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Steuereinrichtung für eine Heizungsanlage
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Die Erfindung betrifft ein Steuereinrichtung für eine Heizungsanlage,
bei der die Beheizung abhängig von der Außentemperatur und der Vorlauf- oder Rücklauftemperatur
nach einer anlagenspezifisch eingestellten Heizkurve erfolgt, wobei für eine gewünschte
Erhöhung bzw.
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Erniedrigung der Raum- bzw. Vorlauf- oder Rücklauftemperatur ein positiver
bzw. negativer Korrekturwert an einem Stellglied manuell einstellbar ist, wobei
ein aus dem elektrischen Korrekturwert abgeleitetes elektrisches Stellsignal die
Heizkurve verschiebt.
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Eine derartige Steuereinrichtung ist in der Firmenschrift Stielbel
Eltron, Wärmepumpenanlagen, Dezember 1979 beschrieben. Die Heiskurve legt f-st,
bei welcher Außentemperatur welche Vorlauf- oder RUcklauftemperatur erreicht werden
muß, us die notwendige Raumheizung zu erreichen. Bei einer Anlage mit kleineren
wärmeabstrahlenden
Flächen muß die Vorlauf- oder Rücklauftemperatur
höher sein, als bei einer Anlage mit größeren wärmeabstrahlenden Flächen. Die jeweilige
Heizkurve wird nach der Installation der Heizungsanlage einmal eingestellt.
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Sie soll dann nicht mehr verstellt werden0 Gelegentlich hat der Benutzer
den Wunsch die Raumtemperatur bzw. die Vorlauf- oder Rücklauftemperatur abweichend
von der eingestellten Heizkurve manuell zu verstellen. Die Steuereinrichtung weist
hierfür ein Stellglied auf, an dem sich ein Korrekturwert einstellen läßt. Dadurch
wird die gewUnachte Heizkurve parallel verschoben. Dies bedeutet, daß die Vorlauf-
bzw. die Rücklauftemperatur unabhängig von der Jeweiligen Außentemperatur und von
dem Verlauf der eingestellten Heizkurve um einen bestimmten Betrag erhöht bzw. erniedrigt
wird. Dies ist unbefriedigend, weil beispielsweise ein Höherstellen der Vorlauftemperatur
um einen bestimmten Betrag bei höheren Vorlauftemperaturen eine geringere Erhöhung
der Raumtemperatur zur Folge hat als bei niedrigeren Vorlauftemperaturen. Verändert
man beispielsweise bei einer Fußbodenheizung die Vorlauftemperatur um einen bestimmten
Betrag, so wird sich genügend genau die Raumtemperatur um den gleichen Betrag ändern.
Bei Radiatorenheizungen dagegen mit entsprechend hohen Vorlauftemperaturen ist für
eine Raumtemperaturänderung um 1 K eine Vorlauftemperaturänderung um etwa 2,5 K
erforderlich. Der Benutzer kann eine gewünschte Raumtemperaturerhöhung somit kaum
exakt einstellen und an einer Skala ablesen. Er mUßte hierfür die Heizkurve und
die
Außentemperatur ermitteln.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, die eine gewünschte Raumtemperaturänderung weitgehend
unabhängig von der Jeweiligen Heizkurs und der Jeweiligen Außentemperatur einstellen
und erreichen läßt.
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Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuereinrichtung der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Korrekturwert und ein der jeweiligen
Vorlauf- oder Rücklauftemperatur entsprechendes elektrisches Temperatursignal in
einer Anpassungsschaltung zu dem Stellsignal verarbeitet werden, das bei einem positiven
Korrekturwert und niedererer Vorlauf- oder Rücklauftemperatur die Heizkurve weniger
anhebt als bei einer höheren Vorlauf- oder Rücklauftemperatur, das bei einem negativen
Korrekturwert und niedererer Vorlauf- oder RUcklaurtemperatur die Heizkurve weniger
absenkt als bei einer höheren Vorlauf-oder Rücklauftemperatur und das bei einem
Null-Korrekturwert die Heizkurve unbeeinflußt läßt. Solange keine Verstellung erfolgt
(Null-Korrekturwert), arbeitet die Heizungsanlage nach der eingestellten Heizkurve.
Wird das Stellglied um einen bestimmten Betrag verstellt, dann hat dies bei einer
niedrigeren Vorlauf- oder RUcklauftemperatur auf diese eine geringeren Einfluß als
bei einer höheren Vorlauf- oder Rücklauftemperatur, so daß die sich Jeweils ergebende
Raumtemperaturänderung der Verstellung proportional ist. Dies hat den Vorteil, daß
der Benutzer am Stellglied eine gewünschte Raumtemperaturänderung
einstellen
kann. Dementsprechend läßt sich das Stellglied auch mit einer Temperaturskala versehen,
die sich auf die Raumtemperatur bezieht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
die Steuereinrichtung ohne besondere Anpassungen sowohl bei Hochtemperatur-Heizungsanlagen
als auch bei Niedertemperatur-Heizengsanlagen verwendet werden kann.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Anpassungsschaltung
von einem stromprogrammierbaren Operationsverst&rker gebildet. Der programmierende
Strom ist proportional zur Vorlauftemperatur und die Eingänge des Operationsverstärkers
liegen im Querzweig einer Schaltungebrücke, die das Stellglied enthält0 Ein derartiger
Operationsverstärker ist in der Firmenschrift, VALVO, Technische Informationen,
820413, Zweifach-Operationsverstärker NE 5517 beschrieben. Mit diesem läßt sich
die Anpassungsschaltung einfach aufbauen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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In der Zeichnung zeigen Figur 1 eine Heizkurve und Figur 2 den Schaltplan
einer Steuereinrichtung.
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An einen Heiskurvoneinsteller 1 ist ein Außentemperaturfühler 2 angeschlossen.
Dem Heizkurveneinsteller 1 ist ein Verstärker 3 nachgeschaltet, welcher an einen
Vergleicher 4 angeschlossen ist. Mit dem Vergleicher 4 ist eine Schaltsinrichtung
5 verbunden, welche die Wärmequelle der Heizungsanlage schaltet.
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An den Vergleicher 4 ist über einen weiteren Verstärker 6 ein Vorlauftemperaturfühler
7 angeschlossen. Dieser ist auch mit einem stromprogrammierbaren Zwei fach-Operationsverstärker
OTA verbunden. Bei diesem handelt es sich im Prinzip um eine spannungsgesteuerte
Stromquelle. Ein solcher Operationsverstärker ist unter der Typenbezeichnung NE
5517 (VALVO) und CA 3094 (RCA) bekannt.
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Es ist eine Schaltungsbrücke vorgesehen, in deren einen Brückenzweig
Widerstände R1, R2 sowie ein als Potentiometer ausgebildetes Stellglied P geschaltet
ist und in deren anderen Brückenzweig Widerstände R3 und R4 liegen.
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Das Stellglied P braucht nicht in unmittelbarer Nähe der Schaltung
angeordnet sein. Es kann in einem Temperaturführungsraum der Heizungsanlage angeordnet
sein.
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Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OTA liegt über
einen Widerstand R5 zwischen den Widerständen R1 und R2, Der andere Eingang des
Operationsverstärkers OTA liegt zwischen den Widerständen R3 und R4.
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Zwischen beide Eingänge ist ein Widerstand R6 geschaltet.
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Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OTA ist über
einen Widerstand R7 mit dessen Ausgang
verbunden. Der Ausgang des
Operationsverstärkers OTA ist an den Verstärker 3 angeschlossen.
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Zwischen den Widerständen R1 und R2 tritt die Spannung U1 und zwischen
den Widerständen R3 und R4 tritt die Spannung U2 auf. Die Spannung am Ausgang des
Operationsverstärkers OTA ist mit U3 bezeichnet. Die Spannung u4 liegt an seinem
mit dem Vorlauftemperaturfühler 7 verbundenen Eingang. Es fließt der Strom Ii. In
Nullstellung des Fernverstellers besteht Brückengleichge wicht. Es gilt U1 = U2
= U3. Diese Spannungsgleichheit ist unabhängig von dem Jeweiligen Wert der Spannung
U4 bzw. des Stromes Ii. Die Heizungsanlage arbeitet also nach der in Figur 1 dargestellten
Heizungskurve K.
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Wird das Stellglied P verstellt, dann tritt Brückenungleichgewicht
auf. Die Steuerspannung U3 wird Jetzt nicht nur durch das Ausmaß der Verstellung
des Stellgliedes P, sondern auch durch den jeweiligen Wert der Vorlauftemperaturspannung
U4 bzw. des Stromes 11 beeinflußt. Bei niedrigeren Vorlauftemperaturen ist der Strom
11 kleiner als bei höheren Vorlauftemperaturen.
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Die Spannung U3 ist also vorlauftemperaturabhängig geführt, solange
das Stellglied P nicht in Nullstellung steht.
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Durch die Spannung U3 wird über den Verstärker 3 im Endeffekt die
Heizkurve K verstellt.
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Die Heizkurve K der Figur 1 ist die Heizkurve einer
Hoohtemperatur-Heizungsanlage.
Sie verläuft so, daß sich bei Außentemperaturen zwischen -15°C und +200C eine Vorlauftemperatur
zwischen 90°C und 200C einstellt. Will der Benutzer die Raumtemperatur um beispielsweise
5 K erhöhen, dann verstellt er das Stellglied P um einen positiven Korrekturwert,
nämlich 5 K, die sich an einer Skala des Stellgliedes P ablesen lassen. Dadurch
ergibt sich die angehobene Heiskurre H. Wie aus Figur 1 zu entnehmen, verläuft diese
linear zwischen 1OSOC und 250C.
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Sie verläuft nicht parallel zur Heizkurve K. In höheren Vorlauftemperaturbereichen
ist sie stärker gegenüber der Heizkurve K angehoben, als in niedrigeren Vorlauftemperaturbereichen.
Ist beispielsweise die Vorlauftemperatur nach der Heizkurve K auf 800C, entsprechend
einer Außentemperatur von -100C eingestellt, dann beträgt bei einer Verstellung
des Stellgliedes P um 5 K die Anhebung der Heizkurve R etwa 13 K. Damit ist dem
Umstand Rechnung getragen, daß eine Erhöhung der Raumtemperatur um einen bestimmten
Wert bei hohen Vorlauftemperaturen eine größere Vorlauftemperaturerhöhung nötig
ist als bei niedrigen Vorlauftemperaturen.
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Dem Diagramm ist auch zu entnehmen, daß bei einer Vorlauftemperatur
von 20°C eine Erhöhung der Vorlauftemperatur um 5 K genügt, wenn die Raumtemperatur
von 20°C auf 25°C angehoben werden soll.
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Will der Benutzer die Raumtemperatur absenken, dann betätigt er das
Stellglied P im Gegensinne. Bei einer gewünschten Erniedrigung der Raumtemperatur
um 5 K ergibt sich die korrigierte Heizkurve N. Wird beispielsweise
ausgehend
von einer Vorlauftemperatur von 90°C die Raumtemperatur um 5 K erniedrigt, dann
stellt sich eine Erniedrigung der Vorlauftemperatur auf 770C ein0 Aus den Werten
der Figur 1 lassen sich auch die korrigierten Heizkurven H und N flacherer Heizkurven
K gewinnen.
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Anstelle der Vorlauftemperatur kann auch die RUcklauftemperatur der
Heizungsanlage ausgewertet werden.
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