscher 19 des Testraumes 7 zuströmt.

Dem Einstellen der Normaltemperatur Tn dient ein Steller 20, der bspw. einen manuell betätigbaren Drehknopf zum Einstellen von Tn aufweist. Diese Normaltemperatur Tn ist die bspw. von einem bestimmten Zeitpunkt morgens bis zu einem bestimmten Zeitpunkt am Abend des betreffenden Tages zu regelnde bzw. außentemperaturabhängig zu steuernde Raumtemperatur. Während eines Teils der Nachtzeit wird dagegen zur Ersparnis an Heizkosten die Raumtemperatur Tr

- 14 -

909838/0067

selbsttätig abgesenkt. Die programmierte Zeitdauer der Nachtabsenkung ist als Zwischenzeitintervall A ti bezeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer dem witterungsgeführten Steuern und dem alternativen Regeln der Raumtemperatμr Tr dienende Schaltung ist in Fig. 3 mit als Blockschaltbild dargestellt. Die vollausgezogen dargestellte Schaltung ist eine Grundschaltung, welche dann noch,

wie strichpunktiert bzw. strichzweipunktiert dargestellt .ist, weitergebildet ist.

Die Diagramme nach den Fig. 1 und 2 und die Tabelle der Fig. 4 werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 3 erläutert.

Der in Fig. 3 vollausgezogen dargestellte Teil der Schaltungsanordnung kann Raumtemperaturverläufe steuern und regeln, wie sie an drei beispielsweisen Kurven Tr1, Tr2 und Tr3 in Fig. 1 eingezeichnet sind. Solange die Raumtemperatur nicht abgesenkt ist, also in den von jeweils

zum jeweils nachfolgenden Zeitpunkt

t3 bis/t1 reichenden Zeitintervallen, wird die Normaltemperatur Tn im Testraum witterungsgeführt gesteuert, d.h. in Abhängigkeit der Außentemperatur Ta. Gegebenenfalls können der Temperatur Ta auch noch Störgrößen, wie Sonneneinstrahlung, Windstärke oder dergl. mit aufgeschaltet sein, was bekannt ist. Diese Steuerung kann jedoch schon innerhalb der Endzeitspanne <At2, wie weiter unten noch erläutert wird, eingeschaltet werden oder in einer bevor-

- 15 -

90 9 8 38/0067

4607

zugten Weiterbildung, wie sie strichzweipunktiert in Hg.3 eingezeichnet ist/ kann es zur Umschaltung auf die wltterungsgeführte Steuerung stets erst dann kommen, wenn nach Erreichen der Normaltemperatur Tn diese Normaltemperatur Tn solange geregelt wurde bis die für diese Regelung benötigte Energiezufuhr zum Testraum durch die Heizungsanlage auf die für die außentemperaturabhängige Steuerung benötigte Energiezufuhr (bei der jeweils vorliegenden Außentemperatur) abgesunken ist, was anhand der Fig. 2 noch näher erläutert wird.

Die Schalter S1 bis S 8 werden in der weiter unten beschriebenen Weise selbsttätig geöffnet und geschlossen. Die Übersicht über die Stellungen dieser Schalter ergibt die in Fig. 4 dargestellte Tabelle, in der bedeuten:

CMHCi der betreffende Schalter S ist geschlossen; σ der betreffende Schalter S ist geöffnet.

I = Diese Spalte der Tabelle der Fig. 4 betrifft

die Schalterstellungen bei Steuerung des Normalwertes Tn der Raumtemperatur durch außentemperaturabhängige Regelung der Heizungsvorlauftemperatur T„_TT.

IiV

II = Die Stellungen der Schalter S in den Zeitintervallen ^ts der Zwischenzeitintervalle AtI.

IHa = Schaltstellungen der Schalter Sy wie sie zum

- 16 -

909838/0067

Zeitpunkt t2 zwecks Schnellaufheizung eingeschaltet werden, falls die Raumtemperatur stets mit maximal möglicher Heizleistung bis auf Tn aufgeheizt wird.

IHb = Stellungen der Schalter S, wie sie zum Zeitpunkt t2 zwecks Schnellaufheizung eingeschaltet werden/ falls nur dann, wenn es im Zeitintervall Λ ts zum Stützen der Raumtemperatur kam, das Aufheizen des Raumes mit maximal möglicher Energiezufuhr erfolgt und in allen anderen Fallen die Energiezufuhr beim Aufheizen so gedrosselt wird, daß die Normal temperatur. Tn ebenfalls erst gegen Ende des programmierten Zwischenzeitintervalles A. ti , d.h. ungefähr zum Zeitpunkt t3 erreicht wird.

IV = Diese Spalte der Tabelle der Fig. 4 bezieht ■ sich auf die strich-zweipunktiert dargestellte weitere Ausgestaltung der Schaltung nach Fig. 3, durch welche auf die witterungsgeführte Steuerung der Normaltemperatur Tn erst umgeschaltet wird, wenn vorangehend bei Vorliegen der Normaltemperatur Tn diese solange geregelt wurde, bis die durch diese Regelung gesteuerte Energiezufuhr zum Raum auf die für die bei der betreffenden Außentemperatur für außentemperaturabhängige Steuerung der Raumtemperatur benötigte Energiezufuhr abgesunken ist.

- 17 909838/0087

Zunächst sei die Funktionsbeschreibung der Schaltung nach Fig. 3 gegeben, die nur den vollausgezogenen Teil unter Weglassung der strichpunktierten und strichzweipunktierten Schaltungsteile betrifft.

Vor dem Zeitpunkt ti wird im Testraum 7 die Normaltemperatur Tn witterungsgeführt gesteuert, d.h. in Abhängigkeit der Außentemperatur, so,

der Fig. 4 daß gemäß Spalte I der Tabelle/ alle Schalter S mit Ausnahme des Schalters S1 geöffnet sind. Dabei liefert der Addierer 23, welchem als Eingang wegen der geöffneten Schalter S3 und S7 nur Tn eingegeben wird, nur Tn als Ausgang in ein Rechnerglied 24, welches in diesem Fall folgende, durch die DE-OS 20 04 233 bekannte Funktion ausübt:

24
Dieses Rechnerglied/,welches bspw. gemäß der DE-OS 20 04 233 eine Meßbrücke sein kann, jedoch ggfs. auch andere Ausbildung haben kann, bspw. auch als digitales Rechnerglied ausgebildet sein kann, dient dem Erzeugen des Sollwertes der Heizungsvorlauftemperatur T„_TT in Ab-

riV

hängigkeit der Außentemperatur Ta, der eingestellten Normaltemperatur Tn und von in dem Verlauf und der Neigung der Sollwertkurve 25 berücksichtigten Konstanten des betreffenden Gebäudes und der Heizungsanlage 9. Diese Sollwertkurve 25 liefert für die mittels des Fühlers 18' in dieses Glied 24 eingegebene jeweilige Außentemperatur Ta den für die Steuerung der Normaltemperatur Tn erforderlichen jeweiligen Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur Beispielsweise ergibt in dem in das Glied 2 4 einge-

- 18 -

9 09838/0067

tragenen Diagramm die Außentemperatur Ta1 auf der Ausgangsleitung 26 ein der Heizungsvorlauf temperatur T„_tr1

HV

entsprechendes Signal» Die dem Diagramm des Gliedes 24 zugrundeliegenden Details ergeben sich aus DE-OS 20 04 233. Die Abszisse entspricht Ta, wobei Ta von rechts nach links größer wird. Die Ordinate entspricht T„„. Die nor-

HV

malerweise zweckmäßig unter 45° zu der Abszisse und der Ordinate geneigte Koordinatenlinie Tr entspricht der Raumtemperatur Tr. Durch Veränderung des Ausgangssignales des Addierers 23 wird die Kennlinie 25 parallel zu sich selbst verschoben, wobei ihr auf der Koordinatenlinie Tr befindlicher Punkt auf dieser Koordinatenlinie Tr wandert. Sofern die Einstellung von Tn geändert wird, bedeutet dies also eine solche Parallelverschiebung der Kennlinie 25. Auch die weiter unten noch erläuterten Glieder 36 und 51 dienen solchem Parallelverschieben dieser Kennlinie 25, da sie ebenfalls den Ausgang des Addierers 23 verändern.

Durch nicht dargestellte Einstellglieder läßt sich die Gestalt und Neigung der Kennlinie 25 verstellen, um ihre Stellung und ihren Verlauf den Konstanten des betreffenden Gebäudes/der Heizungsanlage 9 so anzupassen, daß genaue außentemperaturabhängige Steuerung der Raumtemperatur des Testraumes 7 erreicht wird. Das der Verstellung ihrer Neigung dienende Drehen der Kennlinie 25 erfolgt um ihren auf der Koordinatenlinie Tr liegenden Punkt, wie es in der DE-OS 20 04 233 beschrieben ist.

Die Ausgangsleitung 26 des Gliedes 24, in welche der Schalter S1

- 19 909838/0087

zwischengeschaltet ist, führt zu dem einen Eingang eines Reglers 27 (dieser kann vorzugsweise ein P- oder PI-Regler sein), dessen anderem Eingang die vom Fühler 18 gelieferte Heizungsvorlauf temperatur T_TTTT aufgedrückt ist.

27 ^HV

In diesem Regler/wird die Regelabweichung zwischen dem durch den Fühler 18 gelieferten Istwert und dem durch das Rechnerglied 24 gelieferten Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur gebildet. Diese Regelabweichung entspricht T^

Der Regler 27 liefert auf seiner zu dem der Verstellung des Mischventiles 14 dienenden Stellmotor 29 führenden Ausgangsleitung 30 Signale, die den Stellmotor 2 9 jeweils so schalten, daß die dem Regler 27 aufgedrückte Regelabweichung durch Änderung der Heizungsvorlauftemperatur T _T7 verkleinert wird, so daß die Heizungsvorlauf-

HV

temperatur T__T. auf den jeweils von dem Rechnerglied 2 4

rlV

gelieferten Sollwert geregelt wird. Hierdurch wird die Raumtemperatur 7 im Testraum und auch in den anderen, von der Vorlaufleitung 10 mit Heizmedium bedienten Räumen auf die Normaltemperatur Tn gesteuert.

Diese witterungsgefuhrte Steuerung hält solange an, bis der Zeitpunkt ti erreicht ist. Dieser Zeitpunkt ti ist in dam Programmspeicher einer vorzugsweise elektronischen Zeitschaltuhr 31 gespeichert. Das die Schalter S1 bis S8 schaltende Schaltwerk dieser Schaltuhr 31 kann sowohl

einigen anderen Schaltungskanponenten

von der Uhr dieser Schaltuhr 31 als auch von / fallweise zur Durchführung von Schaltbefehlen angesteuert

- 20 -

909838/0067

werden oder es kann auch vorgesehen sein, daß der Zeitschaltuhr, falls erwünscht, ihr auch einzelne Zwischenzeitintervalle von Hand eingegeben werden können, ggfs. erst zu Beginn des jeweils gewünschten Zeitpunktes ti, so daß im letzteren Falle die Zeitschaltuhr sofort dann die zum Absenken der Raumtemperatur erforderlichen Schaltungen ausführt. Und zwar schaltet die Zeitschaltuhr zum Zeitpunkt ti die Stellungen der Schalter S1 bis S8 gemäß der Spalte IIder Tabelle der Fig. 4 ein.

Es wird nach Einschalten der Schalterstellungen gemäß Spalte IIdie Raumtemperatur während des Zeitintervalles Λ ts gemäß einer von der Außentemperatur abhängigen Stütztemperatur Ts geregelt, sofern die Raumtemperatur Tr im Zeitintervall Δ ts bis zur jeweils vorliegenden Stutζtemperatur Ts absinkt, welche Stütztemperatur also dem Sollwert der Raumtemperatur Tr im Zeitintervall Λts entspricht. Das Absinken der Raumtemperatur im Zeitintervall 4 ts erfolgt nur durch natürliche Auskühlung des Raumes infolge Absperrung der Zufuhr von Heizenergie und geht deshalb entsprechend langsam und außentemperaturabhängig vor sichf so daß es häufig nicht zum Erreichen der Stütztemperatur kommt.

Die Stütztemperaturen ts sind wie in der DE-OS 2 6 31 beschrieben so in Abhängigkeit der Außentemperatur getroffen, daß, falls die Raumtemperatur bis zur jeweiligen Stütztemperatur absinkt, durch das Schnellaufheizen die Raumtemperatur ungefähr zum Zeitpunkt t3 die Normal temperatur Tn des Raumes 7 erreicht, wenn

- 21 -

909838/0087

4607

das SehneHaufheizen mit maximaler oder nahezu maxima ler Heizenergiezufuhr zum Raum 7, d.h. mit maximal ge öffnetem Mischventil 14 oder zumindest nahezu maximal geöffneten Mischventil 14 durchgeführt wird.

Die Stütztemperatur Ts wird bei der Schaltung nach
Fig.3 vorteilhaft wie folgt berechnet.
Es ist ein Glied 33 vorhanden/ welches zwei nicht dar gestellte manuell bedienbare Einstellglieder hat, von denen eines dem Einstellen einer dem Wert des betreffenden Gebäudes und der Heizungsanlage 9 berücksichti genden Konstanten k und das andere dem Einstellen der gewünschten Zeitlänge der Endzeitspanne Λt2 dient.
Dieses Glied 33 bildet aus diesen beiden Werten die
Funktion

Der Wert dieser Gleichung (1) wird dem einen Eingang
eines Multiplizierers 34 eingegeben, in dessen anderen Eingang über den in der Zeitspanne ^ts geschlossenen Schalter S3 und die Leitung 35 das Ausgangssignal eines weiter unten noch näher erläuterten Vergleichers 36 eingegeben wird, welches Ausgangssignal den Wert einer Raumtemperaturdifferenz

^Tr= Trmas -Tn (₂)

hat.

- 22 -

909838/0067

4607 ZLb - 7/2 -

Tr max ist die fiktive Raumtemperatur, wie sie bei der betreffenden Außentemperatur im Raum 7 dann erreicht würde, falls die Heizungsanlage 9 bei voll geöffnetem Mischer 14 den Testraum 7 mit der maximalen Kesselvorlauftemperatur T„.„ solange beheizt, bis die Raumtemperai\ ν max

tür im Testraum nicht mehr weiter ansteigt, also sie

... " vorliegenden

ihren maximalen Wert Tr max bei der/ Außentemperatur und voller Heizleistung der Heizungsanlage hat.

Diese Raumtemperaturdifferenz /[ Tr wird ebenfalls mittels des Rechnergliedes 24 berechnet, wodurch erhebliche Kosten für die Schaltungsanordnung eingespart werden. Es genügt nämlich zur Ermittlung von Λ Tr die Kennlinie 25 zu sich selbst parallel solange zu verschieben, bis das einen Funktionsgenerator darstellende Rechnerglied 2 4 auf der Ausgangsleitung 26 als Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur den Maximalwert von T„_v liefert, der der maximalen Kesselvorlauftemperatur T_VTT entspricht,

.kv max

die am Thermostat 13 des Kessels 12 eingestellt ist und auch in einen Vergleicher 36 eingegeben wird. Und zwar muß, wie man ohne weiteres aus Fig. 3 und den bereits zu ihr gegebenen Erläuterungen ersieht, der über die Leitung 64 in den Addierer 23 eingegebene, dem Wert Tn hinzuzuaddierende Wert notwendigerweise der Differenz Tr max — Tn entsprechen, wenn der von der Leitung 26 aus in den Vergleicher 36 eingegebene Sollwert T„„ dem

riV

durch das mit dem Einstellglied des Kesselthermostaten 13 gekoppelte Glied 65 in das Glied 36 eingegebenen Wert ^TKV max ^entspricht. Damit entspricht bei Gleichheit die-

- 23 -

909838/0067

ser beiden Eingangssignale des Vergleichers 36 sein

über über den geschlossenen Schalter S3/die Leitung 64 in den Addierer 23 eingegebene Zusatzwert notwendig der genannten Differenz Tr max - Tn. Der Schalter S1 ist dabei geöffnet, so daß dieser vom Rechnergüed 24 gelieferte Sollwert T_TTTT nur dem betreffenden Eingang

HV max ^^{3 3}

des Vergleichers 36 aufgedrückt wird.

Indem im Glied 24 eingezeichneten Diagramm entspricht Tr max dem Schnittpunkt der Koordinatenlinie Tr mit derjenigen Kennlinie, z.B. der gestrichelt eingezeichneten Kennlinie 25"', auf welcher sich die maximale Heizungsvorlauftemperatur T _v mit der jeweils vorliegenden Außentemperatur Ta schneiden.

Der Ausgang des Multipliziergliedes 34 liefert so ein Signal

y =. (Tr ma*. — TnJ^e. ^K " — Ί j (3)

Der Schalter S4 ist im Zeitintervall Δts geschlossen, so daß y in ein Subtraktionsglied 37 gegeben wird, in dessen anderer Eingang Tn eingegeben wird und in diesem Subtraktionsglied 37 wird so die Differenz Tn - y = Ts

und,diese Stütztemperatur T₃
gebildet/ als erniedrigter, außentemperaturabhängiger Sollwert einem Raumtemperaturregler 39 über die Leitung 40 eingegeben.

Über die Leitung 41 wird dem Istwert-Eingang dieses Reglers 39 der im Temperaturfühler 21 gefühlte Istwert Tr

- 24 -

909838/0067

des Raumes 7 3 g

der Raumtemperatur/eingegeben und im Regler/die Regelabweichung gebildet, und da der Schalter S2 geschlossen ist, wird der Ausgang des Reglers 39 infolge des geöffneten Schalters S1 allein dem Sollwert-Eingang des Reglers 2 7 eingegeben, dessen Ausgang den Stellmotor 2 9 in der zur Regelung der Raumtemperatur Tr gemäß der Stütztemperatur Ts erforderlichen Weise verstellt. Die Kaskadenschaltung der beiden Regler 39, 27 bewirkt eine genaue Regelung der Raumtemperatur Tr. Den Regler 27 kann man dabei als dem Regler 39 unterlagert oder untergeordnet bezeichnen.

Der Regler 39 kann in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt ein P-Regler mit schmalem Proportionalband sein,
(z.B. kann sein Proportionalband sich über 2 C erstrekken ) und demzufolge steuert der Ausgang des Reglers 39 den Regler 27 bereits bei geringen Regelabweichungen voll aus.

Im Zeitintervall Δts kommt es jedoch nur dann zur Regelung gemäß der jeweiligen Stütztemperatur Ts, wenn die vom Fühler 21 gefühlte Raumtemperatur Tr bis auf die Stütztemperatur Ts absinkt. Dies sei an Hand der Fig. 1 noch näher erläutert. .

In Fig. 1 sind drei verschieden große Stütztemperaturen Ts1, Ts2 und Ts3 eingezeichnet, wie sie wie vorbeschrieben selbsttätig berechnet werden. In Wirklichkeit variieren die Stütztemperaturen stetig. Zweckmäßig kann ein unterster

- 25 -

909838/0087

4607 St - vs - 280977Q

Grenzwert der Stutζtemperatur vorgesehen sein, der nicht mehr unterschritten werden darf, der bspw. zwischen 6

ο
bis 14 C betragen kann. Die höchste Stütztemperatur kann vorzugsweise der Normaltemperatur Tn entsprechen und zwar für den Fall, daß diejenige extrem niedrige Außentemperatur herrscht, bei welcher die Heizungsanlage 9 bei voll geöffnetem Mischventil 14 gerade noch die eingestellte Normaltemperatur Tn aufrechterhalten kann. Bei allen anderen Außentemperaturen liegt die Stütztemperatur Ts unter der Normaltemperatur Tn, und zwar ist die Stütztemperatur in ihrem stetigen Verstellbereich umso niedriger, je höher die Außentemperatur ist. In Fig. 1 können bspw. folgende Temperaturwerte vorliegen:
Tn = 20°C , Ts1 = 8°C, Ts2 = O⁰C, Ts3 - 10°C

Ferner ist die Zeitspanne Δ t2 fest eingestellt, bspw. beträgt sie zwei Stunden und braucht dann nicht mehr verstellt zu werden. Da jedoch ihre manuelle Verstellmöglichkeit vorgesehen ist, kann sie, falls erwünscht, auch manuell verstellt werden. Δ. t2 wird in die Zeitschaltuhr 31 und in das Rechnerglied 33 eingegeben, was zweckmäßig mittels eines einzigen Einstellgliedes erfolgen kann.

Je niedriger die Außentemperatur Ta ist, umso rascher sinkt die Raumtemperatur Tr nach Einschalten des Zeitintervalles Ats ab, in welchem gemäß Spalte II der Fig. 4 Regelung der Raumtemperatur durch den Regler 39 eingeschaltet/und dies veranlaßt ab Beginn des

- 26 -

909838/0067

4607 Al 2β

Zeitpunktsti rasches Schließen des Mischventiles 14, d.h. überführen seines Ventilgliedes in diejenige Grenzstellung, in welcher der Zufluß von Kesselvorlaufwasser aus der Leitung 11 abgesperrt ist, so daß die Pumpe nur Wasser aus der Leitung 16 durch das Mischventil hindurch in die Heizungsvorlaufleitung 10 fördern kann.

Das im Heizkreis 10, 19', 19, 15, 16 und 14 zierkulierende Wasser Mihlt sich deshalb rasch ab und T sinkt

HV entsprechend rasch auf Tr ab und die Raumtemperatur Tr sinkt langsam ab. Das Mischventil 14 sperrt den Zufluß von Kesselvorlaufwasser 11 in die Heizungsvorlaufleitung 10 solange ab, solange die vom Fühler 21 gefühlte Raumtemperatur Tr größer als die über die Leitung 4D in den Regler 39 eingegebene Stütztemperatur Ts ist.

Raumtemperatur
In Fig. 1 sinkt die / gemäß der Raumtemperaturkurve Tr1 bei der für sie angenommenen tiefen Außentemperatur rasch ab bis zur Stütztemperatur Ts1 und wird dann auf tsi bis zum Zeitpunkt t2 gestützt, d.h. durch Regelung mittels der Regler 39, 27 gehalten. Falls sich dabei die Außentemperatur ändert, ändert sich die Stütztemperatur Ts, so daß sich während des Zeitintervalles

A ts ändernden Außentemperaturen selbsttätig Rechnung getragen wird. Auch die in Fig.1 eingezeichnete Raumtemperatur gemäß der Raumtemperaturkurve Tr2 sinkt noch innerhalb des Zeitintervalles A ts bis zur Stütztemperatur Ts2 ab, gemäß welcher sie dann geregelt wird. Dagegen ist bei der höheren Außentemperatur, welcher

- 27

909838/0067

4607 - ν - 2909770

die Stutζtemperatur Ts3 zugeordnet ist/ der zeitliche Abstieg der Raumtemperatur gemäß der Raumtemperaturkurve Tr3 so langsam und auch die Stütztemperatur schon so niedrig, daß es im Zeitintervall A. ts nicht zum Stützen dieser Raumtemperatur T3 kommt.

Der vollausgezogen dargestellte Teil der Schaltung in Fig.3 arbeitet ab dem Zeitpunkt t2 wie folgt weiter.

Zum Zeitpunkt t2 wird unabhängig davon, ob es im Zeitintervall ^ ts zum Stützen der Raumtemperatur kam oder nicht, stets auf maximale Schnellaufheizung umgeschaltet und zwar mittels der Schaltuhr/^ welche die Schalter S gemäß Spalte IHa der Tabelle in Fig. 4 schaltet. Da

nunmehr die Schalter S1 und S4 geöffnet sind, wird dem b Leitng -2-6

ube g
Glied 37/nur noch Tn eingegeben und damit liefert das Glied 37 zum Regler 39 über die Leitung 40 als Sollwert den Wert Tn , so daß nunmehr dieser Regler 39 den am Geber 20 eingestellten Normalwert Tn der Raumtemperatur regelt. Da zu diesem Zeitpunkt die Raumtemperatur mehr oder weniger weit unter Tn liegt, bewirkt der Regler über den Regler 27 rasches vollständiges öffnen des Mischventiles 14, so daß es den Zufluß aus der Leitung 16 absperrt und den Zufluß von Kesselvorlaufwasser in die Leitung 1Q maximal öffnet, so daß dann in die Heizungsvorlaufleitung 10 ausschließlich Kesselvorlaufwasser mit der maximalen Kesselvorlauftemperatur T„„

JN. V ΓΤι Ά Χ

einströmt. Damit findet rasche Schnellaufheizung der Raumtemperatur Tr statt und dieses maximal rasche Aufheizen dauert an, bis die Raumtemperatur den Wert Tn erreicht hat.

909838/0067 - ₂8 -

In Fig. 3 wird mittels des Gliedes 44 die Differenz Tn - Tr gefühlt und wenn diese Differenz ungefähr zu Null wird/ d.h., wenn die Raumtemperatur Tr den Normalwert Tn ungefähr erreicht, liefert das Glied 44 über die Ausgangsleitung 45 zur Zeitschaltuhr 31 ein Signal, durch das das Schaltwerk der Zeitschaltuhr 31 veranlaßt wird, wieder auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur Tr umzuschalten, d.h., die Schalter S gemäß Spalte I der Fig. 4 zu schalten. Diese witterungsgeführte Steuerung der Heizungsvorlauftemperatur auf den Wert Tn findet dann bis zum nächsten Zeitpunkt ti ununterbrochen statt.

Die Stütztemperaturen Ts sind so auf die Länge der ein-

End- .

gestellten/ Zeitspanne Δ t2 abgestimmt, daß, falls es im Zeitintervall Δ ts zum Stützen der Raumtemperatur kam, die Zeitspanne Δ, t2 gerade ausreicht, damit bei maximal möglicher Zufuhr von Heizenergie zum Testraum 7 mittels der Heizungsanlage 9 die Normaltemperatur Tn ungefähr am Ende des Zwischenzeitintervalles At1, d.h. ungefähr zum Zeitpunkt t3 erreicht wird. Im Falle der Fig. 1 erreichen also die im Zeitintervall Ats gemäß den Stütztemperaturen Ts1 bzw. Ts2 gestützten Temperaturverläufe Tr1 und Tr2 die Normaltemperatur Tn ungefähr zum Zeitpunkt t3. Dies gilt jedoch nicht für den in Fig.1 als Beispiel mit eingezeichneten Raumtemperaturverlauf Tr3, da bei diesem Verlauf die Raumtemperatur im Zeitintervall Λts nicht gestützt wurde und deshalb geringeren Abstand von der Normaltemperatur Tn hat, als wenn es zur Stützung gekommen wäre.

- 29 -

909838/0087

4607 - Z9 -

Da jedoch im Falle der Schalter-/nacl? Spalte IHa der Fig. 4 auch für den nicht temperaturgestützten Temperaturverlauf Tr3 zum Zeitpunkt t2 dem Regler 39 als Sollwert die Normaltemperatur Tn eingegeben wird, findet ebenfalls ab dem Zeitpunkt t2 maximal rasche Schnellaufheizung der Raumtemperatur Tr statt. Demzufolge wird für alle Raumtemperaturveräufe, bei denen es im Zeitintervall Ats nicht zum Stützen der Raumtemperatur kam, der Normalwert Tn der Raumtemperatur mehr oder weniger weit schon vor dem Zeitpunkt t3 erreicht. Im Falle des in Fig. 1 eingezeichneten Temparaturverlaufs Tr3 ist dies der Zeitpunkt t3', so daß hier schon bei t3' auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur umgeschaltet wird.

Bei einer Variante bleibt in Spalte IHa der Fig. 4

gezeichneten der Schalter S5 abweichend zur/ Schalterstellung in Spalte HIa geöffnet und es wird durch die Zeitschalter stets zum Zeitpunkt t3 auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur Tr umgeschaltet. Es kommt dennoch nicht zum überregeln der Raumtemperatur, da der Regler die Raumtemperatur vom Zeitpunkt t3' bis zum Zeitpunkt t3 regelt entsprechend dem Sollwert Tn.

Es kann auch vorgesehen sein, dieses Regeln der Raumtemperatur mittels des Reglers 39 auf den Wert Tn eine programmierte vorbestimmte oder sich selbstättig ergebende variable Zeitspanne über die Zeit t3 hinaus noch fortzusetzen und so erst zeitlich nach dem Zeitpunkt t3

- 30-

909838/0067

auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur umzuschalten. Hierdurch läßt sich die Genauigkeit der witterungsgeführten Steuerung nach ihrem Einschalten auf einfachste Weise noch verbessern, weil immer dann, wenn die Raumtemperatur einige Zeit auf den Wert Tn geregelt wurde, sich die Temperatur der Begrenzungswände, Decke und des Bodens und der Einrichtungsgegenstände des Raumes 7, welche im Zeitintervall /its mehr oder weniger stark auskühlten, durch die Raumtemperaturregelung rascher als durch die witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur annähern,. In Verbindung mit Fig. 2 wird weiter unten noch eine Ausführungsform beschrieben, die letzterem Sachverhalt ganz besonders gut Rechnung trägt.

Oft ist es erwünscht, daß die Normaltemperatur Tn auch dann, wenn es nicht zum Stützen der Raumtemperatur kam, erst ungefähr zum Zeitpunkt t3 erreicht wird. Dies läßt sich durch die Regelung der Heizungsvorlauftemperatur auf einen jeweils geeignet berechneten Sollwert erreichen.

In Fig. 1 ist eine Kurve 60 punktiert dargestellt, welche von der Kurve Tr3 zum Zeitpunkt t2 abzweigt und sie erst zum Zeitpunkt t3 wieder trifft. Sie entspricht dem Fall, daß die Temperaturkurve Tr3 im Zeitintervall A. ts nicht gestützt wurde und deshalb im Zeitintervall Δt2 die Heizungsvorlauftemperatur T„_v auf einen unterhalb

909838/0087

4607 - 4\ - ■ ' ■

ihres Maximalwertes liegenden Sollwert geregelt wurde, der so berechnet ist, daß die Normaltemperatur Tn erst gegen Ende des Zeitintervalles Δ t2 erreicht wird. Dies wird in der Schaltung nach Fig. 3 durch die strichpunktiert dargestellten zusätzlichen Komponenten 50,51, S6 und S7 erreicht. Es liegt also dann der voll ausgezogen dargestellte Teil der Schaltung in Kombination mit dem strichpunktierten Teil vor.

Die Schaltuhr 31 schließt zum Zeitpunkt t2 nunmehr gemäß Spalte IHb der Fig. 4 die Schalter S1, S5, S6 und S7. Die Schalter S2, S3 ₍ S 4·, S 8 sind dagegen geöffnet.Es ist also Regelung der Heizungsvorlauftemperatur gemäß dem vom Rechnerglied 24 in die Leitung 26 eingegebenen Sollwert dieser Heizungsvorlauftemperatur eingeschaltet, jedoch ist dieser Sollwert höher als für die Steuerung von Tn bei der betreffenden Außentemperatur. Es wird dabei der Wert ^TmT_SOTi stets so berechnet, daß zur Zeit t3 die Normaltemperatur Tn ungefähr erreicht ist. Falls die Raumtemperatur im Zeitintervall Δts gestützt wurde, muß für das Schnellaufheizen wieder die maximale Hexzungsvorlauftemperatür vorliegen. In den anderen Fällen, wenn es also nicht zum Stützen der Raumtemperatur im Zeitintervall Λts kam, muß mit kleiner Heizungsvorlauftemperatur aufgeheizt werden. Der jeweils erforderlichen Sollwert Τ™, ,, wird in beiden Fällen wie

xlVSOXX

folgt berechnet:

Zum Zeitpunkt t2 wird in einem Speicher 50 der ihm vom Glied 44 eingegebene Differenzwert Tn-Tr für das Zeitintervall Λ t2 gespeichert. Den Befehl zum Speichern liefert die Zeitschaltuhr 31. Sobald dieser Speicherwert später nicht mehr benötigt wird, kann er wieder

50 gelöscht werden. Dieser im Speicher/gespeicherte Wert

909838/0087

ist bis Tn erreicht wird

ständig einem Eingang eines Dividieigliedes 51 aufgedrückt, in der er durch den im Glied 33 gespeicherten Wert geteilt wird, d.h. daß der Ausgang ζ des Dividiergliedes ist:

^Tr

(4)

Da der Schalter S7 geschlossen ist, wird im Addierer 23 gebildet Tn + ζ und dieser Wert in das Glied 24 eingegeben. Hierdurch wird die Kennlinie 25 entlang der Raumtemperaturkoordinatenlinie Tr in Richtung des

„ _ ., bspw. in die Stellung 25' parallel .zu sich selbst verschoben

Pfeiles 7 und auf der Ausgangsleitung .26 des Gliedes

dann

tritt/ entsprechend ein Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur T„-. auf, welcher dem Schnittpunkt der vorliegenden Außentemperatur mit der Heizungsvorlauftemperatur auf dieser Kennlinie 25' entspricht. Falls es zum Stützen der Raumtemperatur im Zeitintervall Z\ts gekommen war, ergibt dies selbstätige Berechnung der maximalen Heizungsvorlauftemperatur als Sollwert, so daß es nicht erforderlich ist, diese maximale Heizungsvorlauftemperatur mittels des Reglers 39 herbeizuführen, obwohl dies auch möglich wäre, indem man vorsieht, daß zum Zeitpunkt t2 abgefragt wird, ob die Raumtemperatur im Zeitintervall Λ ts gestützt wurde oder nicht und im Falle des stattgefundenen Stutzens die

909838/0087

Schnellaufheizung mittels des Reglers 39 wie bereits weiter oben in Verbindung mit den Schalterstellungen der Spalte IHa beschrieben wurde durchgeführt wird. Baulich einfacher ist es jedoch, unabhängig davon, ob die Raumtemperatur im Zeitintervall Zi ts gestützt wurde oder nicht, das Schnellaufheizen mit den Schalterstellungen nach Spalte IHb der Tabelle der Fig. 4 durchzuführen, also stets das Schnellaufheizen durch Regelung der Heizungsvorlauftemperatur unter Berechnung des Sollwertes durch das Glied 24 durchzuführen. Wie erwähnt, berechnet das Glied 24 stets für den Fall, daß es ±nZeitintervall Δ. ts zum Stützen der Raumtemperatur kam, als Sollwert für die Heizungsvorlauftemperatur deren Maximalwert T™,

Falls es dagegen nicht zum Stützen der Raumtemperatur gekommen war, ist stets der wie beschrieben berechnete Sollwert T so groß, daß durch die gemäß ihm geregelte xiVSOll

Heizungsvorlauftemperatur T„_v die Raumtemperatur ungefähr zum Zeitpunkt t3 den Normalwert Tn erreicht.

Da der Schalter S5 gemäß Spalte IHb der Tabelle der Fig. 4 geschlossen ist, wird dann, wenn die Raumtemperatur Tr den Normalwert Tn ungefähr erreicht hat, der Zeitschaltuhr 31 vom Glied 44 der Befehl gegeben, auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur Tn umzuschalten. Wie bereits erwähnt,

909838/0087

4607 j

kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, daß nach Erreichen der Normaltemperatur Tn zunächst noch einige Zeit lang die Raumtemperatur mittels des Raum-

\ae.ruAiii Th. _t
temperaturregler 3 9\ geregelt und dann erst auf witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur umgeschaltet wird, um dem durch die ausgekühlten Wände und Einrichtungsgegenstände nach Erreichen der Normaltemperatur Tn noch vorübergehend erhöhten Bedarf an Wärmeenergie Rechnung zu tragen.

Die witterungsgeführte Steuerung der Raumtemperatur hat den großen Vorteil gegenüber der Raumtemperaturregelung, daß bei auf den Testraum einwirkenden erheblichen Störgrößen sich diese nicht auf die außentemperaturabhängig geregelten Heizungsvorlauftemperaturen auswirken und folglich solche Störgrößen

nicht zu Änderungen der gesteuerten Raumtemperatur' in den anderen durch denselben Heizkreis mit Heizungsvorlaufwasser beschickten Gebäuderäumen führen.

Aus den weiter oben erwähnten Gründen ist es besonders vorteilhaft, nach Erreichen der Normaltemperatur Tn nicht sofort auf außentemperaturabhängige Steuerung der Raumtemperatur umzuschalten, sondern einige Zeit lang die Raumtemperatur mittels des Reglers 39 auf die Normaltemperatur Tn zu regeln. Eine vorteilhafte Möglichkeit, dies zu erreichen, die sich als ganz besonders gut erwiesen hat, ist schematisch in Fig. 2

909838/0067

in Form von zwei beispielsweisen zeitlichen Verläufen T_HV1 und Tfj_V2 der Heizung svor lauf tempera tür T^y

dargestellt, wobei beiden Verläufen unterschiedliche, jedoch konstante Außentemperaturen unterstellt sind. Die Einteilung der Zeitachse t in die Zeitpunkte ti , t2 und t3 ist identisch mit der Einteilung der Zeitachse t in Fig. 1 . Die Kurven T„tt1 und Τττττ2

entsprechen jedoch Heizungsvorlauftemperaturen. Der Maximalwert T^ liegt bei "max.".

Vor dem Zeitpunkt ti wird die Raumtemperatur Tr temperaturabhängig gesteuert und solange die Außentemperatur, wie hier angenommen, konstant bleibt, bleibt auch der Sollwert der jeweiligen Heizungsvorlauf temperatur konstant und die effektive Heizungsvorlauftemperatur wird auf diesen Wert geregelt. Der Kurve ^tjjt liegt eine tiefere Außentemperatur als der Kurve T.j^.2 zugrunde. Ab dem Zeitpunkt ti findet die Temperaturabsenkung der Raumtemperatur statt und die Heizungsvorlauftemperatur nimmt bei beiden Kurven T„_V1 und T„,2 rasch ab. Es ist für die Kurve TjTy2 angenommen, daß es nicht zum Stützen der Raumtemperatur im Zeitintervall Δ ts kam. Die Heizungsvorlauftemperatur fällt dann rasch auf die Raumtemperatur ab und bleibt bis zum Zeitpunkt t2 etwa auf der Höhe der langsam absinkenden Raumtemperatur, so daß die Kurve T„tt auch langsam mit der Raumtemperatur absinkt. Zum Zeitpunkt t2 wird die Schnellaufheizung eingeschaltet.

909838/0067

Der Kurve Τ™,1 liegt dagegen der Fall zugrunde, daß die Raumtemperatur im Zeitintervall Λ ts gestützt wurde. Beiden Kurven T_HV1 und T„_V2 liegt der Fall
zugrunde, daß Tn ungefähr zum Zeitpunkt t3 erreicht wird. Sobald Tr ungefähr Tn erreicht hat, wird
selbsttätig auf Regelung der Raumtemperatur auf den Sollwert Tn umgeschaltet,und zwar mittels eines vom Vergleicher 44 in das Schaltwerk der Zeitschaltuhr 31 eingegebenen Signals , das die Schalter S1 bis S8 gemäß Spalte IV der Fig. 4 schaltet.

Es wird bevorzugt erst dann selbsttätig von der
Regelung der Raumtemperatur auf die Steuerung der
Raumtemperatur umgeschaltet, wenn die außentemperaturabhängige Regelung der Vorlauftemperatur unmittelbar nach dem Zeitpunkt der Umschaltung ungefähr dieselbe Energiezufuhr zum Raum 7 wie die Regelung der Raumtemperatur unmittelbar vor dem Umschalten benötigt. Dies liegt dann vor, wenn Istwert und Sollwert von T™^ gleich groß sind oder wenn das den Sollwert für den Regler 27 bildende Ausgangssignal des Raumtemperaturreglers gleiche Größe wie der vom Glied 24 gelieferte Sollwert von Ttttt hat. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Umschaltung von der Raumtemperaturregelung auf die
außentemperaturabhängige Steuerung mittels des Vergleichers 61 vorgenommen; dessen beiden Eingängen werden der auf der Leitung 26 vorliegende Sollwert der
Heizungsvorlauftemperatur und ferner der vom Temperaturfühler 18 gefühlte Istwert der Heizungsvorlauftemperatur eingegeben. Bei Gleichheit dieser beiden Werte liefert

909838/0067

der Vergleicher 61 über den geschlossenen Schalter S8 in das Schaltwerk der Zeitschaltuhr 31 ein Signal, durch welches dieses Schaltwerk die Schalter aus den Stellungen gemäß Spalte IV der Fig. 4 in die der außentemperaturabhängigen Steuerung der Normaltemperatur dienenden Stellungen gemäß Spalte I der Fig. 4 umschaltet.

Solange vor diesem Umschalten die Raumtemperatur mittels des Reglers 39 geregelt wird,tritt selbsttätige Verminderung der Hexzungsvorlauftemperatür ein, weil dabei nur der Wert der Raumtemperatur Tn aufrechterzuerhalten ist und keine Erhöhung der Raumtemperatur mehr stattfindet. Es wird also durch diese Regelung der Raumtemperatur die Heizungsvorlauftemperatur durch den Kaskadenregler 39, 27 langsam abgesenkt.

Das Rechnerglied 24 ist ständig wirksam und erhält während der beschriebenen Regelung der Raumtemperatur wegen der geöffneten Schalter S3 und S7 nur Tn über die Leitung 28 eingegeben und liefert folglich an seinem Ausgang einen Sollwert für die Heizungsvorlauftemperatur, wie er der Steuerung für die Normaltemperatur Tn dienen soll. Da der Schalter S1 jedoch vor dem Umschalten auf die Steuerung der Raumtemperatur geöffnet ist, wirkt sich dieser Sollwert auf den Regler 27 vor dem Umschalten nicht aus. Im Diagramm nach Fig. 2 findet die Umschaltung von Raumtemperaturregelung auf außentemperaturabhängige Steuerung der

- 38 -

909838/0067

4607 -28 r

2*09770

Raumtemperatur zu den Zeitpunkten t4, t4' statt.

Die vorstehend angegebenen und anhand der Schaltung nach Fig. 3 erläuterten Rechnungen zur selbsttätigen Berechnung der jeweiligen Stütz temp-<eratur bzw. des jeweiligen Sollwertes der Heizungsvorlauftemperatur haben sich als für die Praxis hervorragend brauchbar erwiesen, wovon nicht berührt wird, daß ggfs. auch etwas abweichende Gleichungen für diese Berechnungen · ebenfalls geeignet sein können, bspw. auch Gleichungen noch höherer Ordnungen oder in einfachen Fällen können anstelle der e-Funktion des Gliedes 33 auch eine ihr angenäherte lineare Funktion oder ihr angenäherte Potenzfunktionen oder sonstige ausreichend genauen Funktionen vorgesehen sein.

909838/0087

Leerseite

Claims (11)

1. Dr.-ing. DipL-Phys. OSKAR KÖNIG Patentanwalt .

   1809770

   Deutsche Bank AG Stuttgart

   Telefon: (07 1 1) fBgggMS 23 64 61 Konto Nr. 89 / 00

   Telegramm: Koenigpat ?000 STUTTGART-I, Klüpfelstraße 6 Postscheck Stgt. 84919

   Postfach 51

   4607

   . . Patentansprüche

   Verfahren zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines Gebäudes oder dergl. mittels einer ihm Energie zuführenden Heizungsanlage oder mittels einer aus ihm Energie abführenden Kühlungsanlage, bei welchem in dem Raum geregelt oder witterungsgeführt gesteuert eine verstellbare Normaltemperatur aufrechterhalten wird, die zum längeren Aufenthalt von Personen in diesem Raum geeignet ist, und bei dem Zwischenzeitintervalle programmiert und/oder manuell einstellbar sind, in denen zur Energieeinsparung die Zufuhr bzw. Abfuhr von Energie durch die Anlage in diesen bzw. aus diesem Raum abgeschaltet wird und, falls die Raumtemperatur eine in Abhängigkeit der Außentemperatur selbsttätig verstellbare Stütztemperatur erreicht, gemäß dieser geregelt wird und die so getroffen ist, daß die Raumtemperatur, wenn sie von der Stütztemperatur aus mit durch die Heizungsanlage oder Kühlungsaniage bewirkbarer maximaler oder nahezu maximaler Zufuhr oder Abfuhr von Energie bis zur Normaltemperatur geändert wird, bis

   vovi-Uofsweise.

   zum ungefähren Erreichen der Normal temperatur eine/einstellbare, von der Außentemperatur unabhängige

   909838/0087

   ORIGINAL INSPECTED

   -2- 28Q9770

   konstante Zeitspanne (nachfolgend Endzeitspanne) benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch dann, wenn es im Zwischenzeitintervall vor Beginn der Endzeitspanne nicht zum Stützen der Raumtemperatur kommt, dennoch die Schnellaufheizung bzw. -abkühlung zu Beginn der Endzeitspanne eingeschaltet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschalten der Schnellaufheizung stets maximale Energiezufuhr bzw. -abfuhr oder zumindest nahezu maximale Energiezufuhr bzw. -abfuhr zu dem bzw. aus dem betreffenden Gebäuderaum eingeschaltet wird, und daß, sobald die Raumtemperatur die Normaltemperatur ungefähr erreicht, stets auf Regelung oder Steuerung dieser Normaltemperatur umgeschaltet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellaufheizung oder -abkühlung durch Regelung der Raumtemperatur unter Verwendung eines der Normaltemperatur entsprechenden Sollwertes durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, falls es im Zwischenzeitintervall vor Beginn der Endzeitspanne nicht zum Stützen der Raumtemperatur kommt, dann zu Beginn der Endzeitspanne die Differenz zwischen Normaltemperatur und Raumtemperatur ermittelt und in Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz, der Außentemperatur und von Konstanten des betreffenden

   909838/0067

   28Q9770

   - 3 -'

   Gebäudes und der Heizungs- oder Kühlungsanlage die Vorlauftemperatur des den Gebäuderaum heizenden Heizmediums bzw. kühlenden Kühlmediums auf solchen von dem maximalen Heizen bzw. Kühlen entsprechenden Extremwert abweichenden Wert eingestellt wird, daß die Raumtemperatur die Normaltemperatur ungefähr am Ende der Endzeitspanne erreicht.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schnellaufheizen bzw. -abkühlen die Vorlauftemperatur des Heiz- bzw. Kühlmediums gemäß einem berechneten Sollwert geregelt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Raumtemperatur die Normaltemperatur bereits vor Ende der Endzeitspanne erreicht, schon vor Ende der Endzeitspanne auf die Regelung bzw. Steuerung der Normaltemperatur umgeschaltet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Schnellaufheizung bzw. -abkühlung zunächst die Normaltemperatur der Raumtemperatur geregelt wird und daß von dieser Regelung nach einiger Zeit umgeschaltet wird auf witterungsgeführte Regelung der Vorlauftemperatür mittels eines witterungsgeführten Vorlauftemperaturreglers des den betreffenden Raum heizenden bzw. kühlenden Heiz- oder Kühlmediums zur Steuerung der Raumtemperatur, wobei diese Umschaltung vorzugsweise dann erfolgt, wenn die außentemperaturabhängige Regelung der Vorlauftemperatur, welche der

   - 4a-

   909838/0067

   Raumtemperatursteuerung dient, dieseibe Energiezufuhr bzw. -abfuhr zum bzw. vom Raum bedingt, wie die momentan noch vorliegende Regelung der Raumtemperatur.
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Vorrichtung zur witterungsgeführten Steuerung der Normaitemperatur der den Zusammenhang zwischen Außentemperatur und Vorl·auftemperatur des Heiz- bzw. Kühl·- mediums berechnende Anaiog- oder Digitairechner in den Zwischenzeitintervallen dem Rechner zum Berechnen der Stütztemperaturen ais eine seiner Komponenten zugeschaltet wird und dem Berechnen derjenigen Raumtemperatur dient, die bei der betreffenden Außentemperatur die Heizungs- oder Kühlungsanl·age in dem Raum mit der maximalen Vorlauftemperatur erzeugen könnte.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Analog- oder Digitairechner im Zwischenzeitintervail· zumindest dann, wenn es nicht zum Stützen der Raumtemperatur kam, auch dem Berechnen des Soilwertes der Vorlauftemperatur des Heiz- oder Kühlmediums für das Schne^aufheiZen bzw. -abkühien dient.
10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebäuderaum der Testraum des Gebäudes bzw. einer Gebäudezone ist und die Voriauftemperatur des Heiz- oder Kühlmediums in den. anderen Räumen des Gebäudes bzw. dieser Zone der

    - 4b -

    909838/0067

    4607

    im Testraum entspricht.
11. 11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zeitschaltvorrichtung (31) aufweist, welche die Aufheizung oder Abkühlung des Raumes auf die Normaltemperatur (Tn) stets eine einstellbare Endzeitspanne (A. i2) vor Ende des Zwischenzeitintervalle s (Δ. ts) einschaltet, und zwar unabhängig davon, ob es in diesem Zwischenzeitintervall zur Stützung der Raumtemperatur mittels der außentemperaturabhängigen Stütztemperatur kam oder nicht.

    909838/0067