FI122650B - Menetelmä, lämmönsiirtojärjestelmä, säätöjärjestelmä ja tietokoneohjelmatuote lämmönsiirtojärjestelmän ohjaamiseksi - Google Patents

Abstract

Keksinnössä optimoidaan lämmönsiirtojärjestelmän, joka on neste- tai ilmakiertoinen, toimintaa kohteessa (206), jossa kaksi tai useampi osa (207a, 207b, 207c), joilla on erilainen lämmöntarve. Lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa (203) ja paluuosa (210) sekä kaksi tai useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö (220a, 220b, 220c), joita ohjataan toimilaitteilla (208a, 208b, 208c), ja säätöjärjestelmä näiden ohjaamiseksi ja syöttöosan säätämiseksi. Kohteen kullekin osalle lasketaan lämmöntarvekompensoinnin arvo ja valitaan niistä suurin. Syöttöosan toimintaa, eli nesteen tai ilman lämpötilaa tai virtausnopeutta, säädetään valitun lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella. Suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo tarkoittaa sitä, että se kohde mistä kyseinen arvo on saatu, tarvitsee eniten lämpöä. Kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmitysyksikön toimilaite säädetään oleellisesti maksimiarvoonsa. Syöttöosan toimintaa säädetään niin, että kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmöntarve täyttyy. Näin lämmönsiirtojärjestelmä on optimoitu maksimitarpeen mukaisesti. Siten esimerkiksi lämmitysvettä ei tarvitse lämmittää liikaa.

Description

Menetelmä, lämmönsiirtojärjestelmä, säätöjärjestelmä ja tietokoneohjelma-tuote lämmönsiirtojärjestelmän ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä, säätöjärjestelmä ja tietokoneohjelmatuote lämmönsiirtojärjestelmän, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai il-5 manvaihtojärjestelmä, ohjaamiseksi kohteessa, jossa lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö, ja säätöjärjestelmä lämmitys- tai jäähdytysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi. Keksinnön kohteena on myös lämmönsiirtojärjestelmä, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojär-10 jestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, jossa lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö, ja säätöjärjestelmä lämmitys- tai jäähdytysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi.

Nestekiertoisissa lämmönsiirtojärjestelmissä kohdetta voidaan lämmittää tai jääh-15 dyttää, joko lämmittämällä tai jäähdyttämällä kiertävää nestettä ja lähettämällä se lämmitysyksiköille. Jos lämmitettävässä kohteessa on useampia erilaisia lämmi-tystarpeita vaativia osia, eri lämmitysyksiköiden läpi kulkevan lämmitysnesteen määrää säädellään niin, että enemmän lämpöä tai jäähdytystä tarvitsevien osien lämmitysyksiköiden läpi kulkee enemmän nestettä ja vähemmän lämpöä tai jääh-20 dytystä tarvitsevien osien lämmitysyksiköiden läpi kulkee vähemmän nestettä. Tämä voi, varsinkin jos kohteen osat ovat tarpeiltaan erilaisia, johtaa energiaa tuhlaaviin tilanteisiin.

Patenttijulkaisussa FI20095151 käsitellään menetelmää, jossa nestekiertoisessa lämmitysjärjestelmässä on tuova osa ja vievä osa sekä useita lämmityslenkkejä, ^ 25 jotka ottavat lämpimän nesteen tuovasta osasta ja poistavat jäähtyneen nesteen ^ vievään osaan. Tässä valitaan ainakin yksi lämmityslenkki ohituslenkiksi. Lämmi- 5 tyslenkkien toimilaitteita, esimerkiksi säätöventtiilejä, monitoroidaan ja varmiste- oo taan, että ohituslenkin toimilaite on auki, jos kaikki muut toimilaitteet ovat kiinni, x Tällä menetelmällä saadaan nestekierto pysymään pakotetusti aina päällä. Tässä

CC

“ 30 ei kuitenkaan kiinnitetä huomiota energian säästöön.

LO

CO

§ Patenttijulkaisussa FI20010228 kuvataan menetelmä, jossa patteriverkossa kierii tävän veden virtausta säädetään palaavan veden lämpötilan perusteella. Tämä ei C\| kuitenkaan auta lämmityksen optimoinnissa kohteessa, jossa on erilaista lämmitystä vaativia osia, sillä virtaus kohdistuu koko järjestelmään samalla tavoin.

2

Keksinnön tavoitteena on ratkaisu, jolla voidaan merkittävästi vähentää tunnettuun tekniikkaan liittyviä haittoja ja epäkohtia.

Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja laitteistolla, joille on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön 5 eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön pääajatuksena on laskea kohteen, jonka lämpöä säädellään lämmön-siirtojärjestelmällä, joka on nestekiertoinen tai ilmanvaihtojärjestelmä, eri osille lämmöntarvekompensoinnin arvo. Verrataan arvoja ja valitaan kohteen osa, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo. Säädetään lämmönsiirtojärjestelmän 10 toimintaa niin, että valittu kohteen osa lämpenee optimaalisesti. Keksintö on myös sovellettavissa jäähdytykseen. Lämmöntarvekompensoinnin arvolla tarkoitetaan lukua, joka kuvaa kuinka paljon kohteen osaa olisi lämmitettävä tai jäähdytettävä, jotta saavutetaan kohteen osan asetuslämpötila. Optimaalisella lämmityksellä tarkoitetaan tässä sitä tilaa, kun kohteen osassa on sen asetuslämpötila ja lämmityk-15 sen säädön toimilaite on oleellisesti maksimissaan ja syöttöosan lämpötila on minimissään.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä lämmönsiirtojärjestelmän, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, käyttämiseksi kohteessa, jossa lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai 20 useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö, ja säätöjärjestelmä näiden yksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi. Kohteessa on kaksi tai useampi osa, joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdytysyksikkönsä. Jatkossa lämmitys- tai jäähdytysyksikköä kutsutaan selkeyden vuoksi lämmitysyksiköksi, ja sillä tarkoite-^ 25 taan tässä yhteydessä laitetta, joka voi lämmittää tai jäähdyttää. Menetelmä käsit- c3 tää vaiheet, jossa lasketaan kohteen kullekin osalle lämmöntarvekompensoinnin 5 arvo, luetaan lämmöntarvekompensoinnin arvot ja verrataan niitä ja valitaan suu- i ^2 rin lämmöntarvekompensoinnin arvo sekä säädetään syöttöosan toiminta, eli nes- i teen tai ilman lämpötila tai virtausnopeus, jota säädetään valitun lämmöntarve- “ 30 kompensoinnin arvon perusteella. Suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo tarkoit- g taa sitä, että se kohde mistä kyseinen arvo on saatu, tarvitsee eniten lämpöä.

Näin lämmönsiirtojärjestelmä on optimoitu maksimitarpeen mukaisesti. Siten esi-^ merkiksi lämmitysvettä ei tarvitse lämmittää liikaa.

3

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä suoritusmuodossa lämmitys- tai jääh-dytysyksiköissä on toimilaitteet, joilla säädetään syöttöosasta yksikköön tulevan nesteen tai ilman määrää.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä toisessa suoritusmuodossa lämmön-5 tarvekompensoinnin arvot lasketaan käyttämällä ainakin vakioita, jotka saadaan kohteen ja sen osien rakenteista, ja muuttujina ainakin jotain seuraavista: toimilaitteen säädön arvoa, kohteen osan haluttua sisälämpötilaa tai kohteen osan lämpötilaa. Toimilaitteen säädön arvo voi olla suhdeluku, joka kuvaa sen asentoa tai toimintaa. Voidaan käyttää myös muita lukuja. Säädön arvojen muoto otetaan 10 huomioon lämmöntarvekompensoinnin arvojen laskemisen kaavassa.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä kolmannessa suoritusmuodossa kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmitysyksikön toimilaite säädetään oleellisesti maksimiarvoonsa. Esimerkiksi jos toimilaite on säädettävä venttiili, se säädetään auki, tai jos se on ilman virtausta säätelevä pelti, 15 se säädetään asentoon, jossa ilman virtaus on maksimissaan.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä neljännessä suoritusmuodossa syöttö-osan toimintaa säädetään niin, että kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmöntarve täyttyy.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä viidennessä suoritusmuodossa lämmi-20 tysyksiköiden toimilaitteita säätävät huonekohtaiset huonesäätimet.

Keksinnön mukaisessa lämmönsiirtojärjestelmässä, joka on nestekiertoinen läm-mönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai useampi lämmitysyksikkö, ja säätöjärjestelmä lämmitysyksiköiden ohjaa-g miseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämi- ^ 25 seksi. Lämmönsiirtojärjestelmä on järjestetty käytettäväksi kohteessa, jossa on 9 kaksi tai useampi osa, joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma ” lämmitysyksikkönsä. Lämmitysyksikköä säätää huonesäädin.

CC

Säätöjärjestelmässä on järjestelyt laskemaan kohteen kullekin osalle lämmöntar-g vekompensoinnin arvo lämmöntarpeen perusteella, lukemaan lämmöntarvekom- 30 pensoinnin arvot, valitsemaan lämmöntarvekompensoinnin arvoista suurimman, ja ^ säätämään syöttöosan toimintaa valitun lämmöntarvekompensoinnin arvon perus teella. Järjestely laskemaan kohteen kullekin osalle lämmöntarvekompensoinnin arvo on voitu toteuttaa huonesäätimessä tai keskusyksikössä tai se voi olla kullekin kohteen osalle sijoitettu laite tai se on voitu integroida johonkin muuhun säätö 4 järjestelmän laitteeseen. Nämä mainitut laitteet voivat olla osa kohteen osan läm-mitysyksiköitä tai niitä valvovia laitteita.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtojärjestelmän eräässä suoritusmuodossa lämmitys- tai jäähdytysyksiköissä on toimilaitteet, jotka säätävät syöttöosasta lämmi-5 tysyksikköön tulevan nesteen tai ilman määrää ja huonesäädin on järjestetty ohjaamaan toimilaitteita.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtojärjestelmän eräässä toisessa suoritusmuodossa järjestely lämmöntarvekompensoinnin arvojen laskemiseksi on järjestetty laskemaan lämmöntarvekompensoinnin arvot käyttämällä ainakin vakioita, jotka saa-10 daan kohteen ja sen osien rakenteista, ja muuttujina ainakin jotain seuraavista: toimilaitteen säädön arvoa, kohteen osan haluttua sisälämpötilaa tai kohteen osan lämpötilaa.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtojärjestelmän eräässä kolmannessa suoritusmuodossa kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, 15 lämmitysyksikön toimilaite on järjestetty säädettäväksi oleellisesti maksimiarvoonsa, ja syöttöosan nesteen lämpötila on järjestetty säädettäväksi niin, että mainitun kohteen osan lämmöntarve täyttyy.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtojärjestelmän eräässä neljännessä suoritusmuodossa keskusyksiköllä on välineet lukea tai mitata yhden tai useamman seuraavis-20 ta arvoista: toimilaitteen säädön arvo, kohteen osan lämpötila, kohteen osan haluttu lämpötila ja lämpötila kohteen ulkopuolella sekä tallentaa luetun tai mitatun arvon mahdollista myöhempää käyttöä varten.

Keksinnön mukainen säätöjärjestelmä ohjaa lämmönsiirtojärjestelmää, joka voi ^ olla nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, jossa ™ 25 lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai useampi läm- 9 mitys- tai jäähdytysyksikkö. Säätöjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan lämmitys- tai jäähdytysyksiköitä ja säätämään syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilaa tai | virtausnopeutta. Säätöjärjestelmässä on muistiyksikkö ja laskentayksikkö. Edulli- ^ sesti säätöjärjestelmässä on tietokone tai vastaava laite. Lämmönsiirtojärjestelmä o 30 on järjestetty käytettäväksi kohteessa, jossa on kaksi tai useampi osa, joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdytysyksikkön- o w sä sekä anturijärjestely. Anturijärjestelyllä mitataan lämmönsiirtojärjestelmän oh jaamisen tarvittavia suureita kuten huonelämpötiloja, ulkolämpötilaa ja vastaavia. Säätöjärjestelmässä on välineet laskea kohteen kunkin osan lämmöntarvekom- 5 pensoinnin arvo anturijärjestelyjen antamien arvojen ja muistiin tallennettujen vakioiden perusteella, verrata lämmöntarvekompensoinnin arvoja sekä valita niistä suurin arvo. Säätöjärjestelmä säätää syöttöosan toimintaa valitun lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella. Tämä toiminta on syöttöosan nesteen tai ilman 5 lämpötilan tai virtausnopeuden säätämistä. Ainakin osa säätöjärjestelmästä voidaan jakaa huonesäätimiin, valitsinyksikköön ja ohjausyksikköön. Huonesäädin ohjaa lämmitysyksiköitä. Ohjausyksikkö säätää syöttöosan toimintaa. Valitsinyk-sikkö valitsee lämmöntarvekompensoinnin arvoista suurimman.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtojärjestelmän lämmitys- tai jäähdytysyksiköillä on 10 toimilaitteet niiden toiminnan ohjaamiseksi, ja huonesäätimillä on välineet ohjata niitä ja valitsinyksiköllä on välineet valita se kohteen osa, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, ja ohjausyksikkö on järjestetty säätämään syöttöosan nesteen tai ilman lämpötila tai virtausnopeus niin, että mainitun kohteen osan toimilaite säätyy oleellisesti maksimiarvoonsa ja lämmöntarve täytetään.

15 Keksinnön mukainen tietokoneohjelmatuote ohjaa lämmönsiirtojärjestelmää, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, jossa läm-mönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa ja paluuosa sekä kaksi tai useampi lämmi-tysyksikkö, ja säätöjärjestelmä lämmitysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan toiminnan säätämiseksi. Lämmönsiirtojärjestelmä on järjestetty käytettäväksi koh-20 teessä, jossa on kaksi tai useampi osa, joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitysyksikkönsä. Säätöjärjestelmässä on muisti ja prosessori ja tietokoneohjelmatuote on tallennettu muistiin ja se voidaan suorittaa prosessorissa. Tietokoneohjelman suorittaminen saa aikaan seuraavat toiminnot: kohteen kunkin osan lämmöntarvekompensoinnin arvon laskeminen, lämmöntarvekom-25 pensoinnin arvojen vertaaminen ja syöttöosan toiminnan säätäminen suurimman ^ lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella.

CVJ

0 Keksinnön mukaisen tietokoneohjelmatuotteen eräässä suoritusmuodossa sen i £2 suorittaminen säätöjärjestelmässä saa lisäksi aikaan lämmönsiirtojärjestelmän x lämmitysyksiköiden toimilaitteiden säätämisen niin, että kohteen sen osan, jolla on “ 30 suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmitysyksikön toimilaite on oleellisesti 01 maksimiarvossaan.

O

LO

5 Keksinnön etuna on, että sen avulla ei syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilaa tai cv virtausta pidetä tarpeettoman korkealla, millä aikaansaadaan säästöjä energian kulutuksessa.

6

Edelleen keksinnön etuna on, että se mahdollistaa syöttöosan ja paluuosan nesteiden lämpötilan optimoinnin.

Lisäksi keksinnön etuna on, että tällä saadaan aikaan mahdollisimman suuri kaukolämmön jäähtyvyys, kun paluuosan lämpötila saadaan mahdollisimman alhai-5 seksi.

Edelleen keksinnön etuna on, että sitä voidaan käyttää hybridilämmön, jossa käytetään erilaisia lämmitysmenetelmiä, kuten esimerkiksi aurinkolämmitystä ja kaukolämpöä, energiatehokkaaseen ohjaamiseen.

Keksinnön etuna on myös se, että sillä voidaan parantaa maalämmön hyötysuh-10 detta, kun syöttöosan nesteen lämpötilaa voidaan laskea.

Keksinnön etuna on vielä se, että näin varmistetaan, että nestekierto on aina mahdollisimman suuri ja saadaan neste virtaamaan koko ajan, jolloin säätöalgo-ritmien rakentaminen helpottuu.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan 15 oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vuokaaviota, kuva 2 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaista lämmönsiirtojärjestel-mää ja 20 kuva 3 esittää esimerkinomaisesti käyrää huonekompensoinnin arvon laskemiseksi.

^ Kuvassa 1 on esitetty esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vuo- 5 kaavio. Tässä menetelmä on kuvattu vaiheittain. Vaiheessa 101 aloitetaan koh- £2 teen lämmönsäädön optimointi. Kohteessa, joka on esimerkiksi rakennus tai vas- x 25 taava, on useampia eri osia, kuten huoneita, jotka tarvitsevat erilaista lämmönsää- telyä eli niillä on erilainen lämmöntarve. Lämmönsäädöllä tarkoitetaan joko lämmi-g tystä tai jäähdytystä. Erityisesti tämä menetelmä on sovellettavissa kohteisiin, joi- ί den lämmönsiirtojärjestelmä, jossa on syöttöosa ja paluuosa, on toteutettu kierrät- ^ tämällä jotain ainetta, joka siirtää lämpöä joko lämmittäen tai jäähdyttäen. Tällaisia 30 järjestelmiä on esimerkiksi nestekiertoinen lämmitys, jossa neste lämmitetään keskitetysti ja syöttöosa tuo sitä kohteen eri osien lämmityspattereihin, joissa on toimielimiä, jotka säätävät kuinka paljon nestettä pääsee lämmityspatterin läpi, ja 7 paluuosa vie nesteen takaisin lämmitettäväksi. Toinen esimerkki on ilmastointisys-teemi, jossa kohteen eri osiin päästetään ja poistetaan toimielimillä eri määriä jäähdytettyä ilmaa.

Vaiheessa 102 lasketaan kohteen eri osille lämmöntarvekompensoinnin arvot. 5 Lämmöntarve on luku, joka kuvaa kuinka paljon kohteen osa tarvitsee lämmitystä. Lämmöntarvekompensoinnin arvo taas kuvaa miten lämmönsiirtojärjestelmän on toimittava, jotta kohteen osan lämmöntarve toteutuisi. Lämmöntarvekompensoinnin arvo voidaan antaa prosentteina, mutta joillain laskukaavoilla voidaan saada muunkinlaisia arvoja. Tässä annetaan esimerkki eräästä tavasta, jolla lämmöntar-10 vekompensoinnin arvot voidaan laskea.

Lämmöntarvekompensoinnin arvo jollekin kohteen osalle, kuten huoneelle, lasketaan seuraavalla kaavalla:

Qacomp = (Ytv + Yrcomp) - 100 %, missä Ytv on toimilaitteen ohjauksen arvo (%), Yrcomp on huonekompensointi (%) 15 ja Qacomp on lämmöntarvekompensoinnin arvo. Toimilaitteen ohjauksen arvolla kuvataan toimilaitteen toimintaa. Siinä 100 % tarkoittaa, että toimilaite on, esimerkiksi venttiilin ollessa kyseessä, täysin auki ja päästää läpi lämmittävää tai jäähdyttävää ainetta maksimimäärän. Luonnollisestikin 0 % tarkoittaa toimilaitteen olevan kokonaan suljettu. Arvot näiden välissä tarkoittavat millä suhteella toimilaite toimii. 1

Huonekompensoinnin Yrcomp arvo lasketaan kuvan 3 huonekompensoinnin suhteen käyrän avulla. Huonekompensoinnin laskemiselle käytetään kaavaa:

Yrcomp = (Tset - Tte) * Cratio, o missä Tset on huoneen asetuslämpötila (°C) eli esimerkiksi jollain säätimellä mää- A rätty lämpötila joka halutaan huoneen lämpötilaksi ja johon lämmönsiirtojärjestel-

O

^ 25 mä pyrkii, Tte on huoneen lämpötilan mitattu arvo (°C) ja Cratio on huonekom- pensoinnin suhde (%/°C). Huonekompensoinnin suhde voi olla käyttäjän asetetta-£ vissa oleva arvo tai se voidaan määrätä lämmönsiirtojärjestelmän asentamisessa g tai kalibroinnissa. Tämä arvo määrää mitä huonekompensoinnin arvoa asetus- ίο lämpötilan ja mitatun lämpötilan erotus vastaa, o 30 Kuvassa 3 on X-akselilla asetuslämpötilan ja mitatun lämpötilan erotus (Tset - Tte) ja Y-akselilla Yrcomp. Huonekompensointi saadaan kun lasketaan lämpötilojen erotus ja katsotaan mitä huonekompensoinnin arvoa se vastaa CRATio-käyrällä.

8

Kun lämpötilojen erotus on nolla, myös huonekompensointi tulee nollaksi. Huone-kompensointia voidaan rajoittaa niin, että minimiarvoa Yrcmin ei aliteta ja maksimiarvoa Yrcmax ei ylitetä. Tällä tavoin pyritään välttämään liian voimakkaat muutokset lämmöntarvekompensoinnissa ja vähennetään tilanteita, joissa lämmönsää-5 tely ylireagoisi.

Seuraavassa annetaan esimerkki lämmöntarvekompensoinnin arvon laskemisesta. Huoneen asetuslämpötilaksi on annettu 20 °C. Sen lämpötilaksi on mitattu 17 °C. Tällöin erotukseksi tulee 3 °C. Tämä sijoitetaan kuvan mukaiseen koordinaatistoon. Tämä vastaa CRATio-käyrällä huonekompensoinnin arvoa 10 %. Tämä ar-10 vo sijoitetaan lämmöntarvekompensoinnin arvon kaavaan. Tässä esimerkissä huoneen lämmitysyksikön toimilaite on asennossa 50 %. Tällöin saadaan

Qacomp = (50 % + 10 %) - 100 % = -40 %.

Vaiheessa 102 nämä laskut tehdään kaikille kohteen osille, jolloin saadaan kullekin osalle oma lämmöntarvekompensoinnin arvonsa.

15 Vaiheessa 103 saatuja lämmöntarvekompensoinnin arvoja vertaillaan ja vaiheessa 104 valitaan niistä suurin arvo. Tämän jälkeen vaiheessa 105 säädetään läm-mönsiirtojärjestelmän syöttöosan toimintaa. Esimerkiksi nestekiertoisessa läm-mönsiirtojärjestelmässä tämä tarkoittaa syöttöosan nesteen lämpötilan säätämistä. Säätäminen tehdään niin, että nesteen lämpötila kompensoidaan suurimman 20 lämmöntarvekompensaatioarvon saaneen kohteen osan mukaan. Edullisesti tähän säätöön liittyy myös lämmitysyksiköiden toimilaitteiden säätö ja suurimman lämmöntarvekompensaatioarvon saaneen kohteen osan lämmitysyksikön toimilaite säätyy oleellisesti maksimiin tai mahdollisimman suureksi. Tällöin eniten läm-pöä tarvitsevan kohteen osan toimilaite on eniten auki ja lämmitysnesteen lämpöti-o 25 la on sellainen, että se riittää tuottamaan mainittuun kohteen osaan asetuslämpö- 4- tilan. Näin lämmitysnesteen lämpötila on optimoitu siihen minimilämpötilaan, jolla o ή saavutetaan kohteen asetuslämpötilat. Jos esimerkiksi menetelmää käytetään ^ ilmastoinnissa, silloin säädetään jäähdytysilman lämpötilaa tai virtausnopeutta £ sekä toimilaitteita, jotka säätelevät huoneisiin pääsevän ilman määrää.

tn o 30 Vaiheessa 106 menetelmän käyttö lopetetaan. Käytössä menetelmän mukainen ^ lämmönsiirtojärjestelmän optimointi voidaan toistaa esimerkiksi tietyin väliajoin tai o ^ jos kohteen jossain osassa on muutettu asetuslämpötilaa tai on havaittu muita muutoksia. Voidaan tehdä myös niin, että menetelmää toistetaan niin pitkään kunnes saavutetaan tasapainotilanne.

9

Kuvassa 2 on esimerkki keksinnön mukaisesta lämmönsiirtojärjestelmästä. Tässä kohteena on rakennus 206, jossa on kolme osaa, jotka voivat olla huoneita tai niiden muodostamia kokonaisuuksia. Tässä esimerkissä osat ovat: ensimmäinen huone 207a, toinen huone 207b ja kolmas huone 207c. Lämmönsiirtojärjestelmä 5 on nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä. Tässä on kaukolämmön tuloputki 214, kaukolämmön paluuputki 215, syöttöosa 203 ja paluuosa 210 sekä lämmönvaih-dinyksikkö 209. Syöttöosan lämpötilaa säädetään pääventtiilillä 202 käyttäen mittausanturina menovesianturia 212 ja kierrättäen nestettä pumpulla 213. Lämmitysjärjestelmässä on kolme lämmitysyksikköä ja kullakin lämmitysyksiköllä on oma 10 toimilaitteensa ja huonelämpötila-anturinsa. Nämä ovat ensimmäinen lämmitysyk-sikkö 220a, ensimmäinen toimilaite 208a ja ensimmäinen huonelämpötila-anturi 211a, toinen lämmitysyksikkö 220b, toinen toimilaite 208b ja toinen huonelämpötila-anturi 211b, sekä kolmas lämmitysyksikkö 220c, kolmas toimilaite 208c ja kolmas huonelämpötila-anturi 211c. Tässä esimerkissä lämmitysyksikkö on lämmi-15 tyspatteri ja toimilaite on säätöventtiili. Kukin lämmitysyksikön ja toimilaitteen muodostama pari ovat omassa huoneessaan. Lämmitysyksikkö ottaa lämmitysai-neen, tässä tapauksessa lämmitysnesteen, syöttöosasta ja palauttaa lämmitys-nesteen paluuosaan. Lämmitysneste luovuttaa lämpöään huoneeseen lämmi-tysyksiköstä. Lämmitysyksikön toimintaa, eli siis sitä kuinka paljon se lämmittää 20 huonetta, jossa se on, kontrolloidaan syöttöosan nesteen lämpötilalla ja toimilaitteen asennolla, eli kuinka paljon lämmitysnestettä pääsee lämmitysyksikölle.

Lämmönsiirtojärjestelmää ohjaa ohjausyksikkö 201, valitsinyksikkö 204 ja kunkin huoneen huonesäädin: ensimmäinen huonesäädin 205a, toinen huonesäädin 205b ja kolmas huonesäädin 205c. Näiden muodostamaa kokonaisuutta voidaan 25 kutsua säätöjärjestelmäksi joka kontrolloi lämmönsiirtojärjestelmän toimintaa.

^ Kuvassa 2 kuvatussa esimerkissä kunkin huoneen toimilaitetta ja samalla lämmi- ^ tysyksikköä ohjataan huonesäätimellä. Huonesäätimelle voidaan myös antaa 9 huoneen asetuslämpötila ja se voi mitata huoneen lämpötilan. Huonesäätimessä on prosessori, muisti ja välineet vastaanottaa ja lähettää tietoa. Huonesäädin sää-| 30 tää toimilaitetta niin, että huoneeseen saataisiin asetuslämpötila, esimerkiksi jos ^ huoneessa on liian kylmä, avataan toimilaitetta. Esimerkissä huonesäätimet järjesti tetään laskemaan lämmöntarvekompensoinnin arvo kukin omalle huoneelleen.

Huonesäätimet lähettävät laskemansa lämmöntarvekompensoinnin arvot valit-o ^ sinyksikölle 204.

35 Valitsinyksiköllä 204 on prosessori, muisti ja välineet vastaanottaa ja lähettää tietoa. Tämä valvoo huonesäätimiä ja välittää tarvittaessa niiden tietoja keskusyksi- 10 kölle. Valitsinyksikkö lukee huonesäätimien laskemat lämmöntarvekompensoinnin arvot ja etsii niistä suurimman arvon. Valitsinyksikkö lähettää arvon ohjausyksikölle 201.

Ohjausyksiköllä 201 on prosessori, muisti ja välineet vastaanottaa ja lähettää tie-5 toa. Ohjausyksikkö säätää toisiopuolen syöttöosan veden lämpötilaa säätämällä kaukolämpöveden virtausta lämmönvaihtimen 209 ensiöpuolella pääventtiilin 202 avulla. Ohjausyksikkö säätää syöttöveden lämpötilaa yleensä jonkin tunnetun sää-töalgoritmin mukaan. Tämä voi olla jokin käyrä joka on sovitettu ulkolämpötilan mukaan. Ulkolämpötilaa voidaan mitata ulkolämpötila-anturilla 216. Keksinnön 10 mukainen ohjausyksikkö on lisäksi järjestetty säätämään syöttöveden lämpötilaa valitsinyksiköltä 204 saamansa lämmöntarvekompensoinnin arvon mukaan.

Esimerkin mukaisessa rakennuksessa aloitetaan lämmönsiirtojärjestelmän toiminnan optimointi. Kullekin huoneelle lasketaan lämmöntarvekompensoinnin arvo. Valitaan näistä suurin arvo ja kompensoidaan syöttöosan veden lämpötilaa sen 15 mukaan. Jos lämmöntarvekompensoinnin arvo laskettuna aiemman esimerkin mukaan on negatiivinen, se tarkoittaa, että tämän huoneen osalta voidaan laskea lämmitysveden lämpötilaa. Jos taas lämmöntarvekompensoinnin arvo on positiivinen, tämän huoneen osalta pitää nostaa lämmitysveden lämpötilaa. Lämmitysveden lämpötilan muuttuessa toimilaitteet säätävät ohjaustaan, jolloin toimilaitteen 20 ohjausarvo muuttuu ja samalla myös lämmöntarvekompensoinnin arvo. Lämmön säädön jälkeen ja tietyin väliajoin lasketaan uudet lämmöntarvekompensoinnin arvot ja toimitaan näiden mukaan. Näin iteroidaan lämmönsiirtojärjestelmän säätöjä kunnes saavutetaan tasapainotilanne. Tasapainotilanteessa sen huoneen, jossa on suurin lämmöntarve, toimilaite on maksimissaan ja lämmitysveden lämpötila 25 on sellainen, että se riittää lämmittämään kyseisen huoneen sen asetuslämpöti- g laan. Näin lämmitysveden lämpötila on oleellisesti pienin mahdollinen, jotta se ^ täyttää lämmitystehtävänsä.

δ i £2 Ohjausyksikkö voi myös suoraan laskea, mikä on lämmitysveden lämpötila, jos x huoneen, jossa on maksimilämmöntarvekompensoinnin arvo, toimielin säädetään 30 suuremmaksi tai maksimiarvoonsa ja käyttää tätä lämmitysveden lämpötilaa ja g säätää kyseistä toimilaitetta, m o Laskentatoimenpiteet voidaan toteuttaa myös muilla tavoin. Esimerkiksi ohjausyk-

CM

sikkö voi tehdä osan tai kaikki valitsinyksikön ja huonesäätimien esimerkissä tekemistä laskuista. Tällöin huonesäätimien laskentakapasiteettia voidaan pienen 11 tää eikä erillistä vaiintayksikköä välttämättä tarvita. Tällöin ohjausyksikkö suorittaa osan tai kaikki valitsinyksikön tai huonesäätimen tehtävistä.

Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa 5 lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

δ

(M

i δ i co

X

en

CL

m co o m δ

(M

Claims (15)

12

1. Menetelmä lämmönsiirtojärjestelmän, joka on nestekiertoinen lämmönsiirto-järjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, ohjaamiseksi kohteessa (206), jossa läm-mönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa (203) ja paluuosa (210) sekä kaksi tai use- 5 ampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö (220a, 220b, 220c), ja säätöjärjestelmä lämmitys- tai jäähdytysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi, tunnettu siitä, että lämmönsiirtomene-telmää käytetään kohteessa, jossa on kaksi tai useampi osa (207a, 207b, 207c), joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdy-10 tysyksikkönsä, ja menetelmä käsittää vaiheet, jossa: - lasketaan kohteen kullekin osalle lämmöntarvekompensoinnin arvo (102), ja - luetaan lämmöntarvekompensoinnin arvot ja valitaan niistä suurin ja säädetään syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilaa tai virtausnopeutta valitun 15 lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella (103).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmitystä! jäähdytysyksiköissä on toimilaitteet (208a, 208b, 208c), joilla säädetään syöt-töosasta (203) lämmitys- tai jäähdytysyksikköön (220a, 220b, 220c) tulevan nesteen tai ilman määrää.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmöntar vekompensoinnin arvot lasketaan käyttämällä ainakin vakioita, jotka saadaan kohteen (206) ja sen osien rakenteista, ja muuttujina on ainakin jotain seuraavista: toimilaitteen (208a, 208b, 208c) säädön arvoa, kohteen osan (207a, 207b, 207c) haluttua lämpötilaa tai kohteen osan lämpötilaa, δ ^ 25 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 9 kohteen sen osan (207a, 207b, 207c), jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin ” arvo, lämmitys- tai jäähdytysyksikön (220a, 220b, 220c) toimilaite (208a, 208b, | 208c) säädetään oleellisesti maksimiarvoonsa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttöosan ^ 30 (203) toimintaa säädetään niin, että kohteen sen osan (207a, 207b, 207c), jolla on ° suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmöntarve täyttyy. 13

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toimilaitteita (208a, 208b, 208c) säädetään huonekohtaisilla huonesäätimillä (205a, 205b, 205c).

7. Lämmönsiirtojärjestelmä, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai 5 ilmanvaihtojärjestelmä, jossa lämmönsiirtojärjestelmässä on syöttöosa (203) ja paluuosa (210) sekä kaksi tai useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö (220a, 220b, 220c), ja säätöjärjestelmä lämmitys- tai jäähdytysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi, tunnettu siitä, että lämmönsiirtojärjestelmä on järjestetty käytettäväksi kohteessa 10 (206), jossa kaksi tai useampi osaa (207a, 207b, 207c), joilla on erilainen lämmön tarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdytysyksikkönsä ja säätöjärjestelmässä on järjestelyt - lämmöntarvekompensoinnin arvon laskemiseksi kohteen kullekin osalle lämmöntarpeen perusteella, 15. lämmöntarvekompensoinnin arvojen lukemiseksi, - suurimman lämmöntarvekompensoinnin arvon valitsemiseksi, ja - syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiseksi valitun lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen lämmönsiirtojärjestelmä (10), tunnettu sii-20 tä, että lämmitys- tai jäähdytysyksiköissä (220a, 220b, 220c) on toimilaitteet (208a, 208b, 208c), jotka säätävät syöttöosasta (203) yksikköön tulevan nesteen tai ilman määrää ja säätöjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan toimilaitteita.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen lämmönsiirtojärjestelmä, tun- g nettu siitä, että järjestely lämmöntarvekompensoinnin arvojen laskemiseksi on ^ 25 järjestetty laskemaan lämmöntarvekompensoinnin arvot käyttämällä ainakin vaki- 9 oita, jotka saadaan kohteen (206) ja sen osien rakenteista, ja muuttujina ainakin T- jotain seuraavista: toimilaitteen (208a, 208b, 208c) säädön arvoa, kohteen osan | (207a, 207b, 207c) haluttua sisälämpötilaa tai kohteen osan lämpötilaa.

10. Jonkin patenttivaatimuksien 7-9 mukainen lämmönsiirtojärjestelmä, tunnet- ί 30 tu siitä, että kohteen sen osan, jolla on suurin lämmöntarvekompensoinnin arvo, ^ lämmitys- tai jäähdytysyksikön (220a, 220b, 220c) toimilaite (208a, 208b, 208c) on järjestetty säädettäväksi oleellisesti maksimiarvoonsa, ja syöttöosan nesteen lämpötila on järjestetty säädettäväksi niin, että mainitun kohteen osan lämmöntarve täyttyy. 14

11. Patenttivaatimuksien 7-10 mukainen lämmönsiirtojärjestelmä, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmällä on välineet lukea tai mitata yhden tai useamman seuraa-vista arvoista: toimilaitteen (208a, 208b, 208c) säädön arvo, kohteen osan (207a, 207b, 207c) lämpötila, kohteen osan haluttu lämpötila ja lämpötila kohteen (206) 5 ulkopuolella sekä tallentaa luetun tai mitatun arvon mahdollista myöhempää käyttöä varten.

12. Säätöjärjestelmä lämmönsiirtojärjestelmän, joka on nestekiertoinen lämmönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, ohjaamiseksi, jossa lämmönsiirtojärjes-telmässä on syöttöosa (203) ja paluuosa (210) sekä kaksi tai useampi lämmitys- 10 tai jäähdytysyksikkö (220a, 220b, 220c) ja säätöjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan lämmitys- tai jäähdytysyksiköitä ja säätämään syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilaa tai virtausnopeutta, ja säätöjärjestelmässä on muistiyksikkö ja laskentayksikkö, tunnettu siitä, että lämmönsiirtojärjestelmä on järjestetty käytettäväksi kohteessa (206), jossa kaksi tai useampi osa (207a, 207b, 207c), joilla on erilai-15 nen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdytysyksikkönsä sekä anturijärjestely (211 a, 211 b, 211 c), ja säätöjärjestelmässä on välineet: - kohteen kunkin osan lämmöntarvekompensoinnin arvon laskemiselle an-turijärjestelyjen antamien arvojen ja muistiin tallennettujen vakioiden perusteella, 20. lämmöntarvekompensoinnin arvojen vertaamiselle ja suurimman arvon valitsemiselle, ja - syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätämiselle valitun lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella. 1 Patenttivaatimuksen 12 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ^ 25 lämmitys- tai jäähdytysyksiköillä (220a, 220b, 220c) on toimilaitteet (208a, 208b, ^ 208c) niiden toiminnan ohjaamiseksi, ja säätöjärjestelmällä on välineet ohjata niitä 9 ja sen kohteen osan (207a, 207b, 207c), jolla on valittu lämmöntarvekompensoin- ” nin arvo, lämmitys- tai jäähdytysyksikön toimilaite säädetään maksimiarvoonsa, ja | säätöjärjestelmä on järjestetty säätämään syöttöosan nesteen tai ilman lämpötila 30 tai virtausnopeus niin, että mainitun kohteen osan lämmöntarve täytetään. co o !£ 14. Tietokoneohjelmatuote lämmönsiirtojärjestelmän, joka on nestekiertoinen ° lämmönsiirtojärjestelmä tai ilmanvaihtojärjestelmä, ohjaamiseksi, jossa lämmön- siirtojärjestelmässä on syöttöosa (203) ja paluuosa (210) sekä kaksi tai useampi lämmitys- tai jäähdytysyksikkö (220a, 220b, 220c), ja säätöjärjestelmä lämmi-35 tysyksiköiden ohjaamiseksi ja syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtaus- 15 nopeuden säätämiseksi, ja säätöjärjestelmässä on muistiyksikkö ja laskentayksikkö, tunnettu siitä, että lämmönsiirtojärjestelmä on järjestetty käytettäväksi kohteessa (206), jossa on kaksi tai useampi osa (207a, 207b, 207c), joilla on erilainen lämmöntarve, ja kullakin osalla on oma lämmitys- tai jäähdytysyksikkönsä ja että 5 tietokoneohjelmatuotteen suorittaminen säätöjärjestelmässä saa aikaan seuraavat toiminnot: - kohteen kunkin osan lämmöntarvekompensoinnin arvon laskeminen, - lämmöntarvekompensoinnin arvojen vertaaminen, ja - syöttöosan nesteen tai ilman lämpötilan tai virtausnopeuden säätäminen 10 suurimman lämmöntarvekompensoinnin arvon perusteella.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen tietokoneohjelmatuote, tunnettu siitä, että sen suorittaminen säätöjärjestelmässä saa lisäksi aikaan lämmönsiirtojärjestelmän lämmitys- tai jäähdytysyksiköiden (220a, 220b, 220c) toimilaitteiden (208a, 208b, 208c) säätämisen niin, että kohteen sen osan (207a, 207b, 207c), jolla on valittu 15 lämmöntarvekompensoinnin arvo, lämmitys- tai jäähdytysyksikön toimilaite on oleellisesti maksimiarvossaan sekä syöttöosan toiminnan säätämisen sellaiseksi, että mainitun kohteen osan lämmöntarve täyttyy. δ (M δ i co X cc CL LO CO o LO δ (M 16