DE19819127C2 - Heizungssteuerungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 42 21 094 C2 im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Raumtemperaturregelung in ihren Grundzügen beschrieben und muß vor dem Hintergrund des vor allem in der DE 33 10 402 A1 wiedergegebenen allgemeinen Fachwissens auf diesem Gebiet als Stand der Technik angesehen werden.

Eine Einzelsteuerung von Heizkörpern oder Gruppen von Heizkörpern ermöglicht z. B. Schichtarbeitern, den Temperaturverlauf in den von ihnen benutzten Räumen, unabhängig von einer übergeordneten Temperaturregelung, ihrem individuellen Lebensrythmus anzupassen oder Urlaubern, die Heizkosten während ihrer Abwesenheit niedrig zu halten, ohne ein Risiko hinsichtlich einer Unterkühlung der Wohnung mit eventuellen Frostschäden in Kauf nehmen zu müssen.

Ohne eine zentrale Steuerung können diese Vorteile nur mittels programmierbarer, zeitschaltuhrgesteuerter Thermostaten, wie einer z. B. in der DE 195 48 186 A1 beschrieben ist, erreicht werden. Es ist hier jedoch notwendig, bei jeder Programmänderung an allen betroffenen Heizkörpern Bedienhandlungen vorzunehmen und hierzu geeignete Bedienelemente und Anzeigeeinrichtungen an jedem Heizkörperthermostaten vorzusehen.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Einrichtung ermöglicht das Ein- und Abschalten von Thermostatventilen einzelner Heizkörper nach für die jeweiligen Heizkörper eigenen Programmen mittels Funksteuerung, was eine Voraussetzung dafür ist, daß die Temperaturen einzelner Räume unabhängig voneinander, von zentraler Stelle aus eingestellt werden können, ohne daß hierfür Steuerleitungen installiert sein müssen, wie dies z. B. bei bekannten Installationsbus - Lösungen (siehe z. B. Prospekt der Fa. Siemens AG " instabus EIB", Seite 4) der Fall ist. Letztere sehen neben der zentralen Steuerung vieler anderer in einem Haus installierbarer technischer Anlagen und Geräte auch die Einzelraumsteuerung bei der Heizung vor und bieten sich, nachdem sie die Verlegung vieler Steuer- Meß- und Versorgungsleitungen erfordern, vor allem für Neubauten an. Auch in der oben genannten DE 33 10 402 A1, in der ein Verfahren zum digitalen seriellen Auswählen und Steuern eines aus einer Vielzahl von Empfängern, insbesondere Reglern oder Ventilen einer Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaanlage nebst einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben ist, wird noch eine Steuerleitung verwendet, die gleichzeitig der Stromversorgung der Empfänger und Sollwert-Einstellvorrichtungen dient.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Einrichtung arbeitet, wie das Verfahren der eingangs genannten DE 42 21 094 C2, mit Funksteuerung, verwendet jedoch keine mit der zentralen Wärmequelle und deren Regelung gekoppelten zentralen Vorrichtungen, die einen Betrieb mehrerer, voneinander unabhängiger übergeordneter Steuereinrichtungen an derselben Heizungsanlage ausschließen würden.

Der Betrieb der Einrichtung erfordert, nachdem keine Stromzuleitungen oder als solche mitverwendbare Steuerleitungen für die Energieversorgung der mit den Thermostatventilen der einzelnen Heizkörper verbundenen Signalempfänger und Sollwert- Einstellvorrichtungen zur Verfügung stehen, eine Energieversorgung dieser dezentralen Komponenten aus Batterien oder Akkumulatoren, aus Quellen also, deren Kapazitäten begrenzt sind und deren jeweilige Lebensdauer bzw. Aufladungszeitintervall nahezu ausschließlich vom Verbrauch des Stellmotors und der mit dem Thermostatventil verbundenen Schaltungen bestimmt ist. Daraus folgt, daß z. B. ein permanent eingeschalteter Signalempfänger und eine ständige Bereitschaft der ihm nachgeschalteten, die Datentelegrammauswertung und die Ansteuerung des Stellmotors wahrnehmenden Schaltungen einen Stromverbrauch verursachen, der zu dem des Stellmotors hinzutritt und auch bei besonders energiesparend ausgelegter Schaltungstechnik die Lebensdauer der verwendeten Stromquelle auf einen unattraktiv kurzen Zeitraum (bei Baby- oder Mignonzellen z. B. < 2J) begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Energieverbrauch der dezentralen Einrichtungen niedriger ist, so daß mit handelsüblichen Kleinstbatterien ein Betrieb über 5 Jahre hinweg ohne Batteriewechsel möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung erfolgt ein mit der übergeordnete Steuereinrichtung synchronisierter, intermittierender Betrieb der Signalempfänger und der mit diesen verbundenen, die Datentelegrammauswertung und Stellmotoransteuerung wahrnehmenden Schaltungen. Diese sind somit nur während kurzer Zeitintervalle in Betrieb und werten Datentelegramme aus, die innerhalb von in diesen Zeitintervallen gelegenen, jeder Ventilsteuereinheit individuell zugeordneten Zeitschlitzen von der übergeordneten Steuereinrichtung her empfangen werden. Die Heizkörperventile werden, wenn ein entsprechender Steuerbefehl in einem Datentelegramm enthalten ist, vom jeweils zugeordneten Stellmotor entweder geschlossen oder zum Öffnen nach Maßgabe des allgemein vorhandenen, manuell einstellbaren Thermostatkopfes freigegeben. Ein Stromverbrauch durch den z. B. mittels Ausdehnungskörper regelnden Thermostatkopf tritt dabei nicht ein.

Da die Steuerbefehle in Form von Datentelegrammen der übergeordneten Steuereinrichtung an die Ventilsteuereinheiten der einzelnen Heizkörper gelangen, müssen in diese nur noch Ansteuerungsadressen eingegeben und eingespeichert werden, was in der Regel nur einmal, bei Installation der Einrichtung erfolgt und danach nicht mehr verändert wird.

Bedienelemente und Anzeigeeinrichtungen werden deshalb nur noch an der übergeordneten Steuereinrichtung benötigt, wo die verschiedenen Heizprogramme eingegeben, gespeichert und umgeschaltet werden können. Diese zentrale Einrichtung kann, vor unbefugtem Zugriff gesichert, z. B. im Kesselraum der Zentralheizungsanlage aber auch in jeder beliebigen Wohnung eines zentralbeheizten Gebäudekomplexes untergebracht sein. Die Übertragung der Datentelegramme kann dabei im Bereich einer Wohnung oder eines Gebäudeblocks problemlos, z. B. im UHF-Bereich, mit einer etwa der Sendeleistung von schnurlosen Telefonen entsprechenden Sendeleistung stattfinden. Die geringe zu übertragende Datenmenge erlaubt bei Übertragung vorzugsweise binär codierter Adressen und Steuerbefehle als Modulation einfachste Amplituden - oder Frequenzumtastung.

Die Ventilsteuereinheiten können, da nach ihrer Inbetriebnahme kein manueller Zugriff zu ihnen mehr erforderlich ist, in geschlossenen Gehäusen untergebracht werden. Der geringe Platzbedarf der zur Speicherung der Adresse, zum Empfang, zur Decodierung der Datentelegramme und zum Adressenvergleich dienenden Schaltungen und des Zeitschaltkreises sowie der Wegfall von Bedien- und Anzeigeelementen erlaubt, die Ventilsteuereinheiten besonders platzsparend auszubilden, was die Montage an bereits installierten Heizkörpern mit geringem Wandabstand und in Heizkörpernischen erleichtert und die Weiterverwendung vorhandener Thermostatköpfe zur Temperaturregelung ermöglicht. Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich damit insbesondere für die Nachrüstung bestehender Heizungsanlagen und für den Einsatz in einzelnen Wohnungen, unabhängig von einer für das gesamte Gebäude wirksamen zentralen Heizungsregelung. Bei Wohnungswechsel ist die Demontage der Einrichtung und die Mitnahme in die neue Wohnung ohne größeren Aufwand möglich.

Auch der Einsatz mehrerer übergeordneter Steuereinrichtungen in unmittelbarer Nähe zueinander - etwa in benachbarten Wohnungen desselben Gebäudes - ist möglich, da die einzelnen übergeordneten Steuereinrichtungen zu unterschiedlichen Zeiten senden. Die Zeitzeichenempfänger, die die Lage der Sendezeitschlitze kontrollieren, sorgen außerdem dafür, daß Zeitumstellungen (z. B. Sommer-/ Winterzeit) automatisch berücksichtigt werden und eine übergeordnete Steuereinrichtung nach einem etwaigen Stromausfall im vorgegebenen Zeitraster wieder angefahren wird.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Einrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben:

Eine in Patentanspruch 2 wiedergegebene Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung betrifft die Codierung der Adressen der Ventilsteuereinheiten. Vorzugsweise werden zur Sicherstellung der eindeutigen Zugehörigkeit dieser Adressen zu einer übergeordneten Steuereinheit die fünf letzten Ziffern einer im Bereich der übergeordneten Steuereinrichtung vergebenen Telefonnummer benutzt. Diese sind in jeder Adresse zusammen mit einer internen Kennzahl, die die jeweilige Adresse von anderen Adressen innerhalb der Einrichtung unterscheidet, enthalten. Durch die Verwendung einer Endziffernfolge aus einer in der Wohneinheit vergebenen Telefonnummer ist sichergestellt, daß nicht zufällig zwei gleiche Adressen in in der Nähe voneinander liegenden übergeordneten Steuereinheiten verwendet werden.

Patentanspruch 3 sieht zusätzlich eine mehrstellige, frei wählbare Geheimzahl in den verwendeten Adressen vor. Damit kann eine eventuelle böswillige Einflußnahme auf die Heizungssteuerung verhindert werden.

Eine in Patentanspruch 4 wiedergegebene Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung sieht für die übergeordnete Steuereinrichtung eine kostengünstige, für sich bekannte speicherprogrammierbare Rechnersteuerung vor, wie sie in gleicher oder ähnlicher Form in vielen technischen Geräten zum Einsatz kommt.

Patentanspruch 5 gibt eine Zusammenstellung von in der übergeordneten Steuereinrichtung vorab gespeicherten Heizprogrammen wieder, deren Vorhandensein sich als sehr zweckmäßig erwiesen hat. Durch das Programm zum automatischen kurzzeitigen Öffnen von Ventilen wird das bekannte Problem des Festsitzens von lange geschlossenen Heizkörperventilen ohne zusätzlichen Aufwand gelöst.

Eine in Patentanspruch 6 beschriebene Ausgestaltung betrifft ein besonders für die Nachrüstung bestehender Heizsysteme geeignetes, zwischen Heizkörperventil und vorhandenen Thermostatkopf zum Schließen und Öffnen des Heizkörperventils einsetzbares Stellglied, dessen Stellmotor über den mit Erreichen der Endstellungen eintretenden Anstieg des von ihm aufgenommenen Stromes abschaltbar ist. Damit erübrigt sich ein besonderer Abschaltbefehl von der übergeordneten Steuereinrichtung und damit die Aufrechterhaltung der Datenübertragung bis zum Ende einer Ventilbetätigung. Die zum Empfang und zur Auswertung der Datentelegramme verwendeten Schaltungen der jeweiligen Ventilsteuereinheit können somit unmittelbar nach Ausgabe eines eventuell empfangenen Steuerbefehls an die zugehörige Stellmotor-Ansteuerschaltung wieder abgeschaltet werden, was den Energieverbrauch der Ventilsteuereinheit weiter herabsetzt und der Lebensdauer der Stromquelle zugutekommt.

Patentanspruch 7, schließlich, betrifft eine Möglichkeit, die Ventilsteuereinheiten zu programmieren, ohne hierzu Bedienelemente und Anzeigeeinrichtungen an diesen vorsehen oder Eingriffe in die Ventilsteuereinheiten selbst vornehmen zu müssen. Vorzugsweise können zueinander passende Teile einer Steckverbindung an der übergeordneten Steuereinrichtung einerseits und den einzelnen Ventilsteuereinheiten andererseits vorgesehen sein, über die die einzelnen Ventilsteuereinheiten, unmittelbar vor ihrer Installation an den Heizkörpern, an der übergeordneten Steuereinrichtung programmiert werden können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung anhand mehrerer Figuren eingehend beschrieben:

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ventilsteuereinheit

Fig. 2 ein Blockschaltbild der übergeordneten Steuereinrichtung

Fig. 3 den Aufbau eines Datentelegrammes

Fig. 4 die konstruktive Ausgestaltung eines Ventil-Stelleinsatzes

In Fig. 1 ist mit 1 ein UHF-Empfänger bezeichnet, der Signale einer übergeordneten Steuereinrichtung (Fig. 2) empfängt, die diese innerhalb von schmalen, in gleichen Abständen aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen aussendet. Die nach HF-Demodulation einem Mikroprozessor 2 zugeführten Signale sind binär codierte Datentelegramme, die von der übergeordneten Steuereinrichtung entsprechend einem dort gespeicherten Heizprogramm, zur individuellen An- und Abschaltung von Heizkörpern einer Wohnung oder eines größeren Gebäudekomplexes ausgegeben werden. Die Funkübertragung erfolgt z. B. mit einer Frequenz von 433 MHz.

Die dem Mikroprozessor seriell zugeführten Datentelegramme (Fig. 3) enthalten jeweils eine der anzusteuernden Ventilsteuereinheit zugeordnete Adresse und einen Steuerbefehl und sind mit einem vorausgehenden Startbit, einem nachfolgenden Stopbit und, bei Bedarf, zusätzlich mit Redundanzbits zur Fehlererkennung oder Fehlerkorrektur versehen. Jeder Datensendung, sei es ein einzelnes Datentelegramm oder eine Folge von Datentelegrammen, gehen eine Anzahl von Synchronisationsbits voraus. Der Mikroprozessor führt die aufgenommene Adresse einem Adressenvergleicher 4 zum Vergleich mit einer oder mehreren, in einem Adressenspeicher 3 unverlierbar abgespeicherten Adressen zu und decodiert den Steuerbefehl. Eine Ansteuerschaltung 5 setzt einen das Heizungsventil antreibenden Stellmotor 6 in der vom Steuerbefehl vorgegebenen Richtung jedoch erst in Betrieb, wenn sie neben dem Steuerbefehl ein Signal des Adressenvergleichers erhält, das die Übereinstimmung der im Datentelegramm enthaltenen Adresse mit einer im Adressenspeicher enthaltenen Adresse anzeigt.

Ein Steckverbinder 9 dient der Eingabe von Adressen in den Adressenspeicher.

Eine quarzstabilisierte Zeitschaltung 7 mit sehr geringer Leistungsaufnahme, wie sie etwa in Uhren Verwendung findet, schaltet die gesamte Ventilsteuereinheit jeweils kurz vor Beginn eines Zeitschlitzes, in denen die übergeordnete Steuereinrichtung Datentelegramme sendet, ein und kurz nach dem Ende dieses Zeitschlitzes wieder aus, indem sie eine von einer Batterie oder einem Akkumulator gebildete Stromquelle 8 an- bzw. abschaltet. Lediglich die Zeitschaltung selbst ist dauernd mit der Stromquelle verbunden.

Ist jedoch ein Steuerbefehl eingegangen, der einen Steilvorgang verlangt, so bleiben die Ansteuerschaltung 5 und der Stellmotor 6 so lange mit der Stromquelle verbunden, bis der Steilvorgang abgeschlossen ist. Die Abschaltung von Ansteuerschaltung und Stellmotor wird in diesem Fall durch eine in der Figur nicht dargestellte Stromfühlerschaltung veranlaßt, die einen durch Blockieren des Stellmotors am Ende des Steilvorganges hervorgerufenen Stromanstieg zur Erzeugung eines Abschaltimpulses für ein die Stromzufuhr zuvor aufrechterhaltendes Selbsthalteschaltglied verwendet.

Eine in Fig. 1 nicht dargestellte Stromquellenüberwachungsschaltung sorgt in Abständen für ein kurzes akustisches Signal (Piepton) wenn die Versorgungsspannung eine vorgegebene Spannungsschwelle für längere Zeit unterschreitet. Bei Unterschreiten einer noch niedrigeren Spannungsschwelle öffnet die Ansteuerschaltung das Heizkörperventil und schaltet sich anschließend dauerhaft ab.

Um den Synchronlauf zwischen der Folge der Zeitschlitze, in denen die übergeordnete Steuereinrichtung sendet, und der Folge der Zeiträume, in denen die Ventilsteuereinheiten empfangsbereit sind, aufrechtzuerhalten, wird die Zeitschaltung von jedem ersten, in einem Zeitschlitz übertragenen Datentelegramm, das eine in der Ventilsteuereinheit gespeicherte Adresse besitzt, neu getriggert. Nach dem erstmaligen Einschalten einer Ventilsteuereinheit, z. B. nach Neuinstallation oder nach einem Batteriewechsel, bleibt diese zunächst eingeschaltet, bis ein zur Synchronisation geeignetes Datentelegramm von der übergeordneten Steuereinrichtung empfangen und die Zeitschaltung dadurch zur Vorgabe der Empfangszeiträume initialisiert wurde.

In Fig. 2 ist schematisch ein Blockschaltbild der übergeordneten Steuereinrichtung wiedergegeben. Ein Mikrorechner 10 mit zugeordneten Eingabeeinrichtungen 15 und Anzeigeelementen 12 und den zur Ausführung von Rechnerfunktionen und zur Aufnahme unterschiedlicher Heizprogramme erforderlichen Speichern 14 ist mit einem UHF-Sender zur Ausgabe von Datentelegrammen an eine oder mehrere Ventilsteuereinrichtungen (Fig. 1) sowie mit einem Zeitsignalempfänger 13, z. B. einer Funkuhr DCF 77 verbunden. Eine Stromversorgung 16 und ein Steckverbinder 17 sind in einem z. B. zur Wandmontage geeigneten, die gesamte Steuereinrichtung aufnehmenden Gehäuse integriert. Die Eingabeeinrichtung weist neben einem Ein/Ausschalter, der z. B. nur mit einem Schlüssel betätigt werden kann, einen BCD-Drehschalter und verschiedene Tasten zur Eingabe von Zahlen und Steuerfunktionen auf. Als Anzeigeelement ist neben Kontrolleuchten zur Anzeige des Betriebszustandes (Ein/Aus/Störung) ein Display zur Wiedergabe alphanumerischer Zeichenfolgen, wie z. B. Datum, Uhrzeit, Adressen und kurzer Mitteilungen zur Bedienerführung bei der Erstellung von Heizprogrammen und bei der Adresseneingabe in über den Steckverbinder 17 mit der übergeordneten Steuereinrichtung gekoppelte Ventilsteuereinheiten vorgesehen.

Die Datentelegrammausgabe über den UHF-Sender 11 erfolgt in einem Zeitraster, das in einem besonderen Bereich des Speichers 14 in Form einer Folge von absoluten Zeitangaben abgelegt ist. Bei Übereinstimmung einer dieser Zeitangaben mit der Zeit eines quarzstabilisierten, mit dem Zeittakt des Zeitsignalempfängers synchronisierten Zeitgebers wird die Datentelegrammausgabe gestartet und nach Ausgabe einer zur Übertragung der anstehenden Steuerbefehle erforderlichen Anzahl von Datentelegrammen wieder beendet. Die zu übertragenden Steuerbefehle werden dabei durch den Ablauf des gewählten Heizprogrammes vorgegeben. Eventuelle Abweichungen des Zeitgebers von der aktuellen, vom Zeitzeichensender vorgegebenen Zeit, die z. B. nach längerem Stromausfall auftreten können, werden bei Wiederkehr der Netzspannung durch Übernahme der vom Zeitzeichensender gelieferten aktuellen Werte automatisch korrigiert. Ebenso werden Zeitumstellungen und das Tagesdatum, die bei Auswahl und Ausführung von geeigneten Heizprogrammen erforderlich sind, nach Vorgabe des Zeitzeichensenders automatisch berücksichtigt.

Die in der übergeordneten Steuereinrichtung gespeicherten Heizprogramme bestehen aus Folgen von gespeicherten Befehlen, die jeweils eine Zeitangabe, eine Adresse und einen Steuerbefehl enthalten. Bei Abarbeitung eines Heizprogrammes wird die Zeitangabe des jeweils nächsten Programmschrittes vom Rechner regelmäßig mit der aktuellen Zeit verglichen. Bei Erreichen oder Überschreiten der Zeitangabe durch die aktuelle Zeit werden die zugehörige Adresse und der Steuerbefehl ausgelesen und zur Ausgabe innerhalb des nächstfolgenden Zeitschlitzes aufbereitet. Die einzelnen Heizprogramme können auch zeitlich festgelegte Sprungbefehle enthalten, die z. B. zu einem vorgegebenen Zeitpunkt einen Übergang zwischen verschiedenen Standard-Heizprogrammen ermöglichen. So kann z. B. am Wochenendbeginn von einem für Arbeitstage erstellten Standardprogramm auf ein Feiertags-Standardprogramm übergegangen werden, nach dem die Heizkörper verschiedener Räume zu einer späteren Tageszeit eingeschaltet werden. Ein Übergang auf ein Urlaubs- Heizprogramm mit reduzierter Heizleistung wird zweckmäßig am Tag der Abreise, manuell eingegeben, während jedoch das Zurückschalten auf ein Standardprogramm vorprogrammiert, rechtzeitig vor der Rückkehr aus dem Urlaub stattfinden sollte, um nicht z. B. bei der Rückkehr eine unterkühlte Wohnung anzutreffen.

Die Eingabe von Standard-Heizprogrammen erfolgt benutzergeführt, durch Eingabe der Schaltzeitpunkte, der Adressen der anzusteuernden Ventilsteuereinheiten oder Gruppen von Ventilsteuereinheiten und der jeweiligen Steuerbefehle (Ein- oder Ausschaltbefehle). Ein Langzeitprogramm, das beispielsweise über ein Jahr hinweg vorprogrammiert ist, kann durch Eingabe einer Folge von Zeitpunkten und Zielprogrammen, auf die zu diesen Zeitpunkten jeweils übergegangen werden soll, erstellt werden und führt zur Aneinanderreihung von Standard-Heizphasen mit vom Benutzer jeweils gewünschter, im allgemeinen unterschiedlicher Dauer. Die Eingabe von Zeitpunkten erfolgt in einem 5- oder 10-Minuten-Raster. Die diesen Zeitpunkten in den Heizprogrammen zugeordneten Steuerbefehle werden im jeweils nächstfolgenden Zeitschlitz an die Ventilsteuereinheiten ausgegeben. Das Zeitraster für die Sendezeitschlitze wird möglichst so festgelegt, daß die Zeitpunkte, zu denen eingegebene Steuerbefehle letztlich ausgeführt werden, nur geringen zeitlichen Abstand zu den eingegebenen Zeitpunkten haben.

Ein übergeordnetes Programm, das parallel zu anderen Programmen vom Rechner abgearbeitet wird, sieht in etwa zweiwöchigem Abstand die Ausgabe von Steuerbefehlen zum Öffnen und Schließen aller Ventile im Verlauf zweier aufeinanderfolgender Zeitschlitze vor. Die Ausgabe dieser Steuerbefehle kann davon abhängig gemacht werden, daß das betreffende Ventil innerhalb eines längeren Zeitraumes zuvor nicht betätigt wurde.

Ein weiteres übergeordnetes Programm veranlaßt, abhängig vom Signal eines in Fig. 2 nicht dargestellten, mit der übergeordneten Steuereinrichtung verbundenen Temperaturwächters, bei extrem niedrigen Temperaturen, die Frostschäden in der Wohnung befürchten lassen, die Ausgabe eines Öffnungsbefehls für alle oder einige ausgesuchte Ventile und, nach einer vorgegebenen Zeit, die Rückkehr zum zuvor eingestellten Programmbetrieb.

Neben den eingespeicherten Programmen gibt es manuell einstellbare, übergeordnete Befehle, die mit Vorrang ausgeführt werden und die zur Inspektion und Wartung der Heizungsanlage erforderlich sind. Diese bewirken beispielsweise, daß alle Ventile dauerhaft geöffnet oder geschlossen bleiben. Derartige Befehle unterbrechen andere laufende Programme, halten jedoch während ihrer Wirksamkeit in einem Langzeitprogramm vorgesehene Programmwechsel fest, damit nach Rückkehr zum Programmbetrieb das Langzeitprogramm an der richtigen Stelle fortgesetzt werden kann.

Fig. 3 zeigt Datentelegramme T1, T2, T3 innerhalb eines Sendezeitschlitzes der übergeordneten Steuereinrichtung. Der Sendezeitschlitz ist t = 2 ms breit und sein Beginn ist gegenüber dem DCF Zeitnormal auf 1 µ s genau festgelegt. Der Abstand vom Beginn eines Sendezeitschlitzes zum Beginn des jeweils darauffolgenden Sendezeitschlitzes ist ebenfalls genau festgelegt, vorzugsweise auf 5 oder 10 min oder auch einen anderen ganzzahligen Bruchteil einer Stunde. Damit entsteht ein Zeitraster, innerhalb dessen die Sendezeitschlitze angeordnet sind und das für die übergeordnete Steuereinrichtung innerhalb eines über die doppelte maximale Reichweite ihres Senders hinausgehenden Ortsbereiches charakteristisch ist und sicherstellt, daß die Sendung der übergeordneten Steuereinrichtung nicht durch Signale einer anderen übergeordneten Steuereinrichtung gestört wird.

Innerhalb eines Sendezeitschlitzes können maximal 10 Datentelegramme ausgesendet werden, jedoch richtet sich die Zahl der im konkreten Fall gesendeten Telegramme nach dem Steuerungsbedarf. Für viele Zeitschlitze wird überhaupt kein Steuerungsbedarf vorliegen. Es wird dann nur ein Datentelegramm ohne konkreten Steuerbefehl, zur Aufrechterhaltung der Synchronisation zwischen der übergeordneten Steuereinrichtung und den zugeordneten Ventilsteuereinheiten ausgesendet.

Ein Datentelegramm enthält eine Systemadresse, die z. B. aus den letzten 5Ziffern einer innerhalb des beheizten Gebäudes oder der beheizten Wohneinheit verwendeten Telefonnummer abgeleitet sein kann und sicherstellt, daß die einer übergeordneten Steuereinrichtung zugeordneten Ventilsteuereinheiten von keiner anderen übergeordneten Steuereinheit angesteuert werden. Weiterhin enthält das Datentelegramm, binär codiert, eine zweistellige Geheimzahl GZ, die vom Benutzer einer übergeordneten Steuereinrichtung frei gewählt werden kann, und eine Gruppenadresse VE. Die Gruppenadresse bestimmt, für welche Ventilsteuereinheit oder welche Gruppe von Ventilsteuereinheiten ein im Datentelegramm enthaltener Steuerbefehl wirksam werden soll. Alle Ventilsteuereinheiten, die zu irgendeinem Zeitpunkt gemeinsam als Gruppe angesteuert werden sollen, müssen eine die spezielle Gruppenadresse enthaltende Datentelegrammadresse in ihrem Adressenspeicher einprogrammiert haben. Eine Gruppenadresse kann z. B. den Ventilsteuereinheiten aller Heizkörper eines Raumes aber auch nur der eines einzigen Heizkörpers zugeordnet sein. Auch Datentelegramme, die nur der Synchronisation dienen, tragen eine Gruppenadresse (z. B. VE = 000), ebenso wie Datentelegramme, die übergeordnete Befehle übertragen und alle Ventilsteuereinheiten betreffen. In diesem Falle existiert eine Gruppenadresse, die in allen Ventilsteuereinheiten gespeichert ist. Der aus Systemadresse, Geheimzahl (in Hexadezimalcodierung) und Gruppenadresse VE bestehenden Datentelegrammadresse folgen im Datentelegramm ein Steuerbefehl B (2 Bit) und eine Anzahl von Redundanzbits RB, die in bekannter Weise zur Übertragungssicherung und ggf zur Korrektur des übertragenen Datentelegrammes verwendet werden können.

Jedem Sendezyklus geht, wie bei asynchroner serieller Datenübertragung üblich, eine Anzahl von Synchronisationsbits SY voraus. Beginn und Ende der einzelnen Datentelegramme sind durch je ein Startbit A bzw. ein Stopbit E gekennzeichnet.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ventil-Stelleinsatzes. Links ist ein Schnittbild und rechts eine Draufsicht in Richtung zum Heizkörper hin, bei abgenommenem Thermostatventil, wiedergegeben. Im Schnittbild ist mit 21 ein Systemträger bezeichnet, mit dem alle weiteren Teile des Stelleinsatzes verbunden sind. Dies sind insbesondere ein Adapter 22 für den Heizkörperthermostatkopf, ein Steuerbolzen 23 mit Verriegelungsschieber 24 zur Kraftübertragung auf das Heizkörperventil, ein Adapter 25 zum Ventilunterteil und ein Stellring 26. In der Draufsicht ist ein Getriebe 28 zu sehen, über das eine auch im Schnittbild erkennbare Welle 31, welche in eine Verzahnung des Verriegelungsschiebers eingreift, angetrieben wird. Der auch im Blockschaltbild der Fig. 1 wiedergegebene Stellmotor 6 ist an einem Motor und Stelleinsatz verbindenden Motorträger 29 befestigt und wirkt über ein Antriebsritzel 27 auf das Getriebe 28 ein.

Der Ventil-Stelleinsatz ist einfach und ohne besondere Fachkenntnisse zwischen Heizkörper und Thermostatventil einzusetzen. Hierzu benötigte Adapter lassen sich für alle gängigen Heizkörpertypen und Thermostatköpfe herstellen und vorrätig halten. Die Ventilsteuereinheit zur Motoransteuerung einschließlich integriertem Batteriefach wird vorzugsweise steckbar ausgestaltet, so daß sie zum Batteriewechsel oder einer eventuellen Neuprogrammierung an der übergeordneten Steuereinrichtung vom Heizkörper getrennt werden kann.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Einzelsteuerung von an einer Zentralheizungsanlage betriebenen Heizkörpern mit Thermostatventilen, die nach in einer übergeordneten Steuereinrichtung gespeicherten individuellen Heizprogrammen, deren Daten von einem Signalsender der übergeordneten Steuereinrichtung über Funk an mit den Thermostatventilen der einzelnen Heizkörper verbundene Signalempfänger (1) übermittelt werden, zu vorgegebenen Zeiten geöffnet oder geschlossen werden, wobei jedes Thermostatventil mit einer Ventilsteuereinheit verbunden ist, die aus einer dem jeweiligen Heizkörper zugeordneten Stromquelle (8) mit Strom versorgt wird und neben dem Signalempfänger (1), einen Stellmotor (6), eine Ansteuerschaltung (5) für diesen, einen Speicher (3) zur Aufnahme einer oder mehrerer Adressen, eine Schaltung (2) zur Decodierung von in Datentelegrammen (T1, T2, T3) der übergeordneten Steuereinrichtung enthaltenen Adressen und Steuerbefehlen (B) und eine Adressenvergleichsschaltung (4) enthält, die im Falle der Übereinstimmung einer Datentelegrammadresse mit einer in der Ventilsteuereinheit gespeicherten Adresse den im Datentelegramm enthaltenen Steuerbefehl auf die Ansteuerschaltung (5) durchschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalsender ein auf einer vorgegebenen Frequenz arbeitender HF-Sender (11) ist, der nur innerhalb von Zeitschlitzen (t) sendet, deren Lage und Dauer von einer mit einem Zeitzeichenempfänger (13) gekoppelten Zeitschaltung bestimmt wird, wobei die Lage der Zeitschlitze innerhalb eines vorgegebenen, von der Zeitschaltung zu berücksichtigenden Zeitrasters für die jeweilige übergeordnete Steuereinrichtung charakteristisch ist und von keiner anderen übergeordneten Steuereinrichtung benutzt wird, daß die Signalempfänger auf die vorgegebene Frequenz eingestellt sind und daß die Ventilsteuereinheiten zusätzlich jeweils einen durch Datentelegramme der übergeordneten Steuereinrichtung mit deren Zeitschaltung synchronisierbaren, permanent mit Strom versorgten Zeitschaltkreis (7) enthalten, der nach erfolgter Synchronisation den Signalempfänger(1) und die zur Auswertung der Datentelegramme und zur Durchschaltung von in diesen enthaltenen Steuerbefehlen benötigten Schaltungen (2, 3, 4) nur während vorgegebener Zeitintervalle, die die zur Ausgabe von Datentelegrammen benutzten Zeitschlitze (t) enthalten, aktiviert.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen aller von einer gemeinsamen übergeordneten Steuereinrichtung Datentelegramme empfangenden Ventilsteuereinheiten eine innerhalb der Reichweite des Signalsenders der übergeordneten Steuereinrichtung einmalig vergebene Nummer enthalten, die insbesondere aus den letzten fünf Ziffern einer in einer der übergeordneten Steuereinheit zugeordneten Wohneinheit benutzten Telefonnummer bestehen kann, sowie eine Kennzahl (VE), über die die individuelle Ventilsteuereinheit einzeln oder zusammen mit anderen Ventilsteuereinheiten zur Ausführung von Steuerbefehlen auswählbar ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen der von einer gemeinsamen übergeordneten Steuereinrichtung Datentelegramme empfangenden Ventilsteuereinheiten zusätzlich eine frei wählbare, mehrstellige Geheimzahl enthalten.

4. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übergeordnete Steuereinrichtung neben dem Signalsender (11) und der mit dem Zeitzeichenempfänger (13) gekoppelten Zeitschaltung einen Speicher zur Aufnahme von Adressen der Ventilsteuereinheiten, einen Speicher (14) für unterschiedliche, aus Folgen zeitlich festgelegter Steuerbefehle für Ventilsteuereinheiten bestehende Heizprogramme, Bedienelemente (15) und Anzeigeelemente (12) zur Eingabe und Auswahl dieser Adressen und Programme sowie einen Rechner (10) zum automatischen Abarbeiten ausgewählter Heizprogramme in Abhängigkeit von Datum, Wochentag und Uhrzeit, und zur Erstellung und Ausgabe von Datentelegrammen an den Signalsender unter Berücksichtigung des Zeitrasters besitzt.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der übergeordneten Steuereinrichtung neben vom Benutzer den einzelnen Wochentagen zuordenbaren, variierbaren Standard-Heizprogrammen für Arbeits- und Ruhetage ein Heizprogramm für die Einhaltung einer Mindesttemperatur, ein manuell einschaltbares Steuerprogramm für das Öffnen und Schließen der Heizkörperventile sowie ein permanent wirksam geschaltetes Programm zum automatischen kurzzeitigen Öffnen von über längere Zeit hinweg geschlossenen Ventilen gespeichert sind.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von Ventilsteuereinheiten angesteuerten Stellmotoren (6) jeweils über ein zwischen Ventil und Thermostatkopf eines Heizkörpers einsetzbares, an gängige Heizkörpertypen adaptierbares Stellglied mit selbsthemmendem Getriebe (28) derart auf das Ventil eines Heizkörpers einwirken, daß dieses am Ende eines Steilvorganges entweder ganz geschlossen oder zum Öffnen nach Maßgabe des Thermostatkopfes freigegeben ist, und daß in der Ventilsteuereinheit eine Stromfühlerschaltung vorgesehen ist, die einen Anstieg des vom Stellmotor aufgenommenen Stromes am Ende einer Stellbewegung erkennt und, davon abhängig, dessen Abschaltung bewirkt.

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der übergeordneten Steuereinrichtung und in den einzelnen Ventilsteuereinheiten Vorkehrungen zur Herstellung einer leitungsgebundenen Datenverbindung zwischen übergeordneter Steuereinrichtung und jeweils einer Ventilsteuereinheit getroffen sind, daß zur Eingabe der von den Ventilsteuereinheiten jeweils benötigten Adressen in den hierfür vorgesehenen Speicher (3) zunächst, unter Verwendung der Bedienelemente (15) und Anzeigeeinrichtungen (12) der übergeordneten Steuereinrichtung, eine Eingabe dieser Adressen in einen Speicher der übergeordneten Steuereinrichtung erfolgt, und daß diese Adressen anschließend mit Hilfe des in der übergeordneten Steuereinrichtung befindlichen Rechners (10) über die zuvor hergestellte leitungsgebundene Datenverbindung in den Speicher der jeweils mit der übergeordneten Steuereinheit verbundenen Ventilsteuereinheit übertragen werden.