NL1032598C2 - Inrichting, systeem en werkwijze voor het besturen van een verwarmingssysteem. - Google Patents

Description

C/2D022/CS/5

INRICHTING, SYSTEEM EN WERKWIJZE VOOR HET BESTUREN VAN EEN

VERWARMINGSSYSTEEM

5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en een werkwijze voor het besturen van een verwarmingssysteem voor het verwarmen van één of meer ruimtes 10 in een gebouw, waarbij het verwarmingssysteem omvat een aanvoerleiding voor het aanvoeren van warm fluïdum, een retourleiding voor het afvoeren van afgekoeld fluïdum, één of meer in de ruimtes op te stellen en op de aanvoer- en retourleidingen aangesloten verwarmingselementen, zoals 15 radiatoren en/of vloerverwarmingsleidingen, en een fluïdumstroom-insteleenheid voor het instellen van het debiet van het naar de verwarmingselementen stromende warme fluïdum. De uitvinding heeft tevens betrekking op een dergelijk verwarmingssysteem.

20 Bestaande centrale verwarmingstoestellen en stadsverwarmingstoestellen kennen meestal een centrale in een van de ruimtes opgestelde kamerthermostaat, waarmee de gewenste temperatuur in de betreffende ruimte van het gebouw kan worden ingesteld. De thermostaat meet de luchttemperatuur 25 in de ruimte en zendt een signaal naar een besturingseenheid van het verwarmings-toestel, welke besturingseenheid vervolgens het verwarmingstoestel aanstuurt. Afhankelijk van de ingestelde temperatuur stuurt het verwarmingstoestel meer of minder warmte de aanvoerleiding in.

30 Een dergelijke aansturing van het verwarmingstoestel vindt plaats op basis van de temperatuur van de warmwater-aanvoer en eventueel op basis van de temperatuur van de waterafvoer. De temperatuur van de warmwateraanvoer en van de 1032598 2 waterafvoer wordt met behulp van in de respectievelijke leiding voorziene temperatuursensoren gemeten.

Een bezwaar van de bekende aanvoertemperatuur-afhankelijke besturing van het verwarmingstoestel is dat de 5 wijze van opwarming van de ruimte te wensen overlaat. In veel gevallen treedt bijvoorbeeld een "overshoot" op, hetgeen betekent dat na het aansturen van het verwarmingstoestel op een gegeven moment een hogere temperatuur wordt bereikt dan ingesteld is (de 'overshoot'), zodat het verwarmingstoestel 10 weer teruggeregeld of uitgeschakeld wordt. Na verloop van tijd wordt de ruimtetemperatuur weer te laag, hetgeen een opgeregeld of herinschakeling van het verwarmingstoestel teweegbrengt. Het telkens in- en uitschakelen van het verwarmingstoestel zorgt ervoor dat er veelal sprake is van 15 een instabiele ruimtetemperatuur. Dit alles betekent dat de gewenste, via de kamerthermostaat ingestelde ruimtetemperatuur niet op energetisch optimale wijze tot stand wordt gebracht, hetgeen een nodeloos verlies van warmte oplevert. Een verder bezwaar is dat het comfort van de 20 aanwezigen in de ruimte beperkt is, aangezien de aanwezigen het op het ene moment te koud hebben en het op het volgende moment juist weer te warm hebben als gevolg van de fluctuaties in de ruimtetemperatuur.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een 25 inrichting, systeem en werkwijze te verschaffen, waarin ten minste een van de bovengenoemde bezwaren is ondervangen.

Het is tevens een doel van de onderhavige uitvinding een inrichting, systeem en werkwijze te verschaffen, waarin relatief weinig energie wordt gebruikt en waarin een verhoogd 30 comfort voor de aanwezigen in een gebouw tot stand te brengen is.

3

Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt daartoe een inrichting van de hierboven . genoemde soort verschaft, omvattende: - een op de aanvoerleiding en/of retourleiding 5 aansluitbare warmtemeter; en - een op de fluïdumstroom-insteleenheid aansluitbare besturingseenheid welke is ingericht voor sturen van het vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum; 10 waarbij de besturingseenheid is aangesloten op de warmtemeter en is ingericht voor het afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen besturen van de fluïdum-stroom-insteleenheid.

Doordat gebruik wordt gemaakt van het met behulp van 15 de warmtemeter bepaalde vermogen van het door de aanvoerleiding stromende fluïdum, kan het bereiken van de gewenste temperatuur in de verschillende ruimtes op verbeterde wijze door aansturing van de fluïdumstroom-insteleenheid tot stand worden gebracht. Het door het 20 verwarmingssysteem geleverde vermogen is verrassenderwijs een betere maat voor het in de betreffende ruimte optredende opwarmproces dan de temperatuur van de aanvoer en de afvoer.

Wanneer het verwarmingssysteem bijvoorbeeld aangesloten is op stadsverwarming, wordt via de 25 aanvoerleiding het fluïdum van een - door althans de gebruiker niet beïnvloedbare, maar soms wisselende temperatuur - aangevoerd. Door het verhogen of verlagen van het debiet van het door de aanvoerleiding stromende fluïdum met behulp van de fluïdumstroom-insteleenheid, welke 30 bijvoorbeeld een regelklep of dergelijke bevat, kan de juiste hoeveelheid warmte aan de verwarmingselementen worden toegevoerd om de gewenste ruimtetemperatuur te bereiken. In een dergelijk verwarmingssysteem is in de meeste gevallen 4 reeds een warmtemeter van het verrekeningstype aanwezig. Daarom is de warmtemeter bij voorkeur een warmtemeter van het verrekeningstype, welke is ingericht voor het bepalen van het vermogen van het door de leiding gestuurde fluïdum en het 5 afgeven van een indicatie van de over een bepaalde periode geleverde warmte. Dergelijke warmtemeters worden gebruikt om de door een gebruiker in een bepaalde periode verbruikte warmte te bepalen en te verrekenen met de energieleverancier. Deze warmtemeters zijn over het algemeen vrij nauwkeurig 10 zodat de hoeveelheid verbruikte warmte met een kleine foutmarge bepaald kan worden. Door bij het bepalen van het vermogen door de aanvoerleiding gebruik te maken van de reeds aanwezige of althans nog niet aanwezige, maar wel benodigde warmtemeter van het verrekeningstype, kan een aanvullende 15 warmtemeter voor het aansturen van het verwarmingssysteem achterwege blijven, hetgeen een aanzienlijke vereenvoudiging en een daarmee samenhangende kostenbesparing van de besturingsinrichting met zich meebrengt.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de 20 uitvinding is de warmtemeter voorzien van een beeldscherm, waarmee de in de genoemde periode geleverde warmte (dat wil zeggen de door de verwarmingsbron geleverde warmte minus de aan de verwarmingsbron teruggeleverde warmte) aan te duiden is om de door de energieleverancier geleverde warmte te 25 kunnen verrekenen. In plaats van een beeldscherm, of in aanvulling daarop, kan de warmtemeter voorzien zijn van een al dan niet draadloze communicatie-eenheid, zodat de in de genoemde periode afgegeven warmte, naast eventuele verdere grootheden zoals temperatuur van de wateraanvoer en 30 waterafvoer, eenvoudig met behulp van een ontvanger, bijvoorbeeld een van een ontvanger voorziene computer, voor de gebruiker en/of de leverancier te inspecteren zijn.

5

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de warmtemeter ingericht voor het bepalen van het vermogen in de aanvoerleiding en het vermogen in de retourleiding. Door zowel het vermogen in de aanvoerleiding als het vermogen in 5 de retourleiding te meten, kan het geleverde vermogen nauwkeuriger bepaald worden.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de warmtemeter: - een stroommeter voor het bepalen van het 10 fluïdumdebiet in de aanvoerleiding; - een temperatuursensor voor het bepalen van de temperatuur van het fluïdum in de aanvoerleiding; en - een rekeneenheid voor het aan de hand van de bepaalde temperatuur en het bepaalde debiet berekenen van het 15 vermogen door de leiding.

De stroommeter, die het fluïdumdebiet bepaalt, bestaat in voordelige uitvoering uit een snelheidsmeter voor het meten van de snelheid van het in de leiding stromende fluïdum. Aan de hand van de snelheid en de vooraf bekende 20 doorsnede van de leiding is direct het debiet van het fluïdum in de leiding af te leiden. Aan de hand van het aldus afgeleide fluïdumdebiet en de temperatuur van het fluïdum kan de rekeneenheid eenvoudig het vermogen.door de betreffende leiding bepalen. In het geval dat zowel het vermogen in de 25 aanvoerleiding als in de retourleiding moet worden bepaald, worden temperatuursensoren zowel in de aanvoerleiding als in de retourleiding aangebracht, en kan volstaan worden met een enkele stroommeter, hetzij in de retourleiding, hetzij in de aanvoerleiding, aangezien, wanneer er althans geen sprake is 30 van lekkage, het debiet aan de aanvoerzijde gelijk is aan het debiet aan de afvoerzijde. Dit betekent een verdere vereenvoudiging van de besturingsinrichting.

6

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm zijn de warmtemeter en de besturingseenheid geïntegreerd, zodat een uiterst compacte en bedrijfszekere aansturing van het verwarmingssysteem tot stand kan worden gebracht. De 5 warmtemeter en besturingseenheid kunnen bijvoorbeeld zijn aangebracht in een gemeenschappelijke behuizing, waarin in een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm de besturingseenheid is uitgevoerd als "plug-in" van de warmtemeter. Dit maakt een "retrofit" van de besturingseenheid in een bestaande 10 warmtemeter uitermate eenvoudig.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting een gemeenschappelijke voeding voor de warmtemeter en de besturingseenheid. De voeding kan geleverd worden door het huishoudelijke voedingsnet, door een batterij of door een 15 combinatie van beide. In de meeste gevallen zal de besturingseenheid echter gevoed worden met behulp van het huishoudelijke voedingsnet, zodat de normaliter in de warmtemeter aanwezige batterijvoeding achterwege kan blijven. Dit maakt de besturingsinrichting niet alleen eenvoudiger en 20 goedkoper van constructie, maar elimineert tevens de noodzakelijkheid om batterijen na verloop van tijd te verwisselen.

Door gebruik te maken van de bestaande warmtemeters die om verrekeningsdoeleinden componenten van hoge 25 nauwkeurigheid bevatten, kan het vermogen met de nauwkeurigheid van ± 1,5% of beter, bij voorkeur zelfs ± 0,5% of beter, bepaald worden. Bij deze hoge nauwkeurigheid is een aantal voordelige wijzen van aansturen van het verwarmingssysteem mogelijk geworden, zoals hierna duidelijk 30 wordt. In de praktijk wordt de berekening van het vermogen in minder dan circa vier seconden uitgevoerd en bedraagt het totaal aantal berekeningen per uur meer dan circa 650. Door het vermogen met de genoemde snelheid te bepalen, kan een 7 adequate aansturing van het verwarmingssysteem op basis van vermogen tot stand worden gebracht.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de besturingsinrichting een luchttemperatuursensor voor het 5 meten van de temperatuur van de omgevingslucht in een ruimte, waarbij de luchttemperatuursensor in communicatieverbinding staat met de besturingseenheid voor het afhankelijk van zowel de gemeten luchttemperatuur als het gemeten vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid. De besturingsinrichting 10 stuurt het debiet van het warme fluïdum via de aanvoerleiding aan met behulp van een open of gesloten, relatief trage regel-lus op basis van de ruimtetemperatuur en met behulp van een tweede regel-lus op basis van het bepaalde vermogen. De tweede regel-lus is relatief snel (heeft met andere woorden 15 een relatief kleine tijdsconstante). Het opwarmen en afkoelen van een ruimte verloopt traag. De warmte-inhoud van gebouw, woning en voorwerpen daarin, is met andere woorden groot in relatie tot het vermogen van de verwarmingselementen. Ook tijdelijke verstoringen zoals invallende zonnestraling, 20 geopende deuren en vensters, wijziging van het aantal in de ruimte aanwezige personen en inschakeling van warmteproducerende apparaten geven temperatuurveranderingen die relatief traag verlopen. De vermogensmeting en regeling daarentegen heeft een kleine tijdconstante, aangezien het 25 vermogen wordt gemeten in het relatief snelstromende fluïdum.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvat de besturingseenheid een ontvanger voor het draadloos ontvangen van commando's van een verplaatsbare afstandsbediening. De afstandsbediening is bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat deze 30 tevens door een gebruiker te dragen is. Met behulp van de afstandsbediening kan een gebruiker bijvoorbeeld de temperatuur in één of meer van de ruimtes van het gebouw naar believen verhogen of verlagen zonder dat daarbij de 8 besturingsinrichting zelf of een daarmee gekoppelde, vaste bediening voor de besturingsinrichting bediend behoeft worden. In een verdere voorkeursuitvoering omvat de bedieningseenheid niet alleen een ontvanger, maar tevens een 5 zender (bijvoorbeeld een geïntegreerde zendontvanger) zodat de bedieningseenheid tevens informatie kan sturen naar de afstandsbediening, zoals bijvoorbeeld informatie over de status van de verwarmingsbron, de temperatuur van het aanvoerwater, de temperatuur van het retourwater, etc. Deze 10 informatie kan bijvoorbeeld afgebeeld worden op een op de afstandsbediening voorzien beeldscherm.

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is de eerder genoemde luchttemperatuursensor voorzien in de afstandsbediening. Wanneer de gebruiker de afstandsbediening 15 met zich meeneemt, zal elke ruimte waarin de gebruiker zich op dat moment bevindt automatisch met behulp van de afstandsbediening op de gewenste, comfortabele temperatuur worden ingesteld.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een 20 verwarmingssysteem verschaft voor het verwarmen van één of meer ruimtes in een gebouw, omvattende: - een aanvoerleiding voor het aanvoeren van relatief warm fluïdum vanaf een externe verwarmingsbron; - een retourleiding voor het afvoeren van relatief 25 koud fluïdum; - ten minste een in een ruimte op te stellen verwarmingselement, zoals een radiator en/of een vloerverwarmingsleiding; - een op de aanvoerleiding aangesloten fluïdumstroom-30 insteleenheid voor het instellen van het debiet van het de aanvoerleiding binnenstromende fluïdum; - een op de aanvoerleiding en/of op de retourleiding aangesloten warmtemeter; en 9 - een op de fluïdumstroom-insteleenheid aangesloten besturingseenheid welke is ingericht voor sturen van het -vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum; 5 waarbij de besturingseenheid tevens is aangesloten op de warmtemeter en de besturingseenheid is ingericht voor het afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat 10 het systeem een op een leiding aangesloten circulatiepomp met instelbaar pompdebiet, waarbij het pompdebiet afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen door de besturingseenheid aanstuurbaar is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het 15 verwarmingssysteem een vloerverwarmingssysteem. De fluïdumstroominsteleenheid omvat in deze uitvoering een regelklep alsmede een circulatiepomp met instelbaar pompdebiet, waarbij het pompdebiet afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen door de besturingseenheid 20 aanstuurbaar is. Wanneer bij voorbeeld bij vloerverwarming in bepaalde omstandigheden, bijvoorbeeld bij onvoldoende warmte-aanvoer vanaf de warmtebron, het geleverde vermogen ontoereikend is, is een circulatiepomp nodig om extra warmte vanaf de warmtebron te betrekken. Bij een kleine warmtevraag 25 kan de pomp worden stilgezet (de pomp laat dan wel stroming toe door de waaier maar voegt geen pompvermogen toe), bij een groter wordende warmtevraag wordt de circulatiepomp ingeschakeld, waarbij het debiet telkens in stappen met toenemende pompcapaciteit wordt vergroot. Bij een kleiner 30 wordende warmtevraag kan de capaciteit van de pomp gereduceerd worden. Als men het vermogen (warmte) kent dat het systeem moet leveren, zoals het geval is volgens de 10 uitvinding, is ook bekend hoe hard (dat wil zeggen met welke pompcapaciteit) de circulatiepomp moet draaien.

Bij vloerverwarmingssystemen blijft de voor vloerverwarming noodzakelijk circulatiepomp normaal gesproken 5 continu draaien, hetgeen onnodig en kostbaar is. Door de vermogensregeling volgens de uitvinding wordt het mogelijk gemaakt de pompcapaciteit naar behoefte aan te sturen en zelfs de pomp stil te zetten als dit voor de circulatie niet vereist is. Door de besturingsinrichting en de circulatiepomp 10 in verscheidene capaciteitsstappen in plaats van alleen op 'aan/uit' aan te sturen, wordt minder elektriciteit gebruikt voor het aansturen van de circulatiepomp en ontstaat een lagere retourtemperatuur.

Het verwarmingssysteem is overigens in de praktijk 15 van een type waarbij de gebruiker geen invloed heeft op de temperatuur van het aangevoerde fluïdum, zoals wel het geval kan zijn bij een individuele centrale verwarmingsinstallatie. Het verwarmingssysteem is bijvoorbeeld een stadsverwarmings-systeem, waarbij de warmte extern wordt aangevoerd, dat wil 20 zeggen dat er aanvoerwater- en retourwaterleidingen vanaf de openbare weg gerealiseerd zijn. Tevens kan het verwarmingssysteem een vloerverwarmingssysteem zijn, waarbij de warmte hetzij in de woning zelf wordt opgewekt door verbranding van bijvoorbeeld aardgas in een CV-ketel, hetzij wordt geleverd 25 via het hierboven genoemde stadsverwarmingssysteem. Ten slotte kan het verwarmingssysteem een groepsverwarmings-systeem zijn, waarbij de warmte weliswaar afkomstig is van buiten de woning, maar van binnenuit het hetzelfde gebouw.

Dit is bijvoorbeeld het geval in een appartementencomplex 30 waarin verschillende appartementen één gemeenschappelijke verwarmingsketel, een warmtepompinstallatie of mini-WKK-installatie, al dan niet in combinatie met een warmtapwatervoorziening, hebben.

11

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het verwarmen van een of meer ruimtes in een gebouw met een verwarmingssysteem omvattende ten minste een aanvoerleiding en ten minste een 5 retourleiding, een fluïdumstroom-insteleenheid voor het instellen van het debiet van het de aanvoerleiding binnenstromende fluïdum, en een warmtemeter voor het meten van vermogen van de fluïdumstroom in de aanvoerleiding, de werkwijze de stappen omvattende van: 10 - het aansluiten van een besturingseenheid op de warmtemeter; - het met de warmtemeter bepalen van het vermogen van het door de aanvoerleiding stromende fluïdum; - het afhankelijk van het bepaalde vermogen door de 15 besturingseenheid besturen van de fluïdum-stroom- insteleenheid voor instellen van het vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum.

Bij voorkeur is de warmtemeter een bestaande warmtemeter van het verrekeningstype, zodat geen additionele 20 warmtemeter voorzien behoeft te worden en derhalve de besturingsinrichting eenvoudig en tegen relatief lage kosten aangebracht kan worden.

In een verdere voorkeursuitvoering, in het bijzonder (maar niet exclusief) bij vloerverwarming, omvat de werkwijze 25 het door de besturingseenheid gedurende een bepaald tijdsinterval, bijvoorbeeld de nachtperiode, laten verlagen van de aanvoertemperatuur en het na afloop van het genoemde tijdsinterval laten verhogen van de aanvoertemperatuur afhankelijk van de lengte van het tijdsinterval en het uit 30 het gemeten vermogen bepaalde energieniveau van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de 12 hand van de navolgende beschrijving van enige voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. In de beschrijving wordt verwezen naar de figuren, waarin figuren 1-5 schematische aanzichten tonen van respectievelijke voorkeursuitvoeringen 5 van een verwarmingssysteem en besturing volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont op schematische wijze een vloer-verwarmingssysteem 1. Via een externe warmtebron, zoals een stadsverwarming of een centrale verwarmingsinstallatie (CV), 10 wordt via een warmwateraanvoerbuis 2 warm water aangevoerd in een aanvoerstroom (richting P3) . Het aangevoerde warme water wordt via een regelklepverdeler 32 (in de weergegeven uitvoering een driewegklep) en een circulatiepomp 9 door een aantal in de vloer van de ruimtes van een gebouw aangebrachte 15 leidingen 10, 11, 12 geleid (richting P2) . Het warme water doorloopt de leidingen 10-12 en geeft warmte af aan de vloer waarin de leidingen zijn aangebracht. De leidingen 10-12 zijn hierbij geplaatst in een aantal in de betonvloer of de daarop voorziene daarvoor aangebrachte sleuven. Een deel van het 20 inmiddels tenminste gedeeltelijk afgekoelde water van de retourstroom) wordt afgevoerd (richting P3) via een afgekoeld-water-afvoerbuis 3 en een ander deel van de retourstroom wordt via de regelklepverdeler 32 gemengd met de aanvoerstroom (richting P<) .

25 In de warmwateraanvoerbuis 2 van het verwarmings systeem 1 is een warmtemeter 14 voorzien of is althans daarop aangesloten. De warmtemeter 14 omvat een in de buis 2 aangebrachte snelheidsmeter 15 (schematisch weergegeven). De snelheidsmeter 15 kan van een type zijn waarin de vloeistof 30 water een waaier in draaiing brengt, welke draaiing gemeten wordt en daarmee een maat geeft voor de snelheid van de vloeistof in de aanvoerleiding 2. De draaisnelheid wordt gemeten met een snelheidsmeetelement (niet weergegeven) dat 13 is verbonden met een micro controller 19. Micro controller 19 berekent aan de hand van de gemeten draaisnelheid en een vooraf op de micro controller opgeslagen waarde voor de doorsnede van de aanvoerbuis 2 het momentane debiet (volume 5 per tijdseenheid) van de in de buis 2 stromende vloeistof.

Andere wijzen van bepaling van de snelheid van de vloeistof in de aanvoerbuis 2 zijn ook mogelijk. Gedacht kan bijvoorbeeld worden aan een meting met ultrageluid of een magnetisch-inductieve meetmethode.

10 Voorts is de warmtemeter 14 aangesloten op een temperatuursensor 20 (schematisch weergegeven) die eveneens in de aanvoerbuis 2 is aangebracht. De temperatuursensor 20 geeft een signaal af dat representatief is voor de temperatuur van de vloeistof in de aanvoerbuis 2. De 15 temperatuursensor 20 is aangesloten op de micro controller 19. De micro controller 19 kan aan de hand van het temperatuursignaal van de temperatuursensor 20 en het snelheidssignaal van het snelheidsmeetelement derhalve het momentane debiet en de daarbij behorende temperatuur van de 20 in de buis stromende vloeistof bepalen. Aan de hand van het debiet en de temperatuur berekent de micro controller 19 het momentane vermogen (energie per tijdseenheid) dat via de warmwateraanvoerbuis 2 het vloerverwarmingssysteem 1 binnenstroomt.

25 In een andere, in figuur 1 gestippeld weergegeven, uitvoeringsvorm omvat de warmtemeter 14 tevens een tweede temperatuursensor 22 die in de retourbuis 3 is geplaatst. Op soortgelijke wijze als de eerste temperatuursensor 20 is de tweede temperatuursensor 22 verbonden met de micro controller 30 19 en verschaft aan de micro controller 19 een signaal dat representatief is voor de momentane temperatuur van het water in de afvoerbuis 3. Wanneer er vanuit wordt gegaan dat er geen verlies van water is in het leidingsysteem, is het 14 debiet van het aangevoerde water in de aanvoerbuis 2 onder stationaire omstandigheden gelijk aan het debiet van het afgekoelde water in de retourbuis 3, zodat een aparte debietmeter in de retourbuis 3 achterwege kan blijven. Voor 5 het berekenen van de geleverde warmte worden in deze uitvoering beide vermogens van elkaar afgetrokken.

De warmtemeter 14 is voorts voorzien van een LCD beeldscherm 23 waarop op bekende wijze ondermeer het momentaan geleverde vermogen, het over een bepaald 10 tijdsinterval geleverde (geaccumuleerde) vermogen, de aanvoerwatertemperatuur, de afvoerwatertemperatuur, het temperatuurverschil, de waterstroomsnelheid, het momentane debiet in de wateraanvoerbuis etcetera af te lezen is. De warmtemeter 14 is geschikt voor verrekenings-doeleinden, 15 waarmee wordt bedoeld dat deze voor de leverancier van het warme water bijhoudt hoeveel warmte een gebruiker geleverd heeft gekregen en hoeveel kosten er voor deze levering in rekening kunnen worden gebracht. Dergelijke warmtemeters 14 zijn vaak, maar niet altijd, reeds aanwezig in 20 stadsverwarmingssystemen (zowel systemen met individueel warm tapwater als collectief warm tapwater (IWT/CWT) alsmede in appartementen met een gemeenschappelijk CV toestel).

De warmtemeter 14 is, bijvoorbeeld via een verbindingsleiding 25 of met behulp van een (niet 25 weergegeven) draadloze verbinding, gekoppeld met een aansluitterminal 29 van een besturingseenheid 26. De besturingseenheid 26 is opgebouwd uit een micro controller 27, een aantal geheugens 28, een aansluitterminal 29 ter aansluiting op de warmtemeter 14, een invoerterminal 30 voor 30 aansluiting op de hierna te beschrijven thermostaat 34 en een uitvoerterminal 31 voor aansluiting op een in de aanvoerbuis 2 voorzien regelklepmechanisme 32.

15

Het regelklepmechanisme 32 is in de aanvoerbuis 2 aangebracht en kan het debiet van het in de aanvoerbuis -2 stromende vloeistof op getrapte wijze of traploos instellen. Dergelijke regelkleppen zijn algemeen bekend en een 5 gedetailleerde beschrijving daarvan is derhalve hier weggelaten. De regelklep kan in plaats van in de aanvoerbuis 2 ook in de retourbuis 3 worden aangebracht. De functie van de regelklep verandert daardoor niet, maar omdat de gemiddelde temperatuur van het retourwater lager is dan die 10 van het aangevoerde water, kan dit de voorkeur genieten.

Tevens is in de aanvoerbuis 7 van het vloerverwarmingsysteem een teraperatuursensor 8 geplaatst waarmee de temperatuur van het de vloerverwarmingsleidingen in gestuurde water bepaald kan worden. Op soortgelijke wijze 15 als de eerste temperatuursensor 20 is de temperatuursensor 8 verbonden met de micro controller 19 of de micro controller 29 en verschaft aan de micro controller 19,27 een signaal dat representatief is voor de momentane temperatuur van het water in de buis 7.

20 De micro controller 27 van de besturingseenheid 26 ontvangt via de invoerterminal 29 een signaal van de warmtemeter 14 dat representatief is voor het op dat moment geleverde vermogen aan het verwarmingssysteem. De microcontroller 27 ontvangt eveneens via de invoerterminal 30 een 25 signaal van de thermostaat 34. De thermostaat 34 is in een willekeurige ruimte, meestal bijvoorbeeld de woonkamer, van een woning aangebracht en omvat een temperatuurinstelknop 40 waarmee de gebruiker een gewenste temperatuur (TJ kan instellen. De thermostaat 34 omvat tevens een temperatuur-30 sensor 41 waarmee de temperatuur (Tra) van de omgevingslucht van de thermostaat 34 kan worden gemeten. Deze temperatuur is representatief voor de temperatuur in de betreffende ruimte. Wanneer er verschil bestaat tussen de door de sensor 41 16 gemeten temperatuur (Tm) en de ingestelde temperatuur (TJ , geeft de thermostaat 34 een voor dat verschil representatief signaal af aan de invoerterminal 30 van de besturingseenheid 26. Op basis van dit signaal en op basis van het signaal op 5 invoerterminal 29 daarvan, welk signaal representatief is voor het op dat moment bepaalde vermogen, berekent de microcontroller 27 van de besturingseenheid 26 hoe op een zo energetisch optimaal mogelijke wijze, met een maximaal comfort voor de gebruikers, de ingestelde temperatuur (TJ 10 bereikt kan worden door het aanpassen van het debiet door de aanvoerbuis 2. Nadat de besturingseenheid 26 bepaald heeft welk debiet op dat moment wenselijk is, stuurt deze via uitvoerterminal 31 een signaal naar het regelklepmechanisme 32, dat de regelklep in de gewenste stand zet. In de getoonde 15 uitvoeringen wordt tevens de circulatiepomp 9 door de besturingseenheid 26 aangestuurd. De driewegklep van het klepmechanisme 32 zorgt in deze uitvoering door juiste instelling van de hoeveelheid aangevoerd van warm water van de aanvoerleiding 2 en een juiste menging met het afgekoelde 20 water van de retourleiding in hoofdzaak voor de temperatuur van het door de vloerverwarmingsleidingen stromende water, terwijl de circulatiepomp 9 voor in hoofdzaak het debiet van het water zorgt. In andere uitvoeringen, zoals bijvoorbeeld weergegeven in figuren 4 en 5, stuurt de besturingseenheid 25 alleen het regelklepmechanisme aan, zoals later uiteengezet wordt.

Uit het bovenstaande blijkt, dat de besturingseenheid 26 derhalve het gewenste debiet door de aanvoerbuis 7 bepaalt op basis van zowel het vermogen van het op dat moment 30 aangevoerde water als op de luchttemperatuur van de op te warmen of de koeler te maken ruimte. Door de directe koppeling tussen de actuele luchttemperatuur, de gewenste temperatuur en het momentane vermogen kan een uiterst 17 efficiënte aansturing van het verwarmingssysteem tot stand worden gebracht.

In de in figuur 1 weergegeven uitvoering van het verwarmingssysteem 1 zijn de warmtemeter 14, de 5 besturingseenheid 26 en het regelmechanisme 32 als afzonderlijke onderdelen weergegeven. Het heeft echter de voorkeur de warmtemeter en de besturingseenheid te integreren tot een geïntegreerde eenheid 17, bijvoorbeeld door deze aan te brengen in een gemeenschappelijke behuizing 18, zoals is 10 weergegeven in figuur 2. Dit kan leiden tot ruimte- en kostenbesparingen.

In figuren 1 en 2 is weergegeven dat de voeding 35 van zowel de warmtemeter 14, het regelklepmechanisme 32 als de bedieningseenheid 26 gemeenschappelijk is uitgevoerd en 15 wordt geleverd vanuit het huishoudelijk voedingsnet (H). Dit betekent dat in veel gevallen in een warmtemeter 14 aanwezige batterijen of accu kunnen komen te vervallen, hetgeen een verdere vereenvoudiging van het systeem met zich meebrengt.

In figuur 3 is de situatie weergegeven waarin de 20 eerder genoemde thermostaat 34 vervangen is door een draagbare thermostaat 36. Ook de draagbare thermostaat 36 is voorzien van een instelknop 40 en temperatuursensor 41. De verbinding tussen de draagbare thermostaat 36 en de besturingseenheid 26 vindt bij voorkeur via een draadloze 25 verbinding (infrarood, wifi, etcetera) plaats, zodat de thermostaat 36 gemakkelijk door op de gewenste posities in de ruimtes kan worden geplaatst. De draagbare thermostaat 36 kan worden geplaatst in één van een aantal houders 37a-37d die aan de wand van vier verschillende ruimtes zijn bevestigd. De 30 thermostaat 36 kan ook door de gebruiker worden gedragen om instellingen aan te passen.

De meest bekende standaard verwarmingssystemen bestaande uit per te verwarmen ruimte een of meer 18 verwarmingselementen, zoals bijvoorbeeld radiatoren, welke zijn voorzien van een thermostaat, alsmede één centrale thermostaat, meestal geplaatst in de woonkamer. De centrale thermostaat bepaalt de temperatuur in de woonkamer, terwijl 5 de overige thermostaten de temperatuur in de overige ruimtes regelt. Het bezwaar hiervan is dat de temperatuur in de overige ruimtes normaal gesproken meer zal variëren dan in de woonkamer. Dit is in sommige gevallen niet de optimale situatie. Wanneer echter gebruik wordt gemaakt van de 10 draagbare thermostaat 36, welke door de gebruiker bij zich wordt gedragen of wordt aangebracht in een houder 37 in één van de ruimtes, kan er voor gezorgd worden dat het systeem telkens geoptimaliseerd blijft in voor die ruimte waar de temperatuur het meest nauwkeurig geregeld dient te worden.

15 Dit behoeft uiteraard niet noodzakelijkerwijs de woonkamer te zijn.

In de figuren is met een streep-stippellijn weergegeven dat de besturingseenheid 26 tevens kan zijn aangesloten op de circulatiepomp 9. De besturingseenheid 26 20 kan hiermee de circulatiepomp in verscheidene capaciteitsstappen aansturen, zoals eerder is vermeld.

In figuur 4 is de situatie weergegeven waarin de verwarming plaatsvindt met een aantal radiatoren 50,50',50''. De werking van de in figuur 4 weergegeven 25 uitvoering komt grotendeels overeen met die van de in figuur 1 weergegeven uitvoering en een uitgebreide beschrijving hiervan kan derhalve achterwege blijven. Merk op dat er geen sprake is van het terugvoeren van de retourstroom naar de aanvoerstroom. Alle vloeistof die de radiatoren gepasseerd 30 is, wordt via de retourleiding 3 afgevoerd. Dit betekent dat het regelklepmechanisme eenvoudiger kan worden uitgevoerd, bij voorbeeld in de vorm van een instelbare tweewegklep 32'. De radiatoren 50, 50',50'' zijn voorzien van 19 respectievelijke thermostatische radiatorkranen 52, 52', 52".

In figuur 5 is een uitvoeringsvorm beschreven waarvan de werking in grote lijnen overeenkomt met die van de in 5 figuur 1 weergegeven uitvoering. Een uitgebreide beschrijving hiervan kan derhalve achterwege blijven. In deze uitvoeringsvorm is de centrale thermostaat 34,36 weggelaten en wordt de temperatuur in de ruimten ingesteld door bediening van de thermostatische radiatorkranen 52, 10 52', 52", in combinatie met een klokprogramma in de besturingsinrichting voor nachtverlaging.

De besturingsinrichting volgens de uitvinding heeft verder nog een aantal niet eerder genoemde voordelen. Een verwarmingsinstallatie bestaande uit een stadsverwarmingsunit 15 en radiatoren moet bijvoorbeeld hydraulisch worden ingeregeld. Daartoe worden de radiatoren voorzien van inregelkleppen 51, 51',51". Deze inregelkleppen krijgen een zekere instelling bij het genoemde inregelen. De inregelkleppen moeten niet verward worden met de 20 (thermostatische) radiatorkranen die worden bediend door de bewoner. Doordat de regeling volgens de uitvinding gebruik maakt van een warmtemeter waarmee onder andere de stroming nauwkeurig wordt gemeten, kan deze meting gebruikt worden bij het hydraulisch inregelen van de verwarmingsinstallatie. Het 25 inregelen geschiedt als volgt. De radiatoren worden dichtgedraaid, alleen de in te regelen radiator niet. De radiatorkraan wordt volledig open gezet en de inregelklep wordt zo ingesteld dat de stroming door de aanvoerbuis 2 (welke stroming nauwkeurig wordt gemeten) de gewenst waarde 30 krijgt.

In de warmteverdeelunits die thans op de markt door leveranciers worden aangeboden, vindt de regeling plaats op basis van invoerparameters zoals hydraulische drukverschil 20 en/of watertemperaturen en/of ruimtetemperatuur. De regeling volgens de vinding beschikt over snelle en nauwkeurige metingen van de grootheden aanvoer- en retourtemperatuur van het water, het debiet, het vermogen, en voor de meer 5 verfijnde variant van de regeling, ook de heersende en gewenste ruimtetemperatuur. Hierdoor is de regeling volgens de onderhavige uitvinding beter in staat dan de huidige regelingen, adequaat te reageren op veranderingen van de instelling van radiatorkranen. Deze veranderingen worden 10 onmiddellijk gedetecteerd en de regeling kan daarop, eveneens onmiddellijk, inspelen.

Doordat het vermogen dat geleverd wordt nauwkeurig wordt gemeten met een warmtemeter, is het mogelijk het vermogen dat geleverd wordt eveneens nauwkeurig te regelen.

15 Door deze nauwkeurige meting kan ook heel gemakkelijk het vermogen van een unit worden begrensd

Een andere vorm van begrenzing is het begrenzen van de stroming door de eenheid met als doel de stroming door de radiatoren te begrenzen als comfortverhogende maatregel 20 (minder geruis). Door gebruik te maken van de van de warmtemeter afkomstige stroomgegevens, bijvoorbeeld gegevens over het aan de hand van de snelheidsmeter berekende debiet door de aanvoerleiding, kan de maximale stroomsnelheid door de radiatoren vrij exact worden bepaald en worden ingesteld. 25 Een ander voordeel van de regeling volgens de uitvinding is, dat de zogenaamde nachtverlaging (die veelvuldig wordt toegepast op een relatief snel ruimteverwarmingssysteem met radiatoren) eveneens kan worden toegepast op vloerverwarmingssystemen. Deze laatste systemen 30 zijn aanzienlijk trager dan systemen met radiatoren, waardoor de vloerverwarming 's nachts meestal aangelaten wordt.

De regeling volgens de uitvinding is beter dan de totnogtoe toegepaste regelingen en brengt nachtverlaging bij 21 vloerverwarming in veel gevallen binnen bereik. In de warmtemeter wordt door integratie in de tijd de geleverde energie bepaald. Dit wordt gebruikt om, afhankelijk van het aantal uren dat er niet verwarmd is en afhankelijk van het 5 verschil tussen gewenste en werkelijke ruimtetemperatuur, een hogere aanvoertemperatuur te hanteren dan normaliter toegestaan is in verband met de in acht te nemen veiligheidsmarges (de vloer mag bij voorbeeld niet te warm worden, etc). De hogere temperatuur wordt gehandhaafd totdat 10 een nader te bepalen energieniveau dreigt te worden overschreden. Hierdoor nemen de mogelijkheden van nachtverlaging bij vloerverwarming toe hetgeen, ondanks de tijdelijk hogere aanvoertemperatuur, energiebesparend kan zijn.

15 Alhoewel dit in het voormelde niet direct beschreven is, vormt de warmtapwatervoorziening in de meeste gevallen een integraal onderdeel van het verwarmingssysteem volgens de uitvinding. Er zijn in hoofdlijn twee soorten warm tapwater voorzieningen. De een is Individueel Warm Tapwater (IWT) 20 waarbij met behulp van bijvoorbeeld een platenwisselaar koud tapwater opgewarmd wordt. De ander is Centraal Warm Tapwater (CWT) waarbij het verbruikte warme tapwater bijvoorbeeld door een warmwatermeter gemeten wordt.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de 25 hierin beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden veeleer bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei varianten denkbaar zijn.

Claims (29)

1. Inrichting voor het besturen van een 5 verwarmingssysteem voor het verwarmen van een of meer ruimtes in een gebouw, waarbij het verwarmingssysteem omvat een aanvoerleiding voor het aanvoeren van warm fluïdum, een retourleiding voor het afvoeren van afgekoeld fluïdum, één of meer in de ruimtes op te stellen en op de aanvoer- en 10 retourleidingen aangesloten verwarmingselementen, zoals radiatoren en/of vloerverwarmingsleidingen, en een fluïdumstroom-insteleenheid voor het instellen van het debiet van het naar de verwarmingselementen stromende warme fluïdum, de besturingsinrichting omvattende: 15. een op de aanvoerleiding en/of retourleiding aansluitbare warmtemeter; en - een op de fluïdumstroom-insteleenheid aansluitbare besturingseenheid welke is ingericht voor sturen van het vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid 20 doorgelaten fluïdum; waarbij de besturingseenheid is aangesloten op de warmtemeter en is ingericht voor het afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid .

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de warmtemeter van het verrekeningstype is en is ingericht voor het bepalen van het vermogen van het door leiding gestuurde fluïdum en het afgeven van een indicatie van de over een bepaalde periode geleverde warmte.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de warmtemeter is voorzien van een beeldscherm waarmee de in de genoemde periode geleverde warmte aan te duiden is voor het kunnen verrekenen van de geleverde warmte. ^ 032599

4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de warmtemeter is ingericht voor het bepalen van het vermogen in de aanvoerleiding en het vermogen in de retourleiding.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de warmtemeter omvat: - een stroommeter voor het bepalen van het fluïdumdebiet in de aanvoerleiding; - een temperatuursensor voor het bepalen van de 10 temperatuur van het fluïdum in de aanvoerleiding; en - een rekeneenheid voor het aan de hand van de bepaalde temperatuur en het bepaalde debiet berekenen van het vermogen door de leiding.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande 15 conclusies, waarbij de warmtemeter en besturingseenheid zijn geïntegreerd.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij de warmtemeter en besturingseenheid zijn aangebracht in een gemeenschappelijk behuizing.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, waarin de besturingseenheid is uitgevoerd als "plug-in" van de warmtemeter.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een gemeenschappelijke voeding voor de 25 warmtemeter en de besturingseenheid.

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de warmtemeter is ingericht voor het bepalen van het vermogen met een nauwkeurigheid van ±1,5% of beter, bij voorkeur ±0,5% en beter.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een luchttemperatuursensor voor het meten van de temperatuur van de omgevingslucht in een ruimte, waarbij de luchttemperatuursensor in communicatieverbinding staat met de besturingseenheid voor het afhankelijk van zowel de gemeten luchttemperatuur als het gemeten vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid.

12. Systeem volgens conclusie 11, waarbij de regeling 5 op basis van temperatuur een grotere tijdsconstante heeft dan de regeling op basis van vermogen.

13. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de fluïdumstroom-insteleenheid onderdeel uitmaakt van een warmte-verdeeleenheid.

14. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de besturingseenheid een ontvanger omvat voor het draadloos ontvangen van commando's van een verplaatsbare, bij voorkeur draagbare afstandsbediening.

15. Inrichting volgens conclusie 11 en 14, waarbij de 15 luchttemperatuursensor is voorzien in de afstandsbediening.

16. Verwarmingssysteem voor het verwarmen van een of meer ruimtes in een gebouw, omvattende: - een aanvoerleiding voor het aanvoeren van relatief warm fluïdum vanaf een externe verwarmingsbron; 20. een retourleiding voor het afvoeren van relatief koud fluïdum; - ten minste een in een ruimte op te stellen verwarmingselement, zoals een radiator en/of een vloerverwarmingsleiding; 25. een op de aanvoerleiding aangesloten fluïdumstroom- insteleenheid voor het instellen van het debiet van het de aanvoerleiding binnenstromende fluïdum; - een op de aanvoerleiding en/of op de retourleiding aangesloten warmtemeter; 30. een op de fluïdumstroom-insteleenheid aangesloten besturingseenheid welke is ingericht voor sturen van het vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum; waarbij de besturingseenheid tevens is aangesloten op de warmtemeter en de besturingseenheid is ingericht voor het afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid.

17. Systeem volgens conclusie 16, waarbij de warmtemeter van het verrekeningstype is en is ingericht voor het bepalen van het vermogen van het door leiding gestuurde fluïdum en het afgeven van een indicatie van de over een bepaalde periode geleverde warmte.

18. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de fluïdumstroominsteleenheid een regelklep omvat.

19. Systeem volgen conclusie 18, waarin de fluïdumstroominsteleenheid tevens een circulatiepomp met instelbaar pompdebiet omvat, waarbij het pompdebiet 15 afhankelijk van het door de warmtemeter bepaalde vermogen door de besturingseenheid aanstuurbaar is.

20. Systeem volgens een van de conclusies 16-19, waarbij het verwarmingssysteem een stadsverwarmingsysteem is.

21. Systeem volgens een van de conclusies 16-20, 20 waarbij het verwarmingssysteem een vloerverwarmingssysteem is.

22. Systeem volgens conclusie 21, waarbij de fluïdumstroominsteleenheid een aanstuurbare drie-wegregelklep voor het instellen van de temperatuur van het naar de 25 verwarmingselementen te sturen fluïdum en een aanstuurbare circulatiepomp voor het instellen van het debiet van het naar de verwarmingselementen te sturen fluïdum omvat.

23. Systeem volgens een van de conclusies 16-22, waarbij het verwarmingssysteem een gemeenschappelijk centraal 30 verwarmingssysteem is.

24. Systeem volgens conclusie 16, voorzien van een inrichting volgens een van de conclusies 1-15.

25. Werkwijze voor het verwarmen van een of meer ruimtes in een gebouw met een verwarmingssysteem omvattende ten minste een aanvoerleiding en ten minste een retourleiding, een fluïdumstroom-insteleenheid voor het 5 instellen van het debiet van het de aanvoerleiding binnenstromende fluïdum, en een warmtemeter voor het meten van vermogen van de fluïdumstroom in de aanvoerleiding, de werkwijze de stappen omvattende van: - het aansluiten van een besturingseenheid op de 10 warmtemeter; - het met de warmtemeter bepalen van het vermogen van het door de aanvoerleiding stromende fluïdum; - het afhankelijk van het bepaalde vermogen door de besturingseenheid besturen van de fluïdum-stroom- 15 insteleenheid voor instellen van het vermogen van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum.

26. Werkwijze volgens conclusie 25, waarin de warmtemeter een bestaande warmtemeter van het verrekeningstype is.

27. Werkwijze volgens conclusie 25 of 26, omvattende het met een luchttemperatuursensor meten van de luchttemperatuur in een of meer van de ruimtes, het verzenden van een voor de gemeten luchttemperatuur representatief signaal naar de besturingseenheid en het op basis van de gemeten 25 luchttemperatuur, de gewenste luchttemperatuur en het gemeten vermogen besturen van de fluïdumstroom-insteleenheid.

28. Werkwijze volgens een van de conclusies 16-27, omvattende het door de besturingseenheid gedurende een bepaald tijdsinterval, bijvoorbeeld de nachtperiode laten 30 verlagen van de aanvoertemperatuur en het na afloop van het genoemde tijdsinterval laten verhogen van de aanvoertemperatuur afhankelijk van de lengte van het tijdsinterval en het uit het gemeten vermogen bepaalde energieniveau van het door de fluïdumstroom-insteleenheid doorgelaten fluïdum.

29. Werkwijze volgens conclusie 28, omvattende het aansturen van een drie-wegregelklep van de 5 fluïdumstroominsteleenheid voor het instellen van de temperatuur van het naar de verwarmingselementen gestuurde fluïdum en het aansturen van een circulatiepomp van de fluïdumstroominsteleenheid voor het instellen van het debiet van het naar de verwarmingselementen gestuurde fluïdum.