DE2813081C2 - Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines Gebäudes - Google Patents
Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines GebäudesInfo
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Description
25
In der deutschen Patentanmeldung 26 30 920 ist unter anderem eine Anordnung beschrieben, bei welcher in
jedem Zwischenzeitintervall eine zeitabhängige Sollwertkurve erzeugt wird, die so getroffen ist, daß, wenn
die Raumtemperatur gemäß ihr geregelt wird, sich eine maximal oder zumindest nahezu maximal schnelle
Aufheizung bzw. Abkühlung des betreffenden Raumes in der Weise ergibt, daß gegen Ende des Zwischenzeitintervalls
der während des ersten Zeitintervalls geltende J5 Raumtemperatursollwert wieder erreicht isL Es ist auch
ausgeführt, daß es zweckmäßig sein kann, wenn die Raumtemperatur nicht nur die Raumlufttemperatur,
sondern auch eine Wandtemperatur mitberücksichtigt, d. h. ein gewichteter oder ungewichteter Mittelwert aus
mindestens einer Temperatur des Raumkörpers und der Raumlufttemperatur ist Die zeitabhängige Sollwert-Temperatur-Kennlinie
kann ferner das Einschalten der Schnellaufheizung bzw. Schnellkühlung auslosen, wenn
die Sollwert-Temperatur die Raumtemperatur erreicht, und stellt also in dieser Funktion auch eine »Einschalttemperatur-Kennlinie«
dar.
Nachfolgend ist unter »Raumkörpertemperatur« eine Temperatur oder ein gewichteter oder ungewichteter
Mittelwert mehrerer Temperaturen eines oder mehre' so
rer fester Körper verstanden, deren Temperatur zusammen mit der Raumlufttemperatur das Temperaturempfinden
eines in den Raum befindlichen Menschen bestimmen. Bevorzugt kann als »Raumkörpertemperatur« die Temperatur einer dem Raum zugewendeten
Oberfläche einer Wand oder eine innere Temperatur dieser Wand des Raumes dienen. Doch kommen auch
Temperaturen anderer Körper des Raumes in Frage, deren Temperatur sich mit der Raumlufttemperatur
gleichsinnig ändert, beispielsweise die Teftiperatur der Decke oder des Bodens des betreffenden Raumes oder
die Temperatur einer im Raum befindlichen größeren Masse, beispielsweise die Temperatur eines größeren
unbeheizten Maschinengestells oder sonstiger Einrich tungsgegenstande oder ein geeignet gewichteter Mittelwert aus mehreren Raumkörpertemperaturen, beispielsweise aus in unterschiedlichen Tiefen innerhalb
der Wand gefühlten Temperaturea
Und zwar berücksichtigt das Wärmeempfinden eines Menschen in einem Raum nicht nur die Lufttemperatur,
sondern auch die von den Wänden, dem Boden, der Decke oder sonstigen im Raum befindlichen Massen
ausgehende Wärmestrahlung. Man kann zweckmäßig von menschlichen !»Empfindungstemperaturen« sprechen,
die sich aus einer mittleren Temperatur zwischen der Raumlufttemperatur TL und mindestens einer
Raumkörpertemperatur 71Vin obigem Sinne ergibt In
vielen Fällen kann diese Empfindungstemperatur dem ungewichteten, d. h. arithmetischen Mittelwert zwischen
der Raumiufttemperatur und der raumseitigen Oberflächentemperatur einer Wand des Gebäuderaumes
entsprechen. Jedoch kann unter Erhöhung des baulichen Aufwandes auch eine unterschiedliche Gewichtung von
TL und 77V vorgesehen sein, oft mit Vorteil auch nur in einem Teilbereich des gesamten Temperaturbereichs
von TL und TW. Ein gewichteter Mittelwert entspricht (xTL+yTW):(x+y), wo x, y unterschiedlich groß und
gegebenenfalls abhängig von Γί-und TWsind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung
gemäß dem Oberbegriff des Anspru'A-i 1 zu treffen, die
sich besonders gut an unterschiedliche Gebäude- und Anlagenwerte anpassen läßt und sich insbesondere für
Fälle eignet, bei denen die Schnellaufheizung bzw. Schnellabkühlung innerhalb von einigen Stunden,
vorzugsweise in nicht mehr als maximal 12 Stunden, durchgeführt wird und hier zu guten Ergebnissen auch
dann führt, wenn das Schnellaufheizen bzw. das Schnellabkühlen nicht gemäß einer Sollwertkennlinie
geregelt wird, sondern mit unterbrochener, jeweils maximal möglicher Zufuhr oder Abfuhr von Energie zu
oder von dem Gebäuderaum.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst
Diese Anordnung läßt sich baulich relativ einfach realisieren, und die Anpassung an unterschiedliche
Gebäude- und Anlagenwerte ist nicht schwierig. Es läßt sich auch erreichen, daß sie nur einige wenige
Einstellungen und entsprechend wenige Einstellfciieder
zur Anpassung an unterschiedliche Gebäude- und Anlagenwerte benötigt Unter Anlagenwerten sind die
Werte der betreffenden Anlage, d. h. der betreffenden Heizungs· und/oder Kühlungsanlage (im Falle der
Möglichkeit des alternativen Heizens und Kühlens handelt es sich bei der betreffenden, der Temperaturbeeinflussung
dienenden Anlage um eine Klimaanlage) verstanden. Unter Gebäudewerten sind die Werte des
Gebäudes oder der Gebäudeteile und die Einrichtungen in dem oder den betreffenden Gebäuderäumen
verstanden, welche auf die durch die Anlage vorzunehmende Beeinflussung der Raumtemperatur ebenfalls
von Einfluß sind, wie ihre Wärmekapazitäten und der Wärmedurchgang von dem oder den betrachteten
Geb£v<UrBumen zu der Außenatmosphäre, ins Erdreich
usw.
Auch berücksichtigt die Erfindung sowohl das menschliche Wärmeempfinden als auch den Umstand,
daß ab Beginn der Schnellaufheizung bzw. Schnellab kühlung zunächst der größte Teil der von der
Energiequelle der den oder die betreffenden Gebäude- raume heizenden oder kühlenden Anlage gelieferten
Energie von dieser Anlage selbst zu ihrer Erwärmung bzw. Abkühlung benötigt wird. Dieses sei für den Fall
des Heizens an Hand des Beispiels einer Wasserhei zungsanlage noch naher erläutert Die Energiequelle der
Heizungsanlage, beispielsweise der Kessel oder eine andere Energiequelle, ist auf eine bestimmte maximale
Wärmeleistung, die »Nennleistung« ausgelegt. Die Nennleistung ist unter Berücksichtigung des Klimas des
betreffenden Ortes des diese Anlage enthaltenden Gebäudes so getroffen, daß sie bei der normalerweise
während eines Jahres auftretenden tiefsten Außentemperatur noch mit einem gewissen Sicherheitszuschlag
die für das menschliche Wohlempfinden notwendige, einstellbare Normaltemperatur des betreffenden Raumes
aufrechterhalten kann. Beispielsweise kann die Anlage so ausgelegt sein, daß ihre Nennleistung bei
einer Außentemperatur von - 200C eine Normaitemperatur von 200C ergibt. Die Normaltemperatur ist die in
dem betreffenden Raum vorgesehene, gegebenenfalls einstellbare Temperatur, welche während des Aufenthaltes
von Personen vorliegen soll, also beispielsweise während der Bürozeit, des Schulunterrichts usw. und
durch Regelung oder witteriingsgeführte Steuerung der
Raumtemperatur während der ersten Zeitintervalle eingehalten wird.
Wenn diese Heizungsanlage im ganzen oder nur ihr betreffender Heizkreis mit Beginn eines Zwischenzeitintervalls
ausgeschaltet wurde, kühlen sowohl die Heizungsanlage bzw. der Heizkreis und damit auch der
oder die ihr oder dem Heizkreis zugeordneten Räume aus, und es nehmen dann sowohl die Raumlufttemperatur
als auch die Temperaturen der den Raum bildenden und im Raum befindlichen festen Massen, d. h. des
»Raumkörpers« ab. Da zu Beginn des an dieses Zwischenzeitintervall anschließenden ersten Zeitintervalls
die Normaitemperatur im Raum wieder ungefähr erreicht sein soll, muß rechtzeitig mit der Schnellaufheizung
begonnen werden. Nach Beginn der Schnellaufheizung geht die von der Energiequelle dieser Heizungsanlage
gelieferte Leistung zunächst im wesentlichen in die »Massen« der Heizungsanlage, d. h. in das in ihr
umgewälzte Wasser und in ihre metallischen und sonstigen körperlichen Teile. In die Gebäuderaummasse,
d. h. die Masse des oder der beheizten Gebäuderäume und ihrer Einrichtungen liefert die Heizungsanlage
deshalb zunächst nur relativ wenig Wärmeenergie, sofern die Zeitkonstante der Heizungsanlage erheblich
kleiner ais die eier rviassen des oder der bcirenciiucu
Gebäuderäume einschließlich ihrer Einrichtungen ist. Unter Zeitkonstante wird folgendes verstanden: Wenn
bei kalter Heizungsanlage bzw. kaltem Heizkreis mit dem Schnellaufheizen begonnen wird, erwärmt sich
zunächst im wesentlichen nur die Heizungsanlage bzw. der betreffende Heizkreis, und erst mit zunehmender
Erwärmung der Heizungsanlage bzw. des Heizkreises geht mehr und mehr Energie in die durch diese
Heizungsanlage bzw. den Heizkreis mit beheizte Masse des oder der betreffenden Gebäudernume. Die Zeitkonstante
der Heizungsanlage bzw. ihres Heizkreises ist also umso größer, je langsamer die Temperatur der
Heizungsanlage bzw. des Heizkreises ab Beginn des Aufheizens aus ihrem bzw. dessen kalten Zustand
heraus ansteigt Die Zeitkonstante der durch die Heizungsanlage bzw. den Heizkreis beheizten Gebäuderaummasse,
d. h. die Masse des betreffenden Gebäuderaumes bzw. der betreffenden Gebäuderäume
einschließlich ihrer Einrichtungen ist umso größer, je langsamer die Temperatur dieser Masse bei der der
Nennleistung der Heizungsanlage entsprechenden Energiezufuhr ansteigt. Im allgemeinen ist die Zeitkonstante
der Heizungsanlage wesentlich kleiner als die der beheizten Gebäuderaummasse.
Wenn diese Heizungsanlage während eines Zwischenzeitintervalls zwecks Schnellaufheizung auf volle
Nennleistung eingeschaltet wird, geht folglich zuerst der weitaus überwiegende Teil der Leistung ihrer Energiequelle
in die Speichermasse der Heizungsanlage, und nur der restliche Prozentsatz steht für das Erwärmen
> der Raumluft und der Gebäuderaummassen zur Verfugung. Sobald die Kesselvorlauftemperatur oder
die Vorlauftemperatur der sonstigen Energiequelle ihren maximalen, beispielsweise auf 90° C begrenzten
Wert erreicht hat, kann auch die maximale Heizungs-
U) vorlauf temperatur nicht mehr weiter ansteigen. Das
Wasser und die Metallmassen der Heizungsanlage haben damit die während des Schnellaufheizens
erreichbare, ungefähr stationäre, Maximaltemperatur erreicht. Das Wasser überträgt dann praktisch nur noch
ι -, Energie vom Kessel in den oder die betreffenden
Gebäuderäume und in die Raumluft. Die vom Kessel an das Wasser der Heizungsanlage abzugebende Energie
wird nun nur noch durch den oder die zu erwärmenden Gebäuderäume bestimmt. Die Raumlufttemperatur
:o steigt folglich jetzt nur noch entsprechend der
Erwärmung der Masse des oder der Gebäuderäume und ihrer Einrichtungen. Es zeigte sich, daß, sobald die
maximale Heizungsvorlauftemperatur erreicht ist, beim weiteren Schnellaufheizen die Differenz zwischen der
.'-, Raumlufttemperatur und der Raumkörpertemperatur des beireffenden Raumes ungefähr konstant bleibt.
Diese Differenz ist nur geringfügig von der Außentemperatur abhängig, so daß sie mit guter Näherung als für
den betreffenden Gebäuderaum konstant und unabhängig von der Außentemperatur angesehen werden kann.
Falls man genauer sein will, kann mit geringem Aufwand
die Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz von der Außentemperatur berücksichtigt werden.
Auch die Erwärmung der Heizungsanlage bzw. des
F, Heizkreises ist mit zulässiger guter Näherung unabhängig von der Außentemperatur, da sie im wesentlichen
nur durch die Kesselleistung, die Speichermassen der Heizungsanlage und die maximale Heizungsvorlauftemperatur
bestimmt wird.
Die soeben für den Fall einer Wasserheizungsanlage angestellten Betrachtungen lassen sich entsprechend
c ...j ti-: 1
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aUl ailUCIt. llkllUllgMllimgl.!! UIiW uu«,i, u>.<
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lung dienende Kühlungsanlagen, einschließlich Klimaanlagen, übertragen, was für den Fachmann keiner
5 weiteren Erläuterung bedarf.
Die Erfindung berücksichtigt den vorgenannten Sachverhalt und die Gebäude- und Anlagenwerte durch
die den beim Schnellaufheizen oder Schnellabkühlen stattfindenden Verlauf der Raumkörper- und der
Raumlufttemperatur berücksichtigende Einschalttemperatur-Kennlinie, wobei diese Einschalttemperatur-Kennlinie
eine nichtlineare Kurve ist, die sich relativ einfach ermitteln und erzeugen läßt
Zur Einstellung der Einschalttemperatur-Kennlinie für das betreffende Gebäude bzw. die betreffende Zone des Gebäudes genügen folgende Einstellmöglichkeiten (Eingaben):
Zur Einstellung der Einschalttemperatur-Kennlinie für das betreffende Gebäude bzw. die betreffende Zone des Gebäudes genügen folgende Einstellmöglichkeiten (Eingaben):
a) Einstellmöglichkeit für eine Konstante pi (Anm.:
Am Ende der Beschreibung ist eine Erläuterung der meisten nachfolgend verwendeten Symbole angefügt)
der Heizungs- und/oder Kühlungsanlage bzw. ihres betreffenden Heiz- oder Kühlungskreises,
welche Konstante pi auch die Wärmekapazität der
es durch diese Anlage oder ihren betreffenden Kreis zu erwärmenden oder zu kohlenden Raumluft mit
berücksichtigt Der reziproke Betrag dieser Konstanten pt kann beispielsweise proportional der
Zeitdauer sein, die ab Beginn der Schnellaufheizung bzw. Schnellabkühlung verläuft, bis der Absolutwert
der Differenz zwischen Raumkörper- und Raumlufttemperatur auf 63% des erreichbaren
Maximalwertes dieser Differenz angestiegen ist. Diese Konstante pi ist in erster Näherung
unabhängig von der Außentemperatur und kann damit in die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
normalerweise als echte Konstante eingegeben werden. Falls erwünscht, kann jedoch diese
Zeitkonstante pi auch als von der Außentemperatur
abhängige Größe in die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eingegeben werden.
b) Eingabe der bei der Schnellatifheiziing maximal
erreichbaren Temperaturdifferenz TLE- TWE zwischen der gemessenen Raumlufttemperatur
TLE und der gemessenen Raumkörpertemperatur TWE. Diese Temperaturdifferenz ist nur geringfügig
abhangig von der AuSeniemperatur und kann
demzufolge unter normalen Umständen fest eingestellt sein. Falls der geringe Einfluß der
Außentemperatur mit berücksichtigt werden soll, kann man diese Temperaturdifferenz in Abhängigkeit
der Außentemperatur variabel programmieren. Diese Temperaturdifferenz ist auch praktisch
unabhängig von den üblichen Normalwerten Tn der Raumtemperatur.
c) Einstellmöglichkeit für eine Konstante p\ der
Masse des betreffenden Gebäudes bzw. der betreffenden Gebäudezone:
Diese Konstante kann vorzugsweise als unabhängig von der Außentemperatur angenommen
werden. Ihr Reziprokwert kann beispielsweise proportional der Zeitdauer sein, die bei konstanter
Außentemperatur während der Schnellaufheizung bzw. der Schnellabkühlung ab dem Zeitpunkt U, ab
welchem die Vorlauftemperatur der Heizungsoder Kühlungsanlage bzw. des betreffenden Kreises
dieser Anlage ungefähr ihren Maximal- bzw. Minimalwert erreicht hat, verstreicht, bis 63% der
Tempercturdifferenz TWE- TW^ erreicht sind, wo
ΤΊ1Λ
Zeitpunkt U und TWE der mit Nennleistung der Anlage erreichbare Extremwert der Raumkörpertemperatur
ist.
d) Überschußtemperatur TRE- Tn:
Diese Oberschußtemperatur ist abhängig von der Außentemperatur und der Normaltemperatur.
Unter Überschußtemperatur ist folgende Temperaturdifferenz verstanden: Wenn die Schnellaufheizung
oder -abkühlung bei konstant angenommener Außentemperatur lange genug mit voller Nennleistung
der betreffenden Heizungs- oder Kühlungsanlage fortgesetzt wird, stellt sich schließlich eine
hinreichend stationäre extreme Raumtemperatur TRE ein. Die Differenz zwischen dieser von der
Außentemperatur abhängigen Extremtemperatur TRE und der jeweils eingestellten Normaltemperatur Tn entspricht der Überschußtemperatur.
f) Zeitlicher Abstand des Beginns der Erzeugung der Einschalttemperatur-Kennlinie vom programmierten Ende des Zwischenzeitintervalls.
g) Zeitlicher Abstand des Zeitpunktes tb von dem programmierten Ende h des Zwischenzeitintervalls.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von beispielsweisen Temperatur-Zeit-Diagrammen näher
erläutert und ein Ausführungsbeispiel einer Heizungsanlage und einer Schaltungsanordnung gebracht. In der
Zeichnung zeigen
Fig. 1 bis 3 Temperatur-Zeit-Diagramme,
F i g. 4 ein Schemabild einer Heizungsanlage und einer Schaltungsanordnung zu ihrer Steuerung und
Regelung in Blockbilddarstellung.
Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf den Fall des Heizens des betreffenden Gebäuderaumes.
Sie gelten jedoch auch für den Fall des Kühlens sinngemäß unter entsprechenden Änderungen.
In den Diagrammen der Fig. I bis 4 haben die eingezeichneten Kurven jeweils folgende Bedeutungen:
= Raumtemperatur TR, d. h. der aus der Raumkörpertemperatur TW
und der Lufttemperatur TL eines Testraumes eines Gebäudes ge
weise der arithmetische Mittelwert 0,5 (TL-TW) ist, jedoch auch ein gewichteter Mittelwert
sein kann.
Stütztemperaturen, wobei die jeweils in der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 selbsttätig eingestellte
Stütztemperatur abhängig von der Außentemperatur ist.
zeitabhängigerverlauf der in den Zwischenzeitintervallen in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Zeit berechneten Einschalttemperatur Te. Der zeitliche Verlauf dieser Einschalttemperatur bildet die Einschalttemperatur-Kennlinie.
Lufttemperatur TL des Raumes.
Es handelt sich um die von einem Temperaturfühler im Testraum gemessene Lufttemperatur in dem Bereich, in dem sich Personen aufhalten können, wobei diese Lufttemperatur entweder einige Zentimeter im Abstand von der Wand gemessen wird oder zwischen diesem Temperaturfühler und der Wand eine die Wandtemperatur gegen diesen Temperaturfühler abschirmende Temperaturisolation angeordnet ist.
zeitabhängigerverlauf der in den Zwischenzeitintervallen in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Zeit berechneten Einschalttemperatur Te. Der zeitliche Verlauf dieser Einschalttemperatur bildet die Einschalttemperatur-Kennlinie.
Lufttemperatur TL des Raumes.
Es handelt sich um die von einem Temperaturfühler im Testraum gemessene Lufttemperatur in dem Bereich, in dem sich Personen aufhalten können, wobei diese Lufttemperatur entweder einige Zentimeter im Abstand von der Wand gemessen wird oder zwischen diesem Temperaturfühler und der Wand eine die Wandtemperatur gegen diesen Temperaturfühler abschirmende Temperaturisolation angeordnet ist.
Raumkörpertemperatur TW.
Es handelt sich hier um eine Temperatur, welche einer Temperatur einer Begrenzungswand, Decke, Boden oder von Einrichtungsgegenständen im Raum entspricht und durch einen oder mehrere Temperaturfühler gefühlt wird, welche das humane Wärmeempfinden zusammen mit der Raumlufttemperatur bestimmt. Diese Temperatur kann in den meisten Fällen die Oberflächentemperatur einer Wand des Testraumes oder, je nach auf der betreffenden Wand befindlichem Belag, auch eine Temperatur
Es handelt sich hier um eine Temperatur, welche einer Temperatur einer Begrenzungswand, Decke, Boden oder von Einrichtungsgegenständen im Raum entspricht und durch einen oder mehrere Temperaturfühler gefühlt wird, welche das humane Wärmeempfinden zusammen mit der Raumlufttemperatur bestimmt. Diese Temperatur kann in den meisten Fällen die Oberflächentemperatur einer Wand des Testraumes oder, je nach auf der betreffenden Wand befindlichem Belag, auch eine Temperatur
— χ — χ —
unterhalb dieses Belags oder eine Innenlemperatur der Wand sein.
Es kommen auch andere Meßstellen für diese Raumkörpertemperatur in Frage.
zeitabhängig gleitender Sollwert der Raumtemperatur TR während
der Schnel'aufheizung (nur für den Fall, daß die Raumtemperatur während der Schnellaufheizung
geregelt wird).
Das Diagramm in Fig. 1 zeigt einen beispielsweisen
Verlauf der Raumtemperatur TR. Raumkörpertemperatur TW und Raumlufttemperatur TL eines beheizten
Gebäuderaumes während eines zwischen zwei ersten Zeitintervallen DTX zwischengeschalteten Zwischenzeitintervalles
DT2, welches mittels einer Zeitschaltuhr programmiert eingeschaltet wird. Während der ersten
Zcitiritervsüs Dt ί herrscht von Anfsn*7 ?.n in d?m
betreffenden Gebäuderaum ungefähr die jeweils eingestellte Normaltemperatur Tn, welche entweder geregelt
oder durch witterungsgeführte Regelung der Heizungsvorlauftemperatur gesteuert wird. Tn ist der Normalwert der Raumtemperatur TR, welcher dem Langzeitaufenthalt
von Personen in diesem Raum dient.
Da der betreffende Gebäuderaum in der Heizperiode Wärme nach außen verliert, hat er in jedem Fall Wände,
insbesondere eine Außenwand, gegebenenfalls aber auch Decke oder Boden, deren Temperatur auch
während der ersten Zeitintervalle DiI von der Raumlufttemperatur abweicht und sich auf das humane
Wärmeempfinden mit auswirkt.
Eine solche »Raumkörpertemperatur TW« wird an einer geeigneten Stelle mittels eines Temperaturfühlers
gemessen, beispielsweise als Temperatur der raumseitigen Oberfläche einer Innenwand des Raumes, wobei die
Meßstelle vorzugsweise nahe einer Außenwand dieses Raumes sein kann. Die Oberfläche dieser Innenwand,
deren Temperatur gemessen wird, ist dabei die an den Luftraum dieses Gebäuderaumes angrenzende Fläche
dieser Innenwand. Außer dieser Raumkörpertemperatur TW wird ferner d;r. Raumlufttemperatur TL
gemessen. In dem Diagramm nach Fig. 1 ist die Raumtemperatur TR der arithmetische Mittelwert
zwischen TLund TW,d. h. TR = 0,5 (TL+ TW)l
In dem Diagramm nach F i g. 1 wird in den ersten Zeitintervallen Dt 1 und damit bis zum Zeitpunkt ίο die
Normaltemperatur Tn eines Gebäuderaumes geregelt oder witterungsgeführt gesteuert. Zum Zeitpunkt fo
beginnt ein Zwischenzeitintervall Dt 2, in dem die
Zufuhr von Heizenergie zu diesem Raum abgeschaltet wird, was auf unterschiedliche Weise erfolgen kann,
beispielsweise durch Abschalten des Heizkessels oder durch Abschalten der Zufuhr von Wärmeträgermedium
in den betreffenden Heizkreis mittels eines Mischventils, Absperrventils oder durch Abschalten einer dem
Fördern des Wärmeträgermediums dienenden Umwälzpumpe oder dergleichen. Nunmehr kühlt dieser Raum
langsam aus, wobei seine gemessene Lufttemperatur TL schneller abnimmt als die gemessene Raumkörpertemperatur,
da die Raumluft nur geringe Wärmekapazität hat und demzufolge rascher abkühlt als die Begrenzungen
(Wände, Decke, Fußboden) dieses Raumes und dessen Einrichtungsgegenstände. Jedoch stellt sich nach
einiger Zeit eine nahezu konstante Temperaturdifferenz zwischen der gefühlten Raumkörpertemperatur 77V und
der gefühlten Raumlufttemperatür TL ein. Diese
Temperaturdifferenz ändert sich beim weiteren Absinken der Raumtemperatur 77? kaum noch.
Das Zwischenziitintervall Dt 2 kann beispielsweise
eine Nachtabsenkungsperiode sein, die von Büroschluß bis zum Bürobegitiri des nächsten Tages reicht.
Zum Zeitpunkt h ist das Zwischenzeitintervall Dt 2
beendet, d. h., daß ab h die Normaltemperatur Tn im Raum wieder ungefähr vorliegt. Es wird deshalb
innerhalb des Zwischenzeitintervalls in weiter unten noch näher erläuterter Weise so rechtzeitig auf
Schnellaufheizung umgeschaltet, daß durch die maximal mögliche oder nahezu maximal mögliche Zufuhr von
Wärmeenergie durch die Heizungsanlage in den Gebäuderaum in diesem Raum zum Zeitpunkt ti der
Normalwert Tn der Raumtemperatur TR wieder ungefähr erreicht ist. Beispielsweise wird, faüs der
Heizkessel der Heizungsanlage abgeschaltet war. dieser zwecks Beginn der Schnellaufheizung wieder eingeschaltet,
und sein Brenner brennt so lange mit maximaler Brennstoffzufuhr, bis die eingestellte maximale
Kesselvorlauftemperatur erreicht ist, welche dann bis zum Ende der Schnellaufheizung beibehalten wird.
Oder es kann die Kesselvorlauftemperatur ständig maximal eingestellt und ein die Heizungsvorlauftemperatur
steuerndes Mischventil vorgesehen sein, welches zwecks Schnellaufheizung maximal geöffnet wird, so
daß in die Heizungsvorlaufleitung nur noch Kesselvorlaufmedium einströmt und die Beimischung von
kühlerem Heizungsrücklaufmedium zum Heizungsvorlaufmedium abgesperrt ist. Es bestehen auch andere
Möglichkeiten, das Schnellaufheizen durchzuführen.
Es kann in manchen Fällen auch vorgesehen sein, das Schnellaufheizen nicht mit ununterbrochen maximal
möglicher Energiezufuhr in den betreffenden Gebäuderaum vorzusehen, sondern einen zeitabhängig ansteigenden
Sollwert der Raumtemperatur für das Schnellaufheizen so zu berechnen und die Raumtemperatur
gemäß diesem gleitenden Sollwert bis zum programmierten Ende t2 des Zwischenzeitintervalls Dt 2 zu
ι regeln, daß die Normaltemperatur zum programmierten
Zeitpunkt h erreicht wird.
Falls dagegen die Schnellaufheizung mit ununterbrochen maximal möglicher Energiezufuhr durch die
Heizungsanlage durchgeführt wird, kann die Normai-
■ temperatur Tn auch etwas zu früh erreicht werden, so
daß es zweckmäßig ist, auf die Steuerung oder Regelung der Normaltemperatur Tn unabhängig vom programmierten
Zeitpunkt f2 immer dann umzuschalten, wenn die Raumtemperatur die Normaltemperatur erreicht.
> Nach Beginn der zum Zeitpunkt f)0 eingeschalteten
Schnellaufheizung steigt zunächst die Temperatur TL der Raumluft schneller als die Raumkörpertemperatur
7TV wegen der viel größeren Wärmekapazität der Wände, der Decke, des Fußbodens und der Einrichtungsgegenstände
des Raumes. Es stellt sich jedoch nach einiger Zeit (in F i g. 1 und 2 ist dieser Zeitpunkt
mit U bezeichnet) eine beim weiteren Temperaturanstieg dann ungefähr konstant bleibende Temperaturdifferenz
zwischen der gefühlten Raumlufttemperatur TL
ι und der gefühlten Raumkörpertemperatur TW ein. Diese Differenz kann bis zu einige Grad Kelvin
betragen und ist nahezu unabhängig von der Außentemperatur Ta. Deshalb verlaufen die Kurven für die
Raumlufttemperatur TL und die Raumkörpertempera-
tür TW ab dem Zeitpunkt U zueinander ungefähr
parallel. Dagegen ändert sich die Raumlufttemperatur TL im Bereich zwischen fto und u anfänglich viel rascher
als die Raumkörpertemperatur. Der Raumlufttempera-
Il
turar.äiiei; verlangsamt sich jedoch degressiv bis zum
Zeitpunkt f4 und nimmt dann bis zum Zeitpunkt h
ungefähr parallel zur gefühlten Raumkörpertemperatur TWzu.
Die voll ausgezogen dargestellte Raumtemperatur TR entspricht jeweils einer dem humanen Wärmeempfinden
entsprechenden Temperatur, welche selbst nicht direkt gemessen wird, sondern aus der gemessenen
Raumkörpertemperatur TW und der gemessenen Raumlufttemperatur TL als arithmetischer oder in
manchen Fällen auch als gewichteter Mittelwert gebildet wird.
Dem Diagramm nach F i g. I liegt eine angenommene konstante Außentemperatur zugrunde.
In F i g. 2 ist ein zeitgedehnter Ausschnitt aus F i g. 1
dargestellt, in welchen zusätzlich eine für die bei diesem
Diagramm angenommene konstante Außentemperatur geltende, außentemperaturabhängige Einschalttemperatur-Kennlinie
Te strichzweipunktiert mit eingezeichnet ist, die mittels eines beispielsweise als Analog- oder
Digitalrechner iusgebildeten Funktionsgenerators erzeugt wird, A h., daß das Ausgangssignfl dieses
Funktionsgenerators sich gemäß der Kennlinie Te zeitabhängig ändert.
Die Einschalttemperatur Te ist also keine gemessene Temperatur, sondern eine berechnete bzw. experimentell
festgelegte zeitabhängige und außentemperaturabhängige Temperatur, deren zeitlicher Verlauf durch
einen Funktionsgenerator ab einer vorbestimmten Zeitspanne vor dem Ende f2 jedes Zwischenintervalls
Dt 2 berechnet wird. Diese Einschaittemperatur Te wird
ständig mit der Raumtemperatur TR verglichen, und wenn die Einschalttemperatur Tr die momentane
Raumtemperatur TR erreicht, was in F i g. 2 zum Zeitpunkt fio eintritt, wird die Heizungsanlage auf
Schneilaufheizung des Gebäuderaumes geschaltet. Der die Einschalttemperatur Te liefernde Funktionsgenerator
kann dann, falls die Schnellaufheizung mit der
maximal möglichen Energiezufuhr durch die Heizungsanlage
zu dem Raum erfolgt, abgeschaltet werden. Da die Einschalttemperatur-Kennlinie Te so getroffen ist,
daß bei der betreffenden Außentemperatur dann die Normaltemperatur Tn etwa zum Zeitpunkt k erreicht
ist, ist dies besonders vurieiihaiu
Jedoch kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, die Schnellaufheizung durch Regeln der Raumtemperatur
gemäß einem gleitenden Sollwert der Raumtemperatur durchzuführen. Eine für eine solche Regelung vorteilhafte
Sollwert-Kennlinie 15 der Raumtemperatur ist in F i g. 2 punktiert dargestellt Dieser Sollwert kann von
einem Funktionsgenerator erzeugt werden, der vorteilhaft ganz oder teilweise mit dem die Einschalttemperatur-Kennlinie
erzeugenden Funktionsgenerator identisch sein kann oder auch ein gesonderter Funktionsgenerator
sein kann. Diese Sollwert-Kennlinie 15 kann beispielsweise
TW +QZ(TLE-TWE)
entsprechen, wo TWder Verlauf der Raumkörpertemperatur
TW während der Schnellaufheizung im Falle ununterbrochener maximal möglicher Energiezufuhr
durch die Heizungsanlage zu dem Raum ist, so daß die Kurve 15 parallel zur Kurve TW'im Zeitraum von fio bis
<2 verläuft Anstelle dieses Verlaufs kann sie auch
ungefähr den Verlauf der Raumtemperatur TR im Zeitraum von rto bis ti haben, die sich bei der
Schneilaufheizung ergibt, wenn diese mit maximal
möglicher oder nahezu maximal möglicher Energiezufuhr zu dem Raum durch die Heizungsanlage bei der
betreffenden Außentemperatur durchgeführt wird.
Die Einschalttemperatur-Kennlinie Te hat folgenden Verlauf: Sie entspricht in dem mit 19' bezeichneten, von
ti bis tb reichenden Bereich, der also vom programmierten
Beginn h ihrer Erzeugung bis zum Zeitpunkt tb reicht, demjenigen zeitlich ansteigenden Vfflauf der
gefühlten Raumkörpertemperatur TW bei der betreffenden Außentemperatur, welcher entsteht, wenn —
ausgehend von vorangehend langzeitig abgeschalteter Heizungsanlage bzw. langzeitig ausgeschaltetem Heizkreis
(falls mit Beginn der Zwischenzeitintervalle nur der betreffende Heizkreis und nicht die ganze
Heizungsanlage abgeschaltet wird) — die Raumkörpertemperatur TW durch maximal mögliche Zufuhr von
Heizenergie durch die Heizungsanlage in den betreffenden Gebäuderaum mit ungefähr konstanter Differenz
zur dabei vorliegenden Raumlufttemperatur TL ansteigen würde. Dieser Anstieg der Raumlufttemperalur bei
maximal möglicher Energiezufuhr zu dem Raum ist in Fig. 2 durch die aus abwechselnden Strichen und
Kreuzen gebildeten Kurve 20 dargestellt. Der Bereich 19' der Kurve Te im Zeitraum von h bis tb entspricht
also dem zeitlichen Verlauf der gefühlten Raumkörpertemperatur TW, der sich ergibt oder ergeben würde,
wenn diese Raumkörpertemperatur TTVden am Beginn h der Einschalttemperatur-Kennlinie Te angenommenen
niedrigen Wert hat und zum Zeitpunkt r3 die Raumlufttemperatur TL bereits ihre ungefähre konstante
Überhöhung zur Raumkörpertemperatur erreicht hat und folglich auch die Heizungsanlage zum Zeitpunkt h
bereits ihre maximale Heizungsvorlauftemperatur hat und im weiteren der Raum mit maximal möglicher
Energiezufuhr durch die Heizungsanlage aufgeheizt wird.
Der in der Zeitspanne zwischen tb und f2 liegende
Bereich 21' der Einschalttemperatur-Kennlinie Te hat dagegen die Gestalt der Raumtemperaturkurve TR
zwischen den Punkten 16 und 17, welcher Kurvenbereich mit 21 bezeichnet ist und zur Bildung des Bereichs
von Te zwischen tb und ti so parallel zu sich selbst in die
Lage 2Γ verschoben wurde, daß sein Punkt 17 in die Stellung 17' verschoben ist, d. h. zum Zeitpunkt h
60 zum Zeitpunkt tb die Stellung 16' hat, d. h. am r? r.hten
Ende des von links bis zum Zeitpunkt tb reichenden vorerwähnten Bereiches 19' der Einschalttemperatur-Kennlinie
liegt.
Dieser von 16 bis 17 reichende Kurvenbereich 21 der Raumtemperatur TR ist folgender: Am Punkt 16
beginnt im Falle der Schnellaufheizung die gefühlte Raumkörpertemperatur anzusteigen. Bis zum Beginn
der Schnellaufheizung war ferner die Heizungsanlage bzw. ihr betreffender Heizkreis seit Beginn des
Zwischenzeitintervalls ausgeschaltet Der Punkt 16 liegt ferner auf dem Bereich 19' der Te-Kurve. Die Gestalt
des Bereiches 21 ist praktisch unabhängig von der Lage des Punktes 16 auf dem Bereich 19' der Te-Kurve. Der
Punkt 16 muß jedoch vor dem Zeitpunkt tb liegen. Der Punkt 17 der gemessen gedachten TR-Kurve ist so
getroffen, daß der Bereich 21 der TR-Kurve ungefähr ihrem anfänglichen Abschnitt entspricht, welcher seinen
Abstand von der gemessen gedachten Raumkörpertemperatur noch stetig vergrößert In diesem Ausführungsbeispiel ist der Punkt 17 kurz vor U gelegt d. h. kurz vor
Beginn des Bereiches der Raumtemperatur TR, welcher während der Schnellaufheizung ungefähr parallel zur
Raumkörpertemperatur TW verläuft Der Punkt
Kann auch etwas weiter links oder rechts als dargestellt
liegen, und es kann die Zeitspanne t2— tb vorzugsweise
80 bis 110% der Zeitspanne u— Ua betragen, wo f!6 der
Zeitpunkt des Beginns 16 des Anstiegs der Raumtemperatur nach Einschalten der Schnellaufheizung ist.
Dieser Kurvenbereich 21' der Einschalttemperatur-Kennlinie trägt dem Umstand Rechnung, daß, falls sich
Raumtemperatur und Einschalttemperatur-Kennlinie erst zwischen tb und i2 treffen, die Heizungsvorlauf temperatur zum Zeitpunkt h noch nicht ihren maximalen
Wert erreicht und damit auch die Raumlufttemperatur TL bis zum Zeitpunkt t2 noch schneller ansteigt als die
Raumkörpertemperatur TW.
Der Punkt 17' braucht nicht ganz genau Tn zu
entsprechen. Es genügt für die praktischen Bedürfnisse oft, wenn er Tn nur nahekommt, beispielsweise bis auf
0,20K.
Der Abstand des Zeitpunkts tb vor t2 entspricht dem
zeitlichen Abstand des Punktes 16 vom Punkt 17 in Fig.2, da der Bereich 21' durch Parallelverschiebung
des Bereiches 21 zu sich selbst entstanden ist
Im Diagramm der F i g. 2 sind rechts oben drei kurze horizontale Kurvenabschnitte TLE, TRE und TWE
eingetragen. TLE entspricht derjenigen Raumlufttemperatur, die bei der vorliegenden Außentemperatur
durch die Heizungsanlage maximal erreicht werden kann, d. h. durch ununterbrochene maximale Zufuhr von
Wärmeenergie zu dem Gebäuderaum durch die Heizungsanlage, bis die Lufttemperatur ihren stationären Maximalwert TLE erreicht, der sich also erst nach
längerzeitiger ununterbrochener maximaler Energiezufuhr als stationärer oder nahezu stationärer Endwert
einstellt. Die Temperatur TWf entspricht dem entsprechenden stationären Maximalwert der Raumkörpertemperatur, und TRE ist der arithmetische Mittelwert,
d. h. TRE = 0,5 (TLE + TWE).
Die Einschalttemperalur-Kennlinie ändert sich -j zweckmäßig stetig in Abhängigkeit der Außentemperatur. Doch kann gegebenenfalls auch sprungartige
Änderung der Einschalttemperatur-Kennlinie in Abhängigkeit der Außentemperatur vorgesehen sein, d. h, daß
in letzterem Falle nur eine diskrete Anzahl von ι ο Einschalttempera tor-Kennlinie programmiert ist
Die Einschalttemperatur-Kennlinie und ihre Änderung in Abhängigkeit der Außentemperatur läßt sich
rein experimentell ermitteln.
Es ist jedoch auch möglich und meist vorteilhafter, die π Einschalttemperatur-Kennlinie rechnerisch unter Einbeziehung je einer meßtechnisch leicht zu ermittelnden,
mit guter Näherung als unabhängig von der Außentemperatur angenommenen Konstanten für das Gebäude
und die Heizungsanlage sowie der ebenfalls leicht zu ermittelnden Maximaltemperaturen TWE und TLE zu
ermitteln. Letztere können meist als zueinander parallele Gerade, die sich linear mit der Außentemperatur ändern, angenommen werden. Man kann dann den
der Erzeugung der Einschalttemperatur-Kennlinie die- >>
nenden Funktionsgenerator so ausbilden, daß diese Konstanten und TWEund TLEsich von Hand einsteilen
lassen.
den nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) entsprechen.
jo wobei die Gleichung (1) für den Zeitraum vom Beginn r3
ihrer Erzeugung bis zum Zeitpunkt tb und die Gleichung
(2) für den Zeitraum von tb bis t2 gilt
Te = Tn -
- I) - F + Fc
Tc = Tn - G(C'""-'-" - I) -
Alle in diesen Gleichungen verwendeten Symbole sind in der als Anhang beigefügten Liste aufgeführt
Die Zeitspanne von tb bis t2 ist unabhängig von der
Außentemperatur konstant.
In F i g. 2 würde also Gleichung (1) für den Bereich 19'
und Gleichung (2) für den Bereich 2V der Te-Kennlinie
gelten.
Der Funktionsgenerator (Te- Funktionsgenerator),
der die Einschalttemperatur Te in Abhängigkeit von der
Zeit und der Außentemperatur analog oder digital berechnet, kann manuell einstellbare Glieder für die
Einstellung von p\,pi und die von der Außentemperatur
abhängigen Werte TLE und TWE enthalten. Da sich TLE und TWE normalerweise als zueinander parallele
Gerade ausreichend genau darstellen lassen, sind für ihre Einstellung drei Einstellglieder notwendig, nämlich
für ihre Differenz, für den Wert von TLEoder TWEbei
einer bestimmten Außentemperatur und für ihre Änderung pro Grad Außentemperatur. Anstelle der
genannten Differenz kann auch eine Einstellmöglichkeit für den Wert der anderen dieser beiden Größen bei
einer bestimmten Außentemperatur vorgesehen sein.
Die Ermittlung von TLE und TWE und der Konstanten pt, Pi bereitet keine Schwierigkeiten. Es
genügt normalerweise, wenn man bei zwei oder drei unterschiedlichen Außentemperaturen die Temperaturen TLE und TWE mißt, wobei es im allgemeinen sogar Μ
nicht einmal notwendig ist, so lange zu heizen, bis TLE und TWE im betreffenden Raum erreicht sind, sondern
man kann TL und TW beim Aufheizen des Raumes
4- Fc
mitte1.- eines Kurvenschreibers nur so lange aufzeichnen
lassen, bis die Asymptoten, die TLE und TWE entsprechen, erkennbar werden.
Auch andere Möglichkeiten zur Ermittlung von TLE und TWE bestehen. p\ und pi lassen sich beispielsweise
aus zwei experimentell aufgezeichneten Verläufen von TWund TL mit Hilfe der Gleichung (1) und (2) ermitteln.
Dem Te-Funktionsgenerator wird auch die einstellbare Normaltemperatur Tn eingegeben.
Nach einmal erfolgter Einstellung des Te-Funktionsgenerators auf das betreffende Gebäude ist es dann nur
noch notwendig, wenn man die Normaltemperatur ändern will, das die Normaltemperatur einstellende
Stellglied, beispielsweise einen Drehknopf, zu verstellen.
In bekannter Weise ist es zweckmäßig, in den Zwischenzeitintervallen eine konstante oder von der
Außentemperatur abhängige Stütztemperatur zu erzeugen, welche einem Temperatur-Sollwert der Raumtemperatur entspricht, der von der Raumtemperatur in dem
Zwischenzeitintervall nicht oder nicht erheblich unterschritten werden darf. Diese Stütztemperatur kann
zweckmäßig so getroffen sein, daß es einerseits nicht zu Schäden durch zu niedrigere Raumtemperatur kommen
kann und andererseits die Zeitdauer für die Schnellaufheizung nicht übermäßig lang dauert, vorzugsweise
nicht länger als 6 bis 12 Stunden. Die Stütztemperaturen
können vorzugsweise gemäß der deutschen Patentanmeldung 26 40 920 in Abhängigkeit von der Außentemperatur getroffen sein. Doch kommen auch andere
Abhängigkeiten der Stütztemperaturen in Frage, oder
Ih
in einfachsten Fällen kann eine einzige konstante Stütztemperatur vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist beispielsweise in den Fällen 7c 1, 7e2
und Te 3 der Fig.3, diese Einschalttemperatur-Kennlinie zum Zeitpunkt r, an dem zu diesem Zeitpunkt jeweils
vorliegenden Wert der Stütztemperatur für 7s zu beginnen, wie es F i g. 3 zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel mit einigen gemäß der Anmeldung 26 30 920 vorgesehenen Stütztemperaturen
ist im Diagramm nach F i g. 3 dargestellt.
In diesem Diagramm sind für vier verschiedene Außentemperaturen Ta = 253°. 265°, 273° und
283° Kelvin vier sich im Zwischenzeitintervall Dt 2 ergebende Raumtemperaturkurven 10 bis 13 und ihnen
zugeordnete Stütztemperaturen Ts dargestellt. Bevorzugt kann die Stütztemperatur Ts in dem dargestellten
Bereich zwischen der Normaltemperatur Tn, die hier als Beispiel auf 293° K eingestellt ist, und der in diesem
Beispiel niedrigsten angenommenen Stütztemperatur von 280° K stetig in Abhängigkeit von der Außentemperatur selbsttätig verstellt werden. Diese Stütztemperaturen Ts sind so getroffen, daß, fails es im Zwischenzeilintervall Dt 2 zum Stützen der Raumtemperatur durch
die jeweilige Stütztemperatur kommt, dann die für die Zeitspanne von fi bis fc programmierte Zeitlänge für das
Schnellaufheizen stets konstant ist. Als besonders günstig für die Zeitspanne von fi bis fc haben sich etwa 4
bis 12 Stunden erwiesen. Dies gilt für Bürogebäude und vergleichbare Gebäude, jedoch nicht für Wohngebäude.
Für Wohngebäude kann diese Zeitspanne zweckmäßig woniger als vier Stunden betragen.
Zum Zeitpunkt t\ wird mit der Erzeugung der zeitlich
ansteigenden Einschalttemperatur-Kennlinie Te begonnen, sofern nicht bei der betreffenden Außentemperatur
mit der Erzeugung des zeitlichen Anstiegs erst nach I\ begonnen werden kann, wie es in F i g. 3 als Beispiel für
die Kennlinie Te 4 gilt.
Die jeweilige Einschalttemperatur-Kennlinie hat einen Verlauf, wie er anhand der F i g. 1 und 2 erläutert
wurde und der von der Außentemperatur mit abhängig ist. In diesem Ausführungsbeispiel gilt die Kurve Te 1
für eine Außentemperatur Ta von 258° K, Te 2 für Ta =
265° K. Te 3 für Ta = 273" K und Te 4 für Ta - 283° K.
Es wird immer dann mit dem Einschalten der Schnellaufheizung begonnen, wenn die jeweils vom
Funktionsgenerator berechnete Einschalttemperatur die jeweilige momentane Raumtemperatur 77? erreicht.
Die Schnellaufheizung ist in diesem Ausführungsbeispiel mit maximal möglicher Zufuhr von durch die
Heizungsanlage gelieferter Wärmeenergie zu dem betreffenden Gebäuderaum durchgeführt, und es wird
von dieser Schnellaufheizung auf Steuerung oder Regelung der Raumtemperatur jeweils dann selbsttätig
umgerchaltet, sobald gefühlt wird, daß die Raumtemperatur 77? die Normaltemperatur Tn ungefähr erreicht.
Alle eingezeichneten Kurven sind natürlich nur Beispiele. In diesem Diagramm kommt es nur für die
Raumtemperaturkurve 11 bereits zum Zeitpunkt t, zum
Einschalten der Schnellaufheizung, und die Raumtemperatur erreicht ungefähr zum Zeitpunkt ti die Normaltemperatur Tn.
Im Falle der Raumtemperaturkurve 10 ist die ihr zugeordnete Stütztemperatur Ts gleich der Normaltemperatur Tn. da die Nennleistung der Heizungsanlage
hier als für Ta = 253° K ausgelegt angenommen ist.
Bei der Raumtemperaturkurve 11 wird die Stütztemperatur, welche hier zu 289° K angenommen ist,
erhebliche Zeit vor /ι erreicht, so daß die Raumtemperatür ab Erreichen der Stütztemperatur geregelt und erst
zum Zeitpunkt t\ von der Regelung der Stütztemperatur selbsttätig auf Schnellaufheizung umgeschaltet wird.
In dem Fall, daß es zum Stützen der Raumtemperatur
-> vor dem Zeitpunkt t\ kam, kann in manchen Fällen auch
vorgesehen sein, den Zeitpunkt der Einschaltung der Schnellaufheizung nicht auf t\ zu legen, sondern ihn um
einen konstanten Betrag oder um einen von der Stütztemperatur abhängigen Betrag vor dem Zeitpunkt
ι« fi vorzusehen, weil bei längerzeitiger Regelung der
Raumtemperatur gemäß der Stütztemperatur die Raumlufttemperatur TL zum Zeitpunkt des Einschaltens der Schnellaufheizung nicht wie beispielsweise in
Fig.2 unterhalb der Raumkörpertemperatur TW.
ι -, sondern über der Raumkörpertemperatur TW liegen
kann, so daß in diesem Fall TW unterhalb der Stütztemperatur liegt und das Schnellaufheizen bis zum
Erreichen der Normaltemperatur deshalb etwas länger dauert, wenn es zum Stützen der Raumtemperatur kam.
2i> Beispielsweise könnte in F i g. 3 für die Kurve 11 der
Einschaltzeitpunkt der Schnellaufheizung von t\ nach tn
vorverlegt werden. Dies läßt sich schaltungsiechnisch
einfach realisieren, indem zum Zeitpunkt /12 gefühlt
wird, ob die Raumtemperatur vor dem Zeitpunkt /12
y-, gestützt wurde oder nicht und, falls die Kaumtemperatur
nicht gestützt wurde, wird mit der Schnellaufheizung erst zum Zeitpunkt t\ begonnen. Falls es dagegen zum
Stützen der Raumtemperatur gekommen war, wird mit der Schnellaufheizung zum Zeitpunkt tn begonnen. Falls
jo die Stütztemperatur erst zwischen tn und t\ von der
Raumtemperatur erreicht wurde, kann beispielsweise mit der Schnellaufheizung am einfachsten erst zum
Zeitpunkt ii begonnen werden, denn dann wurde durch die Regelung der Stütztemperatur die Raumkörpertem-
r, peratur bis zum Zeitpunkt t\ noch nicht nennenswert
beeinflußt Es sind natürlich auch Einschaltzeitpunkte
der Schnellaufheizung zwischen tn und (1 realisierbar.
falls dies erwünscht ist.
4i) dargestellte Heizungsanlage 24 eines Gebäudes oder
einer Zone eines Gebäudes, von dem zwei Räume 25, 25' dargestellt sind und eine ihr zugeordnete Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Von allen durch diese Heizungsanlage 24
η beheizten Räumen ist ein Raum, hier der Raum 25, als
sogenannter Testraum ausgewählt, d. h., daß in ihm die
und einer Raumkörpertemperatur TWangeordnet sind.
-,11 Gebäude oder die betreffende Gebäudf?one bezüglich
der durch die Heizungsanlage 24 bewirkten Raumtemperaturen typischer Raum.
Die Schalter der Schaltungsanordnung sind in den den ersten Zeitintervallen Dt 1 entsprechenden Schalt-
v, Stellungen dargestellt. Diese Schaltungsanordnung arbeitet völlig selbsttätig.
Die Heizungsanlage 24 weist einen öl- oder gasbefeuerten Heizkessel 29 auf, dessen Kesselvorlaufleitung 30 das Kesselvorlaufwasser zu dem einen
«ι Eingang eines Dreiwegmischers 31 führt, dessen
anderer Eingang mittels der Leitung 32 an die Heizungsrückiaufleitung 33 angeschlossen ist. Die an
den Ausgang des Mischers 31 angeschlossene Heizungsvorlaufleitung 36 ist über die betreffenden Räume
hi beheizende Wärmetauscher 34 aufweisende Verbindungsleitungen 37 mit der Heizungsrücklaufleitung 33
verbunden, an die auch die zum Eingang des Heizkessels 29 führende Kesselnicklaufleitung 40 angeschlossen ist.
Eine Pumpe 38 dient der Umwälzung des Heizmediums,
welches normalerweise Wasser ist. Der Heizkreis der dargestellten Anlage wird durch die Leitungen 36, 37,
33,32 gebildet.
Der Fühler 37 zum Fühlen der Raumkörpertemperatur 7Wkann vorzugsweise eine Oberflächentemperatur
einer Begrenzungswand des Raumes 25 fühlen, wobei die Meßstelle meist zweckmäßig an einer Innenwand
dieses Raumes 25 nahe einer Außenwand sein kann. Die beiden Fühler 26, 27 sind an die Eingänge eines einen
Mittelwert ihrer Fühlsignale bildenden Mittelwertbildners 28 angeschlossen, dessen Ausgangssignal also der
Raumtemperatur TR entspricht, wobei vorzugsweise als Mittelwert TR der ungewichtete arithmetische Mittelwert
0,5 - (TW + TL) dienen kann.
Ein Analog- oder Digitalrechner 42, welcher beispielsweise als elektrische Meßbrücke ausgebildet sein
kann, berechnet in Abhängigkeit der von dem Fühler 43 gemessenen Außentemperatur in bekannter Weise den
Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur Thv, wobei der funktionell Zusammenhang zwischen diesem
Soiiwert der Heivtungsvoriaufienipet-aiur Thv und der
Außentemperatur Ta so getroffen ist, daß hierdurch in dem Testraum 25 und damit auch in den anderen von
der Anlage 24 beheizten Räumen, wie 25', die mittels eines manuell bedienbaren Stellers 44 einstellbare
Normaltemperatur Tn gesteuert wird. Der Steller 44 kann beispielsweise ein elektrisches Potentiometer sein.
Diese Raumtemperatursteuerung findet nur in den ersten Zeitintervallen Dt 1 statt. Zwecks dieser Steuerung
der Raumtemperatur auf den Normalwert Tn ist der Ausgang de;· Rechners 42 an den Sollwert-Eingang
eines die Heizungsvorlauftempere'ur regelnden Reglers
41 angeschlossen, dessen Istwert-Eingang der von einem Fühler 48 gefühlte Istwert der Heizungsvorlauftemperatur
Thv eingegeben wird, /j/vist die Temperatur
des Heizmediums in der Leitung 36. Der Regler 41 bildet die Regelabweichung, d. h. die Differenz zwischen
Sollwert und Istwert von Thv, und setzt die Regelabweichung in Steuersignale zur Steuerung eines Stellmotors
45 um. Dieser Stellmotor 45 steuert das Küken des Mischventils 31 so, daß die jeweilige Regelabweichung
ausgeregelt wird. Der Regler 41 kann vorzugsweise e<n
stetiger Regler beispielsweise ein PID-Regler sein.
Es ist ferner eine Zeitschaltuhr 46 vorgesehen, welche auf die gewünschten tageszeitlichen und vorzugsweise
auch kalenderzeitlichen Absenkungen der Raumtemperatur im Testraum 25 und damit auch in den anderen von
dieser Heizungsanlage 24 beheizten Räumen programmierbar ist, d. h„ sie ist auf die Zeitpunkte fo und ti jedes
gewünschten Zwischenzeitintervalls Dt 2 programmierbar. Die programmierten Zeitpunkte h werden dabei
nicht zum Umschalten auf das jeweils nachfolgende erste Zeitintervall benutzt, da dies ein Vergleicher 63
bewirkt, sondern nur zum Berechnen des anhand der F i g. 3 erläuterten Zeitpunktes U benutzt, welcher eine
konstante, vorzugsweise einstellbare Zeitspanne vor dem programmierten Zeitpunkt h liegt.
Diese in Fig.4 dargestellte Schaltungsanordnung kann, wie anhand der F i g. 3 erläutert, selbsttätig
arbeiten. Diese Schaltungsanordnung liefert ferner Zeittakt.impulse in einen die Einschalttemperatur Te
berechnenden Funktionsgenerator 47, an dessen Ausgang, wenn er durch die Zeitschaltuhr eingeschaltet ist,
ein gemäß der jeweils geltenden Einschalttemperatur-Kennlinie gleitendes Signal, beispielsweise ein Gleichstromsignal,
auftritt, das der Einschalttemperatur Te entspricht.
Dieser Funktionsgenerator 47 kann, wenn er nach
den Gleichungen (1) und (2) rechnet, die sich zeitlich ändernden e-Funktionen dieser Gleichungen beispielsweise
mittels je eines Operationsverstärkers berechnen, der über ohmsche Widerstände rückgekoppelt ist, von
denen einer durch einen durch die von der Zeitschaltuhr 46 über die Leitung 49 gelieferten Zeittaktimpulse
angetriebenen Synchronmotor oder Digital-Analog-Umsetzer des Funktionsgenerator 47 verstellbar ist,
id wodurch die zeilliche Änderung des Wertes der betreffenden e-Funktion entsteht
Die Einschaltung dieses Funktionsgenerators 47 erfolgt über die zeitung 50 durch die Zeitschaltuhr 46
zum jeweiligen programmierten Zeitpunkt, beispiels-
-, weise bei U (F i g. 3). In die Leitungen 49,50 sind Schalter
51, 52 zwischengeschaltet, die durch einen von einem Ausgang eines Vergleichers 53 einem Stellglied 54
gelieferten Schaltimpuls ausgeschaltet werden und durch einen von der Uhr 46 diesem Stellglied 54
jo aufdrückbaren Schaltimpuls eingeschaltet werden. Sobald
diese beiden Schalter 51, 52 geschlossen sind, erzeugt der Funktionsgenerator 47 ein der Einschalttemperatur
Te in Abhängigkeit der Außentemperatur und der Zeit entsprechendes Ausgangssignal. Durch
j-, jedes öffnen der Schalter 51, 52 wird der Funktionsgenerator
47 auch wieder zurückgestellt Die Einschalttemperatur Te verläuft so, daß, wenn es durch sie infolge
des Erreichens der Gleichheit der Signale TR und Te
zum Einschalten der Schnellaufheizung kommt, durch
jn dieses Schnellaufheizen die Raumtemperatur TR ihren
mittels des Stellers 44 eingestellten Normalwert Tn ungefähr zum programmierten Zeitpunkt t2 wieder
erreicht.
Da die Einschalttemperatur-Kennlinie Te abhängig
j-, ist von der Außentemperatur Ta und der Normaltemperatur
777, wird in diesen Funktionsgenerator 47 auch die von dem Fühler 43 gefühlte Außentemperatur Ta sowie
die mit dem Steller 44 eingestellte Normaltemperatur Tn eingegeben. Und zwar sind bei den Gleichungen (1)
mi und (2) die Größen TLEund TW£ K'jßentemperaturabhängig.
Der Ausgang dieses Funktionsgenerators 47 ist an den einen Eingang des Vergleichers 53 angeschlossen,
dessen anderem Eingang das vom Mittelwertbildner 28 gelieferte Raumtemperatursignal TR eingegeben
4-, wird, das auch dem anderen Vergleicher 63 eingegeben wird.
Sobald die beiden Eingangssignale des Vergleichers 53 gleich groß sind, d. h. Te = TR ist, liefert der
Vergleicher 53 ein Signal zum Stellglied 54 zum Öffnen
Vi der beiden Schalter 52, 51 und gleichzeitig auch ein
Signal zu einem anderen Stellglied 55, das zwei andere Schalter 56, 57 hierdurch aus den dargestellten
Stellungen in ihre anderen Stellungen umschaltet, wodurch von Regeln der Stütztemperatur Ts auf
-,-, Schnellaufheizen umgeschaltet wird.
Durch den Ausgangsimpuls des anderen Vergleichers 63, der bei Gleichheit von TR und Tn auftritt, wird ein
Stellglied 64 zum Öffnen eines Schalters 66 und Schließen eines Schalters 67 beaufschlagt, wodurch das
bo Zwischenzeitintervall Df 2 beendet und das jeweils
nachfolgende erste Zeitintervall Dt 1 ungefähr zum programmierten Zeitpunkt h eingeschaltet wird. Der
Vergleicher 63 wird vom Stellglied 55 mit Beginn der Schnellaufheizung eingeschaltet und schaltet sich selbst
e,-) wieder aus, wenn er seinen Ausgangsimpuls zum
Stellglied 64 liefert.
Es ist ferner ein analog oder digital arbeitender Stütztemperatur-Rechner 59 vorhanden, der die Stütz-
temperatur Ts in Abhängigkeit der vom Fühler 43
gefühlten Außentemperatur und des ihm durch den 7/?-Ste||er 44 eingegebenen Wertes der eingestellten
Normaltemperatur Tn berechnet Sein Ausgang ist über die Leitung 60, in die der Schalter 56 zwischengeschaltet
ist, an den Sollwert-Eingang eines Zweipunktreglers 61 angeschlossen, welcher dem Regeln der Raumtemperatur
auf die Stütztemperatur dient und der auch noch weitere Aufgaben hat Dieser Rechner 59 kann
vorzugsweise nut dem Funktionsgenerator 47 schaltungsmäßig vereinigt sein, gegebenenfalls durch den
Funktionsgenerator 47 mitgebildet sein.
Dem Istwert-Eingang dieses Zweipunktreglers 61 ist ständig das vom Mittelwertbildner 28 gelieferte
Raumtemperatursignal TR aufgedrückt Der Ausgang dieses Zweipunktreglers 61 ist über eine Leitung 62, in
die der durch das Stellglied 64 betätigbare Schalter 66 zwischengeschaltet ist an die Eingangsleitung des
Stellmotors 45 anschließbar.
Die dargestellte Schaltungsanordnung und die Heizungsanlage 24 arbeiten wie folgt
Der Heizkesse! 29 kann beispielsweise so geregelt
werden, daß er ständig Kesselvorlaufwasser !--jnstanter
Temperatur von beispielsweise 363° K liefert Es ist jedoch auch möglich und noch energiesparender, daß
während der Zwischenzeitintervalle Dt 2 die Kesselvorlauftemperatur
des Kessels abgesenkt wird, beispielsweise auf 400C, und erst mit Beginn der Schnellaufheizung
wieder auf Regelung des durch einen Temperaturbegrenzer begrenzten Maximalwertes der Kesselvorlauftemperatur
von beispielsweise 363° K selbsttätig in nicht dargestellter Weise umgeschaltet wird.
Während der ersten Zeitintervalle DtI, während
welcher die Normaltemperatur Tn durch witterungsgeführte Regelung der Heizungsvorlauftemperatur gesteuert
wird, befinden sich alle Schalter der Schaltungsanordnung in den in F i g. 4 dargestellten Schaltstellungen.
Der Vergleicher 63 ist ausgeschaltet F i g. 4 zeigt also im Augenblick die witterungsgeführte Regelung
der Heizun,-svorlauftemperatur Tnv zur Steuerung der
Normaltemperatur Tn im Testraum 25.
Zum nächsten programmierten Zeitpunkt to liefert die
Zeitschaltuhr 46 ein Signal zu dem Stellglied 64, welches hierdurch den Schalter 66 schließt und den Schalter 67
öffnet, so daß der Regler 41 zur Beendigung der Steuerung der Raumtemperatur Ti' abgeschaltet und
der der Regelung der Raumtemperatur dienende Zweipunktregler 61 eingeschaltet wird. Gleichzeitig
wird durch einen von der Uhr 46 zum Stellglied 55 gelieferten Impuls der Schalter 57 geöffnet und der
Schalter 56 geschlossen, so daß der Zweipunktregler 61 als Sollweit die jeweilige vom Rechner 59 berechnete
Stütztemperatur erhält. Hierdurch wird, wenn 7s kleiner als TR ist, wegen der hieraus sich ergebenden
Regelabweichung TR — Ts der Stellmotor 45 durch den Zweipunktregler 61 so gesteuert, daß er das Mischventil
31 schließt, d. h, den Zufluß von Kesselvorlaufwasser in die Heizungsvorlaufleitung 36 absperrt, so daß die
Pumpe 38 das Wasser nur noch im Heizkreis 35 umwälzt, das sich hierdurch wegen der fehlenden
Wärmezufuhr rasch bis auf die Raumtemperatur abkühlt.
Die Raumtemperatur sinkt hierdurch je nach Außentemperatur langsamer oder rascher ab, und
solange die Raumtemperatur größer als die Stütztemperatur ist, bleibt das Mischventil 31 geschlossen. Sinkt
dagegen die Raumtemperatur vor dem Umschalten auf
Schnellaufheizung auf die jeweilige Stützteniperatur 7s
ab, wird die Raumtemperatur auf der Stütztemperatur durch Zweipunktregeln mittels des Zweipunktreglers öl
und des von ihm angesteuerten Stellmotors 45 gehalten, indem der Stellmotor 45 zeitweise das Mischventil 31 in
der für die Aufrechterhaltung der Stütztemperatur im Raum 25 erforderlichen Weise zwecks Einströmens von
Kesselvorlaufwasser in die Heizungsvorlaufleitung 36 mehr oder weniger weit öffnet
Zum programmierten Zeitpunkt t\ schaltet die Zeitschaltuhr 46 den Funktionsgenerator 47 zur
Erzeugung des Einschalttemperatursignals 7eein.
Im Falle der Temperatur-Kennlinie 7*e4 in Fig.3
erzeugt der Funktionsgenerator nach seinem Einschalten eine Zeitlang ein konstantes Temperatursignal, das
der Stütztemperatur von 2800K entspricht und der zeitliche Anstieg der Einschalttemperatur Te 4 beginnt
erst später. Bei den anderen in Fig.3 dargestellten Einschalttemperatur-Kennlinien Tel, Tc2 und 7e3
beginnt der zeitliche Anstieg der Einschalttemperatur sofort zum Zeitpunkt f|.
Sobald der Vergleicher 53 fühlt, dafi die Einschalttemperatur
Te der ihm ebenfalls eingegebenen Raumtemperatur TR entspricht liefert er ein Ausgangssignal zu
den beiden Stellgliedern 54 und 55, so daß das Stellglied 54 die Schalter 51, 52 zum Ausschalten des Funktionsgenerators 47 öffnet Das Stellglied 55 schließt
gleichzeitig den Schalter 57 und öffnet den Schalter 56, wodurch der Stütztemperatur-Rechner 59 vom SoIlwerteingang
des Zweipunktreglers 61 abgeschaltet und an seiner Stelle das vom Steller 44 gelieferte, der
Normaltemperatur Tn entsprechende Signal dem Sollwerteingang des Zweipunktreglers 61 aufgedrückt
wird. Hierdurch bewirkt der Zweipunktregler 41 nunmehr die Schnellaufheizung der Raumtemperatur
TR auf den Normalwert Tn, da dieser Zweipunktregler 61 infolge der ihm nunmehr aufgedrückten Regelabweichung
Tn-TR den Stellmotor 45 so steuert, daß dieser rasch das Mischventil 31 völlig öffnet und damit den
Zufluß von Heizungsrücklaufwasser aus der Leitung 32 in die Heizungsvorlaufleitung 36 absperrt, so daß in die
Hrizungsvorlaufleitung 36 nunmehr ausschließlich vom Heizkessel 29 kommendes Kesselvorlaufwasser einströmt.
Damit wird den von dieser Heizungsanlage 24 versorgten Räumen, wie 25, 25', die ihnen durch die
Heizungsanlage maximal mögliche Wärmeenergie zugeführt, so daß die Raumtemperatur schnellstmöglich
bis zur Normaltemperatur Tn angehoben wird. Sobald die Raumtemperatur TR die Normaltemperatur Tn
erreicht hat, liefert der Vergleicher 63 das das Stellglied 64 zum Öffnen des Schalters 66 und Schließen des
Schalters 67 beaufschlagende Signal, so daß der Zweipunktregler 61 sich hierdurch selbst abschaltet und
durch Einschalten des Reglers 41 wieder auf witterungsgeführtes Regeln der Heizungsvorlauftemperatur zur
Steuerung der erreichten Normaltempera'ur Tn umgeschaltet
wird, womit ein neues erstes Zeitintervall Dt 1 beginnt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 bewirkt der Vergleicher 63 stets die Umschaltung vorn jeweiligen
Zwischenzeitintervall Dt 2 auf das jeweils nachfolgende erste Zeitintervall Dt 1, unabhängig von dem in der
Zeitschaltuhr 46 programmierten Endzeitpunkt f2 des Zwischenzeitintervalls. Dieser Endzeitpunkt ?2 hat dann
also, wie bereits erwähnt, nur Bedeutung für die Berechnung des Zeitpunktes tb.
Es kann jedoch in manchen Fällen auch zweckmäßig sein, daß der Vergleicher 63 nur dann die Umschaltung
von dem betreffenden Zwischenzeitintervall auf das nachfolgende erste Zwischenzeitinlervall iuislöst. falls
er diese Umschaltung vor Erreichen des in der Zeitschaltuhr 46 programmierten Endes ti dieses
Zwischenzeitintervalls auslöst, wogegen immer dann, wenn diese vorzeitige Umschaltung nicht stattfindet, die
Zeitschaltuhr 46 die Umschaltung vom Zwischenzeitintervall auf das nachfolgende erste Zeitintervall zum
jeweils programmierten Zeitpunkt h auslöst.
Da die Einschalttemperatur-Kennlinie Te so getroffen ist, daß durch das Schnellaufheizen die Raumtemperatur
TR stets in der Nähe des programmierten Zeitendes ^desZwischcnzcitintcrvallsdcn Normalwcrt
Tn erreicht, kann in manchen Fällen auch vorgesehen sein, daß die Programmschaltuhr 46 stets das Umschalten
vom Zwischenzeitintervall Dt 2 auf das jeweils nachfolgende erste Zeitintervall Dt 1 zum programmierten
Zeitende /2 auslöst.
Falls der Zweipunktregler 61 im Gefolge des Einschaltens der Schnellaufheizung den Stellmotor 45
nur mit Unterbrechungen zum vollen öffnen des Mischventils 31 ansteuert, was aus regelungstechnischen
Gründen für die Regelung der Stütztemperatur zweckmäßig sein kann, kann bevorzugt vorgesehen
sein, daß der Zweipunktregler im Gefolge der Umschaltung des ihm aufgedrückten Sollwertes auf den
Normalwert Tn ein Ausgangssignal zum ununterbrochenen Einschalten des Stellmotors 45 liefert, so daß der
Stellmotor 45 den Mischer 31 maximal rasch voll öffnet.
Anstelle des einzigen Testraumes 25 können gegebenenfalls auch mehrere Testräumc vorgesehen sein, in
denen Temperaturfühler für TL und TW angeordnet sind, wobei die gefühlten Werte TL und ebenfalls die
gefühlten Werte rWjeweilsgemittelt werden.
Die am Funktionsgenerator 47 nach erfolgter Installation der ihn aufweisenden Schaltungsanordnung
/ur Einstellung der dem betreffenden Gebäude und der
Heizungsanlage angepaßten Einschalttemperatur-Kennlinie Te vorzunehmenden Einstellungen der
Parameter von Te können von Hand oder automatisch vorgenommen werden. Die Normaltemperatur Tn wird
jedoch im Falle automatischer Einstellung der anderen
1 1IIUI11CIUI ui:imi7i_ii
nommen und kann auch nachträglich jederzeit verstellt werden. Beispielsweise können einstellbare Widerstände
und/oder Festwertspeicher des Funktionsgenerators die Werte der betreffenden Parameter speichern.
Die die Einschalttemperatur-Kennlinie Te bestimmenden Parameter, welche am Funktionsgenerator
einzustellen sind, können besonders vorteilhaft selbsttätig gewonnen und berechnet werden. Jedoch kann man
auch andere Methoden zu ihrer Ermittlung anwenden, wie bereits erwähnt wurde.
Bei automatischer Ermittlung der Parameter oder einer Teilanzahl der Parameter der Einschalttemperatur-Kennlinie
kann man so vorgehen, daß die Verläufe der Raumlufttemperatur und der Raumkörpertemperatur
während der Schnellaufheizung bei verschiedenen (konstanten) Außentemperaturen unter Berücksichtigung
unterschiedlicher Normaltemperaturen in einen Schreib-Lese-Speicher eingespeichert werden.
Aus diesen Kurven können dann die Parameter der Einschalttemperatur-Kennlinie berechnet werden.
Während des Zeitintervalls Df 2 können zur Berechnung der jeweiligen Einschalttemperatur-Kennlinie die
für die augenblickliche Außentemperatur und die eingestellte Normaltemperatur zutreffenden Parameter
abgerufen werden.
Bei Neilinstallationen können Sätze von Parametern,
die aus der Erfahrung gewonnen wurden, eingespeichert und durch das beschriebene Verfahren suk/.essive
verbessert werden.
Anhang
Erläuterung der meisten verwendeten Symbole
Erläuterung der meisten verwendeten Symbole
TI. = I.ufttemperatur des Gebäuderaumes im Personcnaufcnthaltsbereich,
die durch mindestens einen Temperaturfühler gefühlt wird.
TW = Raiimkörpertempcratur dieses Gebäuderaumcs,
die durch mindestens einen Temperatur fühler gefühlt wird,
TR = Raumtemperatur, die einem aus Tl. und TW
gebildeten, gewichteten oder ungcwichteten Mittelwert entsprechend dem humanen warmeempfinden
entspricht,
T = Temperatur allgemein.
t = Zeil allgemein.
Ta = Außentemperatur.
Te = Einschalttemperatur-Kennlinie b/w. Einschalttemperatur,
Ts = Stütztemperatur,
= Normaltemperatur (Normalwert der Raumtemperatur).
TLE = bei pausenloser Heizung oder Kühlung mit maximaler Heizleistung bzw. Kühlleistung
sich maximal oder nahezu maximal einstellende, von der Außentemperatur abhängige
Lufttemperatur im Gebäuderaum, die durch den mindestens einen Temperaturfühler gefühlt
wird,
7"VVE = bei pausenloser Heizung oder Kühlung mit maximaler Heizleistung bzw. Kühlleistung
sich maximal oder nahezu maximal einstellende, von der Außentemperatur abhängige
Raumkörpertemperatur des Gebäuderaums, die durch den mindestens einen Temperatur-(VlUln,- -„(■.■-.Ml „.irrl
C = 0.5 (TLE+ TWE)-TN.
F = 0.5(TLE-TWE). Diese Gleichung gilt für
Heizen. Im Falle des Kühlens würde gelten: F = 0.5 (TWE- TLE).
Dt I = erste Zeitintervalle, während denen die
Normaltemperatur des Raumes geregelt oder witterungsgeführt gesteuert wird,
Dt 2 = Zwischenzeitintervalle, während welchen im Falle des Heizens die Raumtemperatur
abgesenkt und im Falle des Kühlens die Raumtemperatur erhöht wird,
'to = Beginn des Zwischenzeitintervalls, fio. fi2 = Beginn der Schnellaufheizung,
tb = vorbestimmte Zeitspanne vor f2 liegender
Zeitpunkt, zu welchem der Verlauf der Einschalttemperatur-Kennlinie geändert
wird,
= programmiertes Ende des Zwischenzeitintervalls,
fi, fc = Beginn der Erzeugung der Einschalttemperatur-Kennlinie,
t, = Beginn der ungefähren Parallelität von TL
und TW bei Schnellaufheizung bzw. -abkühlung,
p, = Gebäudekonstante. Gegebenenfalls kann p\
23 24
jedoch auch als von TW abhängig in den pi = eine sich aus der der Heizung bzw. Kühlung
falls der Aufwand die hierdurch in manchen beheizenden oder zu kühlenden Raumluft
keit rechtfertigt, r>
Claims (11)
- Patentansprüche:1, Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Gebäuderaumes, in welchem ~> während vorbestimmter erster Zeitintervalle durch eine zur Temperaturbeeinflussung Energie zu- und/oder abführende Anlage, nämlich eine Heizungs-, Kühlungs- oder Klimaanlage, ein verstellbarer Normalwert (Normaltemperatur) der Raumtem- peratur aufrechterhalten wird, wobei die Raumtemperatur gemäß dem humanen Wärmeempfinden sowohl die Raumlufttemperatur in dem dem Aufenthalt von Personen dienenden Bereich des Raumes als auch mindestens eine Raumkörpertem- is peratur, vorzugsweise eine Temperatur einer Begrenzungswand des Gebäuderaumes, berücksichtigt, wogegen mit Beginn jedes zwischen je zwei ersten Zeitintervallen liegenden Zwischenzeitintervalls die Zu- oder Abfuhr von Energie durch die Anlage zu oder von dsm Gebäuderaum abgeschaltet wird, wobei die Raumtemperatur in dem Zwischenzeitintervall durch Wiedereinschalten der Energiezu- oder -abfuhr durch die Anlage gemäß mindestens einer von der Normaltemperatur abweichenden Stütztemperatur geregelt gestützt werden kann, wobei ferner innerhalb des Zwischenzeitintervalls die Energiezu- oder -abfuhr zu bzw. von dem Gebäuderaum so rechtzeitig auf dessen Schnellaufheizung bzw. -abkühlung geschaltet wird, daß der Normal- ω wert der Raumtemperatur in kürzester oder nahezu kürzestmögücher Zeit ungefähr am Ende des Zwischenzeitintervalls wieder erreicht wird, wozu im Zwischenzeitintervall zwecks Ermittlung des hierzu erforderlichen Einschaltzeitpunktes der Schnellaufheizung oder -kühlu. g ein sich gemäß einer vorbestimmten Einschalttemperatur-Kennlinie zeitlich änderndes Einschalttemperatursignal erzeugt wird, welche Einschalttemperatur-Kennlinie abhängig ist von dem Normalwert der Raumtemperatur, der Außentemperatur und solchen Gebäude- und Anlagenwerten, die Einfluß auf den bei ununterbrochener Schnellaufheizung oder -kühlung sich ergebenden zeitlichen Verlauf der Raumtemperatur während dieser Schnellaufheizung bzw. -küh- lung haben, wobei das Einschalttemperatursigna] in einer Vergleichsschaltung mit dem Istwert der Raumtemperatur verglichen und bei ungefährer Gleichheit von Istwert der Raumtemperatur und der durch das Einschalttemperatursignal definierten gleitenden Einschalttemperatur die Schnellaufheizung bzw. -kühlung eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalttemperatur-Kennlinie (Te) zumindest für den Fall, daß die Raumtemperatur (TR) in dem betreffenden Zwischenzeitintervall (Dt 2) nicht gestützt wurde, in zumindest einem vorkommenden Bereich der Außentemperaturen zuerst ungefähr entsprechend dem durch die Schnellaufheizung bzw. -abkühlung bei der betreffenden Außentemperatur und dem eingestellten Normalwert der Raumtemperatur erzielbaren zeitlichen Verlauf der durch mindestens einen Temperaturfühler (27) gefühlten Raumkörpertemperatur (TW) verläuft, und dann ab einem Zeitpunkt (tb), welcher eine vorbestimmte Zeitspanne (t7— tb) vor dem programmierten Ende (ti) des Zwischenzeitintervalls liegt, einen zeitlichen Verlauf (21') hat, dessen Gestalt im wesentlichen der Gestalt desjenigen anfänglichen Abschnittes (2J) des Verlaufs der durch die Schnellaufheizung bzw. -abkühlung erzielbaren Raumtemperatur fT/ty entspricht, in welchem der zeitliche Verlauf der Raumlufttemperatur (TQ und der zeitliche Verlauf der Raumkörpertemperatur (TW) noch deutlich divergieren, wobei jedoch dieser Abschnitt (21) der Raumtemperaturkurve (TR) für die Einschalttemperatur-Kennlinie (Te) so parallel zu sich selbst versetzt wird, daß sein Anfang (16, 16') in den Zeitpunkt (tb) v>r dem programmierten Ende und sein Ende (17,17') in das programmierte Ende (ti) des Zwischenzeitintervalls fällt, wobei der diesem Ende (17') der Einschalttemperatur-Kennlinie zugeordnete Temperaturwert ungefähr dem Normalv/ert (Tn) der Raumtemperatur (TR) entspricht
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zwischenzeitintervall (Dt 2) die Erzeugung des Einschalttemperatursignals abgebrochen wird, sobald die Schnellaufheizung bzw. Schnellabkühlung ausgelöst wird.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (63) vorgesehen ist, welcher ein der momentanen Raumtemperatur (TR) entsprechendes Raumtemperatursignal und der Normalwert (Tn) der Raumtemperatur aufdrückbar sind und welche eine vorzeitige Umschaltung vora Zwischenzeitintervall (Dt 2) auf das nachfolgende erste Zeitintervall vor dem programmierten Ende (ti) des Zwischenzeitintervalls auslösen kann, sobald die Raumtemperatur ihren Normalwert (T/i^ungefähr erreicht hat.
- 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (63) stets die Umschaltung vom jeweiligen Zwischenzeitintervall ^Di2) auf das jeweils nachfolgende erste Zeitintervall Ptl) auslöst.
- 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in welchem die Vergleichsschaltung am programmierten Ende (ti) des Zwischenzeitintervalls die Umschaltung auf das nachfolgende erste Zeitintervall noch nicht ausgelöst hat, diese Umschaltung am programmierten Ende (ti) des Zwischenzeitintervalls durch eine Zeitschaltuhr (46) ausgelöst wird.
- 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumtemperatur (TR) dem arithmetischen Mittelwert zwischen der Raumkörpertemperatur (TW) und der Raumlufttemperatur f7iy entspricht
- 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumtemperatur (TR) einem gewichteten Mittelwert zwischen der Raumkörpertemperatur (TW) und der Raumlufttemperatur (TL) entspricht
- 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumkörpertemperatur (TW) durch einen die Oberflächentemperatur einer Wand des betreffenden Gebäuderaumes fühlenden Temperaturfühler gefühlt wird.
- 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1=7, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumkörpertemperatur (TW) durch einen Temperaturfühler gefühlt wird, der die Temperatur innerhalb einer Begrenzungswand des betreffenden Gebäuderaumes fühlt
- 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn füreine bestimmte Einscbaluemperatur-Kennlinie oder -Kennlinienschar der Einschaltzeitpunkt der Schnellaufheizung oder -abkühlung stets zwischen dem Zeitpunkt (tb) vor dem programmierten Ende und dem programmierten Ende (fe) des Zwischen- ι zeitintervalls liegt, dann der vor dem erstgenannten Zeitpunkt (tb) liegende Abschnitt der Einschalttemperatur-Kennlinie und gegebenenfalls auch ein an ihn anschließender nicht benötigter Teil der übrigen Einschalttemperatur-Kennlinie weggelassen wer- ι ο den.
- 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmöglichkeiten der Einschalttemperatur-Kennlinie durch die automatische Auswertung von abgespeicherten Verläufen der Raumlufttemperatur und der Raumkörpertemperatur bei verschiedenen Außentemperaturen berechnet und abgespeichert werden, wobei die abgespeicherten Werte der Einstellmöglichkeiten bei der jeweils zutreffenden Außentemperatur zur Berechnung der Einschalttemperatur-Kennlinie verwendet werden.
Priority Applications (1)
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DE2813081A DE2813081C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines Gebäudes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2813081A DE2813081C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines Gebäudes |
Publications (2)
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DE2813081B1 DE2813081B1 (de) | 1979-01-18 |
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Family
ID=6035428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2813081A Expired DE2813081C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Anordnung zur Beeinflussung der Temperatur mindestens eines Raumes eines Gebäudes |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2813081C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3538934A1 (de) * | 1984-11-16 | 1986-05-28 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Verfahren zur absenkung eines temperaturniveaus |
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JP2017032149A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 温水暖房装置 |
DE102017109173A1 (de) | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Helmut Bälz GmbH | Torluftschleier-Heizungseinrichtung |
DE102017218742A1 (de) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Ermitteln einer erwarteten Temperaturkurve sowie Verfahren zum Ermitteln eines Heiz- und/oder Kühlprogramms eines Heiz- und/oder Kühlsystems |
-
1978
- 1978-03-25 DE DE2813081A patent/DE2813081C2/de not_active Expired
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DE2813081B1 (de) | 1979-01-18 |
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Owner name: KNOLL, ALOIS, DIPL.-ING.DR.-ING., 7036 SCHOENAICH, |
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