DE4239929C2 - Verfahren zum automatischen Einstellen einer Heizungsanlage auf Sommer- oder Winterbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Heizungsanlagen gehört die Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb und um­ gekehrt zum altbekannten Stand der Technik. Während des Sommerbetriebes ist die An­ lage abgestellt. Ein Einschalten des Brenners erfolgt nur, um bei Bedarf Brauchwasser aufzuheizen. Während des Winterbetriebes ist die Anlage hingegen eingeschaltet. Es wird Wärme zu Heizzwecken zur Verfügung gestellt.

Außer der bekannten Umschaltung von Hand ist auch eine automatische Umschaltung möglich. So beschreibt die DE 30 46 369 C2 ein Verfahren zum Regeln einer Heizungs­ anlage, bei dem beim Überschreiten einer festgelegten, keinen weiteren Bedarf an Heizwärme erfordernden Außentemperatur die Heizungsanlage selbsttätig abgeschaltet wird. Dieses selbsttätige Abschalten entspricht im Grunde dem erwähnten Umschalten vom Winter- auf den Sommerbetrieb, bei dem dann nur noch in speziellen Bedarfsfallen der Brenner eingeschaltet wird. Sobald die festgelegte Außentemperatur dann wieder unterschritten wird, wird die Heizungsanlage wieder eingeschaltet, d. h. es erfolgt das Umschalten vom Sommer- auf den Winterbetrieb.

Dieses bekannte Umstellverfahren geht von einem starren Schwellwertschalter aus. Es wird ein bestimmter Temperaturwert festgelegt, bei dem der Schaltvorgang abläuft. Das ist wohl weniger aufwendig als das Umschalten von Hand. Es trifft auch den genaueren Umschaltzeitpunkt als es durch ein aktives Handeln des Betreibers zu erreichen ist. Es berücksichtigt aber nicht kurzfristige Temperaturschwankungen, welche an sich noch gar kein Umschalten erforderlich machen würden.

Zur Vermeidung der Nachteile bei der Verwendung eines starren Schwellwertschalters war in der DE 36 29 521 A1 schon ein zeitverzögertes Umschalten und in der Lit. CENTRA-BÜRKLE Informationsschrift K 2, Seite K 2.85 bis K 2.90 eine Umschaltung mit Hilfe einer gedämpften Außentemperatur vorgeschlagen worden. Das Regelwerk reagiert dadurch nicht auf kurzfristige Temperaturschwankungen, sondern nur auf langfristige Veränderungen. Es ist aber daran festhalten, daß bei Erreichen des Wertes eine Umschaltung erfolgt, und zwar unabhängig davon, ob das um die gerade vorhan­ dene Tageszeit tatsächlich nötig ist oder nicht. Dabei können aber beispielsweise vormit­ tags ganz andere Umschaltkriterien gelten als nachmittags.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Umschalten von einer Be­ triebsart auf die andere genau zu dem den Bedürfnissen entsprechenden Zeitpunkt zu schaffen und dabei ergänzend auch zu berücksichtigen, ob das zu der gerade vorliegen­ den Tageszeit auch tatsächlich notwendig ist. Dadurch soll ein möglichst energiesparen­ der Betrieb der Anlage geschaffen werden und gleichzeitig der notwendige Komfort durch Einhaltung der richtigen Raumtemperatur zum richtigen Zeitpunkt gesichert sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Anwendung der im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen.

Die gemessenen Temperaturwerte dienen nicht mehr unmittelbar als Größen zum Um­ schalten. Sie werden vielmehr in an sich bekannter Weise in Fuzzygrößen in einem Wer­ tebereich zwischen 0 und 1 umgewandelt. Das geschieht in einem Regelwerk, dem die aktuellen Werte der Außen- und Raumtemperatur sowie deren Mittel- und Sollwerte zu­ geführt werden. Diese Fuzzygrößen dienen als Maß für das Heizbedürfnis. Ein Regel­ werksschalter bildet dann aus ihnen eine binäre Ausgangsgröße für den Schaltvorgang. Der Schaltvorgang wird durch das Fuzzyfizieren der Absolutwerte der menschlichen Entscheidungsweise angepaßt. Es erfolgt nicht einfach ein Schalten, sondern ein gewisses Abwägen, ob der Schaltvorgang auch notwendig ist. Dabei ist es von besonderer Bedeu­ tung, daß tageszeitlich unterschiedliche Entscheidungsstrategien möglich sind. Zu diesem Zweck ist das Regelwerk in mehrere, zu unterschiedlichen Tageszeiten wirkende Regel­ werksteile aufgegliedert, um in jedem Regelwerk die in dieser Zeitspanne angemessene Entscheidung zu fallen. Dabei erfolgt dann zu bestimmten Tageszeiten die Umschaltung auf die einzelnen Regelwerksteile durch den Regelwerksschalter. Auch diese Umschal­ tung kann über gebildete Fuzzygrößen erfolgen, um einen weichen Übergang von einem Regelwerksteil auf ein anderes zu erzielen.

Es empfiehlt sich, drei Regelwerksteile vorzusehen. Ein erstes ist während der täglichen Zeitphase am Ende der Nachtabsenkung aktiv. In dieser Phase muß entschieden werden, ob überhaupt geheizt werden muß, d. h. ob eine Einstellung auf Winterbetrieb zu erfolgen hat. Diese Zeitphase mit dem ersten Regelwerks­ teil in Aktion endet kurz nach dem Ablauf der eingestellten Nachtabsenkung. Während des normalen Tagesbetriebes ist das zweite Regelwerksteil aktiviert. Es hat zu entscheiden, ob eine Umschaltung vom Sommer- zum Winterbetrieb oder vom Winter- zum Sommerbetrieb erfolgen muß. Schließlich gibt es noch eine dritte Zeitphase vor dem Beginn der erneuten Nachtabsenkung, in der das dritte Regelwerksteil aktiviert wird. Während dieser Tageszeit sinkt die Außentempera­ tur ab. Ein Schaltvorgang in Richtung des Sommerbetriebes wie während der Tagesphase ist hier nicht mehr angebracht. Es wird nur noch entschieden, ob die Anlage auf Heizbetrieb eingestellt werden soll. Wesentlich in allen drei Tages­ phasen ist dabei die Tatsache, daß die Steuerung in Abhängigkeit von den abso­ luten Werten über die in den Regelwerksteilen gebildeten Fuzzygrößen erfolgt.

In der Zeitphase des normalen Tagesbetriebes mit einer gegenläufigen Schalt­ möglichkeit auf Sommer- bzw. Winterbetrieb darf keine Direktregelung der Raumtemperatur durch das zugeordnete Regelwerksteil erfolgen. Das Regelwerk darf nicht auf kurzfristige Temperaturschwankungen reagieren und die Anlage im Wechsel ein- und ausschalten. Vielmehr müssen langfristige Entscheidungen in Richtung Sommer- oder Winterbetrieb mit gültigem Bestand gefällt werden. Um dieses zu erreichen, werden zum Einstellen des Sommer- bzw. Winterbetriebes unterschiedliche Regelsätze mit einem Abstand zwischen beiden Schaltpunkten verwendet. Nach dem Abschalten einer Betriebsart ist eine weitere Veränderung der Umstände erforderlich, um die andere Betriebsart einzuschalten.

Der Betreiber muß grundsätzlich die Möglichkeit haben, das Einstellen des Sommer- bzw. Winterbetriebes zu beeinflussen. Das geschieht über den verstell­ baren Schwellwert im Regelwerksschalter. Wird er stärker zum Wert 0 hin ver­ stellt, dann erfolgt ein bevorzugtes Einstellen der diesem Wert zugeordneten Betriebsweise. Bei einem Verstellen zum Wert 1 hin ist das Gegenteil der Fall.

Will der Betreiber von Hand eine Einstellung auf Sommer-oder Winterbetrieb vornehmen, dann muß er nur den Schwellwert auf die Endwerte 0 bzw. 1 ein­ stellen. In diesem Fall ist die automatische Umschaltung überbrückt.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur den schematischen Aufbau einer Regelvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Ein Regelwerk R aus drei Regelwerksteilen R₁, R₂, R₃ wandelt eingehende Temperaturwerte in Fuzzygrößen in einem Wertebereich zwischen 0 und 1 um. In Abhängigkeit von der Tageszeit t aktiviert ein Regelwerksschalter RS eines der Regelwerksteile R₁ oder R₂ oder R₃. Die erhaltenen Fuzzygrößen wandelt er in eine binäre Ausgangsgröße für einen Schaltvorgang im Sinne des Winterbe­ triebes oder während des üblichen Tagesbetriebes auch im Sinne des Sommerbe­ triebes um. Durch einen Schwellwertschalter S kann der Schaltvorgang beeinflußt oder bei einer Einstellung auf 0 oder 1 gar auf Sommer- oder Winterbetrieb fixiert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum automatischen Einstellen einer Heizungsanlage auf Sommer- oder Winterbetrieb in Abhängigkeit von der Außen- und Raumtemperatur oder daraus abge­ leiteten Größen mit einer zugeordneten Verzögerungsschaltung zur Vermeidung eines Umschaltens bei kurzfristigen Temperaturschwankungen,
dadurch gekennzeichnet, daß die aktuellen Temperaturwerte in einem aus mehreren Re­ gelwerksteilen (R₁) R₂, R₃) bestehenden Regelwerk (R) in Fuzzygrößen in einem Wer­ tebereich zwischen 0 und 1 umgewandelt werden,
und daß ein zu unterschiedlichen Tageszeiten das jeweils zugeordnete Regelwerksteil (R₁ oder R₂ oder R₃) aktivierender und je nach dem aktivierten Regelwerksteil einen Schaltvorgang nur im Sinne des Winterbetriebes oder im Sinne des Sommer- oder Win­ terbetriebes auslösender Regelwerksschalter (RS) aus diesen Größen eine binäre Aus­ gangsgröße für den Schaltvorgang bildet, und zwar von einem einstellbaren Schwellwert ausgehend bei zum Wert 0 tendierenden Fuzzygrößen im Sinne des Sommerbetriebes (oder Winterbetriebes) und bei zum Wert 1 tendierenden Fuzzygrößen im Sinne des Winterbetriebes (oder Sommerbetriebes), wobei der Schwellwert zwischen den Werten 0 bis 1 frei einstellbar ist und bei einer Einstellung auf diese Endwerte 0 oder 1 die auto­ matische Umschaltung überbrückt und die Betriebsweise Sommer- oder Winterbetrieb festgelegt ist.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelwerksteil (R₁) in der täglichen Zeitphase um die Beendigung der Nachtabsenkung, das zweite (R₂) während des üblichen Tagesbe­ triebes und das dritte (R₃) vor dem Beginn der erneuten Nachtabsenkung aktiviert wird und daß in der ersten und dritten Zeitphase durch den Regelwerksschalter (RS) nur ein Schaltvorgang im Sinne des Winterbetriebes und in der zweiten Zeitphase ein Schaltvor­ gang im Sinne des Sommer- oder Winterbetriebes auslösbar ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder/und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zeitphase unterschiedliche Regelsätze mit einer Hysterese zwischen beiden Schaltpunkten die Schaltvorgänge im Sinne des Sommer- oder Winterbetriebes auslösen.