DE19525887C2 - Verfahren zur Anpassung des hydraulischen Leistungsfeldes eines Kreiselpumpenaggregates an die Erfordernisse einer Heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Adaption der Regelkennlinie eines drehzahlgeregelten Kreiselpumpenaggregates an die Erfordernisse einer Heizungsanlage.

Moderne Heizungsumwälzpumpen sind mit Drehzahlstellern ausgestattet, so daß deren Drehzahl in weiten Bereichen steuerbar ist. Derartige Kreiselpumpenaggre­ gate decken aufgrund der steuerbaren Drehzahl und somit auch Leistungsvarianz mehrere Baugrößen herkömmlicher Pumpenbaureihen ab.

Zwar ermöglichen derartige drehzahlsteuerbare Kreiselpumpenaggregate eine individuelle Anpassung des hydraulischen Leistungsfeldes an die Erfordernisse einer Heizungsanlage, doch geben sich dabei in der Praxis häufig Probleme dahin­ gehend, daß bei Inbetriebnahme nach dem Einbau der Pumpe das Leistungsfeld nicht in angemessener Weise angepaßt wird, aus Angst, daß das Pumpenaggregat bei Vollast der Heizung nicht mehr die erforderliche Wassermenge fördert. Dann jedoch läuft das Pumpenaggregat energetisch ungünstig mit zu hoher Leistung. Neben dem damit verbundenen unnötig hohen Energieaufwand führt dies häufig noch dazu, daß aufgrund des zu hohen Förderdruckes (Förderhöhe) erhöhte Re­ gelabweichungen der Raumtemperatur und auch Strömungsgeräusche in der Heizungsanlage auftreten.

Andererseits ist die maximal erforderliche Fördermenge der Anlage nicht bekannt. Die maximal erforderliche Förderhöhe wird zwar rechnerisch ermittelt, jedoch nur um bei der Dimensionierung der Pumpe auf der sicheren Seite zu liegen. Die dabei ermittelten Werte übersteigen die praktisch erforderlichen Betriebswerte erheblich. Andererseits können diese Werte beim Einbau der Pumpe kurzfristig nicht er­ mittelt werden. Denn die maximale Heizleistung wird nur in einem sehr kalten Winter und dann in der Regel auch nur nachts erforderlich.

Aus DE 40 06 186 A1 ist bereits ein Verfahren zur Adaption der Regelkennlinie eines drehzahlgeregelten Kreiselpumpenaggregates an eine Heizungsanlage unter dem Gesichtspunkt der Leistungsminimierung der Pumpe bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst in meßtechnisch aufwendiger Weise eine Sonde in Abhängigkeit der Pumpenleistung und entsprechend der sich daraus ergebenen Strömungsgeschwindigkeit kalibriert, wobei in Stufen mehrere Werte aufgenom­ men werden, um eine Kennlinie erzeugen zu können, durch die alle von der Sonde gelieferten Meßwerte verlaufen. Nach diesem Kalibriervorgang wird die Regel­ kennlinie auf die sich bei 100% Leistung der Pumpe ergebene Rohrnetzkennlinie festgelegt. Wenn die Heizungsanlage durch Systemänderung auf eine niedrigere Rohrnetzkennlinie fällt, wird die Regelkennlinie an diese niedrigere Rohrnetzkenn­ linie angepaßt. Gegebenenfalls wird ein Erhöhungszuschlag von beispeilsweise 5% zugeschlagen, um eine Über- bzw. Unterversorgung der Verbraucher zu vermei­ den.

Dieses bekannte Verfahren ist nicht nur meßtechnisch sehr aufwendig und fehler­ anfällig, da hierzu eine spezielle Sonde in den Strömungsweg der Förderleitung eingeführt werden muß, sondern auch rechnerisch aufwendig, da innerhalb des Rechners anhand einer Vielzahl von Meßwerten nach Beendigung des Kalibrier­ vorganges eine Kennlinie durch alle Meßpunkte gelegt werden muß. Die Sonde besteht aus einem Heizelement und einem Termperaturfühler, wobei das Heizel­ ement an eine Konstantstromquelle anzuschließen ist. Derartige Meßanordungen sind erfahrungsgemäß empfindlich und nicht geeignet, über lange Zeit zuverlässig zu arbeiten. Auch wegen des Rechenaufwandes ist dieses Verfahren weniger geeignet für eine Langzeitadaption über mehrere Heizperioden hinweg, sondern eher für eine kurzfristige Adaption nach Inbetriebnahme der Anlage.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selbsttätigen Adaption der Regelkennlinie so auszubilden, daß mit apparativ gerin­ gem Aufwand auch über lange Zeit, zum Beispiel über mehrere Heizperioden, eine zweckmäßige Begrenzung des Leistungsfeldes erreicht wird, in dem die Regel­ kennlinie des Pumpenaggregates liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Ver­ fahren gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Pumpenaggregat zunächst in Betrieb gesetzt und der sich einstellende Betriebspunkt anhand elektrischer Größen des die Pumpe antreibenden Elektromotors ermittelt. In der Regel wird dies der Schnittpunkt der tatsächlichen oder einer gewählten Maximalkurve im H-Q-Dia­ gramm mit der derzeitigen Rohrnetzkennlinie sein. Sodann wird ein für die Rohr­ netzkennlinie in diesem Punkt charakteristischer Wert gespeichert. Dies kann die aktuelle Förderhöhe, die aktuelle Fördermenge oder bevorzugt der Parameter k dieser Rohrnetzkennlinie sein. Sodann wird in einem zweiten Verfahrensschritt nach einem vorgegebenen Zeitintervall der Betriebspunkt erneut ermittelt und wiederum ein für die Rohrnetzkennlinie in diesem Betriebspunkt charakteristischer Wert mit dem bereits gespeicherten Wert verglichen. Anhand dieses Vergleiches wird ermittelt, welcher Wert der flacheren Rohrnetzkennlinie entspricht, der entsprechende Wert wird in einem dritten Verfahrensschritt anstelle des bisher gespeicherten Wertes gespeichert. Die Verfahrensschritte 2 und 3 werden dann wiederholt und das Leistungsfeld wird in Abhängigkeit mindestens des zuletzt gespeicherten Wertes selbsttätig begrenzt. In einfachster Form wird die Begren­ zung derart erfolgen, daß sie jeweils nach dem dritten Verfahrensschritt in Abhän­ gigkeit des dann gespeicherten Wertes erfolgt, sie kann jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, wenn Zeitbetrachtungen mit einfließen sollen. In diesem Fall werden die zuvor gespeicherten Werte zweckmäßigerweise gespeichert bleiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht gegenüber dem eingangs aus DE 40 06 186 A1 bekannten Verfahren erhebliche Vereinfachungen vor. Ein erster wesentlicher Schritt zur Minimierung des apparativen Meßaufwandes liegt darin, daß auf ein gesondertes Meßelement, das beispielsweise die Geschwindigkeit des Fördermedi­ ums ermittelt, vollständig verzichtet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet ausschließlich unter Zugrundelegung der elektrischen Größen des die Pumpe antreibenden Elektromotors, benötigt also keine weiteren Einbauten im Strömungsweg der Pumpe. Die für die Betriebspunktbestimmung erforderlichen elektrischen Größen, dies sind in der Regel die Leistung und Drehzahl des Elektro­ motors, stehen bei modernen Pumpenaggregaten dieser Art in der Regel ohne weiteren oder zumindest ohne großen Bauaufwand zur Verfügung, da sie bei vorhandener Motorelektronik, um Beispiel einem vorgeschalteten Frequenzumfor­ mer, rein softwaremäßig abgeleitet werden können. Ein weiterer wesentlicher Unterschied gegenüber den bekannten Verfahren liegt darin, daß nicht mehrere Punkte zum Kalibrieren angefahren werden, sondern daß der Motor der Pumpe ohne jegliche Vorbereitungen angefahren wird. Da eine Begrenzung des Leistungs­ feldes noch nicht erfolgt ist, wird sich das Aggregat auf einen Wert einstellen, der den Schnittpunkt der natürlichen Maximalkurve und der aktuellen Rohrnetzkenn­ linie entspricht. Lediglich ein für die Rohrnetzkennlinie durch diesen Betriebs­ punkt charakteristischer Wert wird nun gespeichert. Es genügt, wenn die diesem Betriebspunkt zugeordnete Förderhöhe oder Fördermenge als Wert gespeichert wird, da keine rechnerische Nachbildung einer Kurve erfolgen muß, sondern lediglich dieser Betriebspunkt zur Auswertung benötigt wird. Wenn dann nach einem Zeitintervall eine erneute Meßung erfolgt, muß wiederum nur dieser weitere Betriebspunkt ermittelt und ein entsprechend charakteristischer Wert gespeichert und mit dem Vorgespeicherten verglichen werden. Der der flacheren Rohnetzkenn­ linie entsprechende charakteristische Wert bestimmt dann die Begrenzung des Leistungsfeldes. Es sind also stets nur zwei Werte abzuspeichern und rechnerisch miteinander zu verknüpfen, wonach der eine Wert aus dem Speicher gelöscht und anhand des anderen Wertes nach einer vorgegebenen Rechenregel das Leistungs­ feld begrenzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit geringste appara­ tive Anforderungen und ermöglicht es, auch über Langzeitintervalle, wie zum Beispiel fünf oder acht Jahre zuverlässig und selbsttätig das Leistungsfeld zu begrenzen, um die Regelkennlinie des drehzahlgeregelten Kreiselpumpenaggrega­ tes an die Erfordernisse der Heizungsanlage unter dem Gesichtspunkt der Lei­ stungsoptimierung anzupassen. Da die Regelkennlinie nicht unmittelbar festgelegt, sondern lediglich das Leistungsfeld begrenzt wird, können individuelle Regelungs­ varianten erhalten bleiben, also innerhalb des Leistungsfeldes und gegebenenfalls auch auf unterschiedliche Regelkennlinien gefahren werden.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die maxi­ male Förderleistung der Pumpe dann erforderlich ist, wenn die Thermostatventile der Anlage geöffnet sind, dann ist der hydraulische Widerstand innerhalb des Rohrnetzes minimal, d. h. die hydraulische Widerstandskennlinie und Rohrnetz­ kennlinie am flachsten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt im Abstand eines vorgegebenen Zeitintervalles die Rohrnetzkennlinie im jeweiligen Betriebs­ punkt, insbesondere den Parameter k der Rohrnetzkennlinie, der die Steigung derselben im jeweiligen Betriebspunkt angibt. Hiernach kann dann eine geeignete Anpassung des Leistungsfeldes erfolgen, indem die flachste Rohrnetzkennlinie die maximal erforderliche Förderhöhe und den maximalen Förderstrom (Fördermenge) bestimmt.

Die Anpassung kann beispielsweise so erfolgen, daß der maximale Sollwert für die Förderhöhe durch den Schnittpunkt der ermittel­ ten flachsten Rohrnetzkennlinie mit einer vorgegebenen Pumpen­ kennlinie gebildet wird. Diese Pumpenkennlinie ist entweder die natürliche Pumpenkennlinie, also die Pumpenkennlinie maximaler Leistung (Maximalkurve) oder aber eine darunter liegende ge­ wählte.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich im gesamten Leistungsfeld der Pumpe angewendet werden und erfolgt in ein­ fachster Form, indem als charakteristischer Wert für den jeweili­ gen Betriebspunkt der Parameter k der dazugehörigen Rohrnetz­ kennlinie verwendet wird, so kann die Pumpe in jedem beliebigen Punkt des Leistungsfeldes gefahren werden. Der Parameter k kann natürlich in einem Betriebspunkt nur annähernd bestimmt werden, indem die Rohrnetzkennlinien Parabelform haben und durch die Formel

Hv = Qⁿ.k

Hv = Förderhöhe
Q = Fördermenge
ⁿ = Exponent
k = Parameter
mathematisch angenähert werden und n vorzugsweise zu 2 ge­ wählt wird.

Wird hingegen das Pumpenaggregat zur Anwendung des Verfah­ rens auf einer vorgegebenen Pumpenkennlinie H(Q) gefahren, kann diese Pumpenkennlinie die Maximalkurve oder eine vor­ eingestellte darunter liegende sein. Als charakteristischer Wert des jeweiligen Betriebspunktes kann die Förderhöhe H, der För­ derstrom Q oder die Drehzahl n des Pumpenaggregates gespei­ chert werden, um den Punkt eindeutig festzulegen.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann anhand der Differenzen der Durchflußmengen in unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelt werden, ob die zu versorgende Hei­ zungsanlage ein Einrohr- oder ein Zweirohrsystem aufweist. Beim Einrohrsystem sind aufgrund der vorhandenen Bypassleitungen die Differenzen der Durchflußmengen in unterschiedlichen Betriebs­ punkten signifikant kleiner als bei Zweirohrsystemen. Die Er­ kenntnis, ob es sich um ein Einrohr- oder um ein Zweirohrsystem handelt, ist jedoch für die Begrenzung des Leistungsfeldes, ins­ besondere hinsichtlich der Förderhöhe wichtig, da beim Zweirohr­ system die maximale Förderhöhe höher ausgelegt werden muß, als sie der flachsten Rohrnetzkennlinie entspricht, um die Ventil­ autorität der Thermostatventile zu gewährleisten.

Während beim Einrohrsystem der Sollwert für die maximale För­ derhöhe (maximale Sollförderhöhe) auf die Förderhöhe begrenzt werden kann, die sich im Schnittpunkt der flachsten Rohrnetz­ kennlinie mit der Maximalkurve ergibt, wird beim Zweirohrsystem dieser Sollwert für die Förderhöhe Hmax um ΔH nach oben ver­ schoben, wobei dieser Betrag vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 m gewählt wird, um die Ventilautorität sicherzustellen. Das Lei­ stungsfeld wird zudem hinsichtlich des Sollwertes für den Förder­ strom Qmax auf den sich im Schnittpunkt der flachsten Rohrnetz­ kennlinie mit der Maximalkurve bzw. mit der um ΔH verschobe­ nen Maximalkurve ergebenen Wert begrenzt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das hydraulische Leistungsfeld des Kreiselpumpenaggregates selbsttätig an die Erfordernisse der jeweiligen Heizungsanlage angepaßt werden. Die Betriebspunktermittlung kann durch direkte Messung oder aber bevorzugt durch indirekte Bestimmung anhand von elektrischen Größen des Pumpenmotors erfolgen. Das Verfahren kann in Form eines eigenständigen Programmes jedem Kreiselpumpenaggregat mit Drehzahlsteller, das mit entsprechendem Mikroprozessor ausgestattet ist, implementiert werden.

Wenn die vorbeschriebene hydraulische Begrenzung des Leistungs­ feldes abgeschlossen ist - dieses Zeitintervall wird zweckmäßiger­ weise individuell vorgegeben -, also wenn die hydraulischen Kenn­ werte des Rohrnetzes durch die Pumpe indirekt ermittelt worden sind, wird die Pumpe bevorzugt auf einer Regelkurve gefahren, die durch den Schnittpunkt der flachsten Rohrnetzkennlinie bzw. beim Zweirohrsystem der um ΔH verschobenen flachsten Rohr­ netzkennlinie mit der Maximalkurve verläuft. Hierdurch wird einerseits sichergestellt, daß die zur Versorgung der Heizungs­ anlage erforderliche maximale Fördermenge bei maximaler För­ derhöhe gefördert wird, im übrigen eine weitere Leistungsreduzie­ rung im übrigen Kennfeld bewirkt.

Wenn dann die Pumpe auf einer Regelkurve gefahren wird, kann durch statische Auswertung der sich dann einstellenden Betriebs­ punkte eine weitere Systemoptimierung erfolgen. Während bei der vorbeschriebenen hydraulischen Leistungsbegrenzung das Rohrnetz durch die Pumpe quasi ausgemessen wurde, wird nunmehr beim Fahren auf der Regelkurve durch statistische Auswertung der Betriebspunkte der Wärmebedarf des Gebäudes ermittelt bzw. die Parameter, die für den Betrieb der Pumpe von Bedeutung sind. Um den Wärmebedarf des Gebäudes zu erfassen, ist in der Regel ein längeres Zeitintervall erforderlich als zur Ermittlung der flachsten Rohrnetzkennlinie. Zweckmäßigerweise wird sich die Meßwerterfassung über ein Jahr erstrecken, um mindestens eine Heizperiode zu erfassen. Dabei sollten drei Betriebspunkte pro Tag ermittelt werden, von denen dann ein Mittelwert gebildet wird, um etwaige Ausreißer durch Absenkung der Vorlauftempera­ tur in der Nacht - dann wird die Durchlaufmenge steigen, obwohl ein erhöhter Wärmebedarf tatsächlich nicht besteht - zu kompen­ sieren. Wenn dann diese über ein Jahr täglich ermittelten durch­ schnittlichen Betriebspunkte hinsichtlich der Durchflußmenge so liegen, daß sie maximal 70% von dem Sollwert für die maximale Durchflußmenge erreichen, dann bedeutet dies, daß die Pumpe überdimensioniert ist, die Regelkurve also abgesenkt werden kann. Man wird dann eine entsprechend niedrigere Regelkurve wählen, wobei die Begrenzung des Leistungsfeldes der Pumpe dann sofort angepaßt werden kann, da die flachste Rohrnetzkennlinie ja be­ reits bekannt ist. Der Sollwert für die maximale Förderhöhe und der Sollwert für die maximale Fördermenge wird dann auf den Wert festgelegt, der sich im Schnittpunkt der abgesenkten Regel­ kurve mit der flachsten Rohrnetzkennlinie ergibt.

Wenn die Auswertung der täglich ermittelten Betriebspunktmittel­ werte ergibt, daß eine größere Anzahl, beispielsweise 10% der ermittelten Mittelwerte der täglichen Betriebspunkte nahe dem Sollwert Qmax für den Förderstrom liegen, so kann es umgekehrt zweckmäßig sein, eine höhere Regelkurve zu wählen oder wenn dies nicht möglich ist, ein Pumpenaggregat größerer Leistung in die Heizungsanlage einzubauen.

Wenn über einen vergleichsweise langen Zeitraum (eine Heizungs­ periode oder mehr) die Betriebspunkte auf der Regelkurve in vergleichsweise kurzen Zeitabständen ermittelt und gespeichert werden, dann wird es in der Regel keine weiteren Daten zur Ermittlung einer möglichst günstigen Regelkurve bedürfen. Häufig wird jedoch die Speicherkapazität für eine solche Vielzahl von Betriebspunkten nicht ausgelegt sein. Dann ist es zweckmäßig, die Vorlauftemperatur in die Betrachtungen mit einzubeziehen und die Betriebspunktermittlung und Speicherung nur bei erhöhten Vorlauftemperaturen durchzuführen, da nur dann der Wärmebe­ darf der Heizungsanlage in die Grenzbereiche der Anlage kom­ men kann, jedenfalls bei den heute üblichen außentemperaturge­ führten Anlagen.

Sowohl bei der eingangs geschilderten Anpassung des Leistungs­ feldes als auch beim späteren Festlegen der Regelkurve sind Betriebspunkte in Zeitintervallen zu bestimmen und auszuwerten. Die hier zweckmäßigerweise gewählten Zeitintervalle sind in großen Bereichen variierbar, sie hängen zum einen davon ab, wie genau die Leistungsanpassung erfolgen soll und wieviel Speicher­ platz zur Verfügung steht, zum anderen davon, wie weit der Vor­ gang automatisiert, d. h. ohne manuelle Eingriffe erfolgen soll. So kann beispielsweise die Anpassung der Regelkurve, wenn die Auswertung der Betriebspunkte im November beginnt, schon nach vier Monaten abgeschlossen werden, wenn nämlich das Gebiet der kältesten Durchschnittstemperaturen durchfahren worden ist. Die Zeitintervalle sind also für den individuellen Anwendungsfall zu bestimmen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele (für ein Einrohr- und für ein Zweirohrsystem) beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines H-Q-Diagrammes die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Einrohrhei­ zungssystem und

Fig. 2 anhand von zwei H-Q-Diagrammen die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Zwei­ rohrheizungssystem.

In Fig. 1 ist der Betriebspunkt P1 im H-Q-Diagramm eingezeich­ net, der sich nach dem Einschalten des Pumpenaggregates beim ersten Betrieb ergibt. Dieser Betriebspunkt P1 wird durch den Schnittpunkt der Pumpenkennlinie H(Q) mit der Rohrnetzkenn­ linie Hv1 definiert. In diesem Betriebspunkt P1 fördert die Pumpe einen Förderstrom Q1 mit einer Förderhöhe H1. Es wird nunmehr (bei einem Einrohrheizungssystem) das Leistungsfeld dadurch begrenzt, daß eine maximale Sollförderhöhe Hmax1 gewählt wird, die der Förderhöhe im Punkt P1 entspricht. Sodann wird die Förderhöhe H1 gespeichert. Nach einem vorgegebenen Zeitinter­ vall, von beispielsweise vier Stunden, wird der Betriebspunkt erneut bestimmt. Er ergibt sich im Ausführungsbeispiel zu P2, also im Vergleich zum vorbestimmten Betriebspunkt P1 mit geringerer Förderhöhe H2, jedoch größerer Fördermenge Q2. Der Durch­ flußwiderstand der Heizungsanlage ist gesunken, die Thermostat­ ventile haben ihre Stellung in Richtung zur Öffnungsstellung verschoben. Es wird nun die Förderhöhe H2 mit der zuvor gespei­ cherten Förderhöhe H1 verglichen und ermittelt, welcher der beiden Betriebspunkte auf einer flacheren Rohrnetzkennlinie liegt. Da beide Betriebspunkte auf der Maximalkurve H(Q) liegen, ergibt sich die flachere Rohrnetzkennlinie unmittelbar anhand der Förderhöhe. Es handelt sich um die Rohrnetzkennlinie Hv2. Dem­ gemäß wird nun die Förderhöhe H2 anstelle der bisher gespei­ cherten Förderhöhe H1 gespeichert und der Sollwert für die maximale Förderhöhe auf Hmax2 festgelegt. Dieses Verfahren wird in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt, bis schließlich ein Betriebspunkt Pn erreicht ist, der die flachste Rohrnetzkenn­ linie repräsentiert. Diese Kennlinie ergibt sich, wenn sämtliche Thermostatventile vollständig geöffnet sind. Dieser Betriebspunkt kann sich möglicherweise erst nach Jahren oder während einer Nachtabschaltungsphase einstellen. Dann jedenfalls ist das hydrau­ lische Leistungsfeld der Pumpe durch die dann eingestellte maxi­ male Sollförderhöhe Hmaxn an die Erfordernisse der Heizungs­ anlage angepaßt.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Pumpe auf der Maximalkurve H(Q) gefahren worden. Statt der Maximal­ kurve H(Q) hätte die Pumpe auch auf einer voreingestellten darunterliegenden Pumpenkennlinie gefahren werden können, wenn anhand der vorherigen Berechnungen ersichtlich gewesen wäre, daß auch bei vorgewählter unter der Maximalkurve liegen­ der Pumpenkennlinie in jedem Fall eine ausreichende Förderlei­ stung zur Verfügung stehen wird. Wenn die Pumpe jedoch nicht auf der Maximalkurve H(Q), sondern innerhalb des Leistungs­ feldes an beliebigen Punkten betrieben wird, dann ist es erfor­ derlich, den Parameter k der jeweiligen Rohrnetzkennlinie im Betriebspunkt zu ermitteln, zu speichern und nachfolgend im nächsten Betriebspunkt erneut zu ermitteln und mit dem vorher gespeicherten Wert zu vergleichen.

Anhand der Fig. 2a und b ist das vorbeschriebene Verfahren für ein Zweirohrheizungssystem dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Betriebspunkte P1 und Pn in gesonder­ ten Diagrammen a und b dargestellt. Das Anpassungsverfahren unterscheidet sich von dem anhand von Fig. 1 erläuterten lediglich dadurch, daß beim erneuten Festsetzen der maximalen Sollför­ derhöhe Hmax2, 3, . . . n dies nicht anhand des aktuellen Betriebs­ punktes Pn auf der flachsten Rohrnetzkennlinie Hvn erfolgt, sondern daß die dadurch bestimmte Rohrnetzkennlinie Hvn um einen Betrag ΔH zu größeren Förderhöhen hin nach oben verschoben wird. Es ergibt sich dann eine Kennlinie Hvnx, der Schnittpunkt Pnx dieser Kennlinie Hvnx mit der Maximalkurve H(Q) ergibt dann den Wert für die maximale Sollförderhöhe Hvnx und Qmax. Dieser Zuschlag zur Förderhöhe, der sich durch das Verschieben um ΔH nach oben ergibt, und der im vorliegenden Beispiel 0,6 m beträgt, wird gewählt, um die Autorität der Ther­ mostatventile sicherzustellen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wie anhand von Fig. 2b durch die strichpunktierte Linie H' dargestellt ist, den Sollwert für die maximale Förderhöhe Hmaxn zu niedrigeren Förderströmen hin weiter zu begrenzen, um eine weitere Energiesparmöglichkeit zu nutzen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b ist die maximale Sollförderhöhe Hmaxn im Bereich zwischen 0 und Qn/2 durch H' ersetzt worden. H' steigt von ΔH kontinuierlich zu Hmaxn an.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß die Ermittlung, ob es sich bei der Heizungsanlage um ein Ein- oder Zweirohrsystem handelt, wesentlich länger dauert als das Zeitintervall zwischen zwei zu vergleichenden Betriebspunkte. Aus diesem Grund ist die maxi­ male Sollförderhöhe Hmax1 (Fig. 2a) ohne den Zuschlag ΔH.

Sinnvoll einsetzbar ist das vorbeschriebene Verfahren nur bei Einrohrsystemen, die mehrere getrennt gesteuerte Heizkreise aufweisen, wie beispielsweise bei Fußbodenheizungen.

Beschleunigt werden kann das vorbeschriebene Adaptionsverfahren dadurch, daß die Pumpendrehzahl gezielt abgesenkt wird.

Wenn nun das Leistungsfeld wie vorbeschrieben begrenzt worden ist, wird eine Regelkurve R gewählt, auf der die Pumpe gefahren wird, anderenfalls würde die Pumpe stets an den Grenzen des Leistungsfeldes laufen, was energetisch nicht sinnvoll ist. Um sicherzustellen, daß die Pumpe einerseits energetisch günstig, andererseits jedoch mit ausreichender Leistungsreserve betrieben wird, wird die Regelkurve R so gewählt, daß sie den Maximal­ punkt Pnx des Leistungsfeldes schneidet. In Fig. 2b sind beispiel­ haft drei Regelkurven R1, R2 und R3 dargestellt. Gemäß der dort ersichtlichen Begrenzung des Leistungsfeldes würde also die Pum­ pe auf der Regelkurve R2 gefahren.

Beim Betrieb der Pumpe auf dieser Regelkurve R2 wird nun in zeitlich vorgegebenen Abständen, z. B. alle acht Stunden, der jeweilige Betriebspunkt ermittelt und gespeichert. Von den drei täglich ermittelten Betriebspunkten wird ein Mittelwert gebildet, die Mittelwerte werden über ein Jahr gespeichert, so daß bei der, statistischen Auswertung dieser gespeicherten Mittelwerte minde­ stens eine Heizperiode erfaßt wird. Wenn sich ergibt, daß keiner der abgespeicherten Mittelwerte größer als 70% des Sollwertes Qmax für die maximale Fördermenge beträgt, dann wird die Pum­ pe offensichtlich mit überhöhter Leistung betrieben. Die Regel­ kurve ist dann entsprechend nach unten anzupassen, es wird also die nächst niedrigere Regelkurve R3 gewählt werden. Dann wird jedoch zusätzlich auch eine erneute Begrenzung des Leistungs­ feldes erfolgen, und zwar im Schnittpunkt der Regelkurve R3 mit der zuvor ermittelten flachsten Rohrnetzkennlinie Hvn bzw. im Schnittpunkt dieser Regelkurve mit der um ΔH verschobenen flachsten Rohrnetzkennlinie Hvnx.

Entsprechendes gilt für den umgekehrten Fall, wenn sich also herausstellt, daß beispielsweise 10% der gemittelten Betriebs­ punkte nahe dem Sollwert für die maximale Fördermenge Qmax liegen. Dann wird die nächst höhere Regelkurve R1 gewählt.

Claims (15)

1. Verfahren zur selbsttätigen Adaption der Regelkennlinie eines drehzahlgeregelten Kreiselpumpenaggregates an die Erfordernisse einer Heizungsanlage, dessen Betriebspunkt durch den Förderstrom Q und die Förderhöhe H bestimmt ist, mit folgenden Merkmalen:

• - Beim Betrieb des Pumpenaggregats wird in einem ersten Verfah­ rensschritt der Betriebspunkt (P1) anhand elektrischer Größen des die Pumpe antreibenden Elektromotors ermittelt und mindestens ein für die Rohrnetzkennlinie durch diesen Betriebspunkt (P1) charakteristischer Wert gespeichert.
• - In einem zweiten Verfahrensschritt wird nach einem Zeitintervall der Betriebspunkt (P2) erneut ermittelt und mindestens ein für die Rohrnetzkennlinie durch diesem Betriebspunkt (P2) charakteristi­ scher Wert mit dem gespeicherten Wert verglichen.
• - In einem dritten Verfahrensschritt wird der der flacheren Rohrnetzkennlinie entsprechende charakteristische Wert gespei­ chert.
• - Die Verfahrensschritte zwei und drei werden wiederholt und in Abhängigkeit mindestens des zuletzt gespeicherten Wertes wird das Leistungsfeld, in dem die Regelkennlinie liegt, begrenzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsfeld dadurch begrenzt wird, daß der maximale Soll­ wert Hmax für die Förderhöhe H durch den Schnittpunkt der flachsten Rohrnetzkennlinie mit einer vorgegebenen Pumpenkenn­ linie H(Q) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenaggregat auf einer vorgegebenen Pumpenkennlinie H(Q) gefahren wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Wert die För­ derhöhe H, der Förderstrom Q oder die Drehzahl n des Pumpen­ aggregats gespeichert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Wert für den jeweiligen Betriebspunkt der Parameter k der zugehörigen Rohrnetzkennlinie verwendet wird, wobei
wobei vorzugsweise n = 2 ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand der Differenzen der Durch­ flußmengen in unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelt wird, ob die zu versorgende Heizungsanlage ein Einrohr- oder ein Zweirohrsystem aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsfeld durch eine vor­ gegebene Maximalkurve begrenzt ist, und daß der Sollwert für die Förderhöhe Hmax und für den Förderstrom Qmax durch den Schnittpunkt der Maximalkurve mit der um den Betrag ΔH ver­ schobenen flachsten Rohrnetzkennlinie bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einrohrheizungssystemen der Betrag ΔH gleich Null gewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zweirohrsystemen der Betrag ΔH zwischen 0,4 und 0,8 m ge­ wählt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Pumpe zur Be­ schleunigung des Adaptionsverfahrens abgesenkt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe auf einer Regelkurve gefahren wird, auf der der Schnittpunkt der flachsten Rohrnetz­ kennlinie bzw. der um ΔH verschobenen flachsten Rohrnetzkenn­ linie mit der Maximalkurve liegt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der hydraulischen Anpassung des Leistungsfeldes an die Heizungsanlage die Betriebspunkte auf der Regelkurve in vorbestimmten Zeitabstän­ den ermittelt und gespeichert werden, daß dann eine quantitative Auswertung der Betriebspunkte erfolgt, mit deren Hilfe die Regel­ kurve korrigiert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Zeitraum von etwa einem Jahr täglich mindestens drei Betriebspunkte ermittelt werden, deren Mittelwert gebildet wird und daß anhand der täglichen Mittelwerte eine Korrektur der Regelkurve erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn keiner dar täglichen Mittelwerte größer als 70% des Sollwertes Qmax für die maxima­ le Fördermenge erreicht, die Regelkurve durch eine darunter­ liegende Regelkurve ersetzt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Leistungsfeld auf den Sollwert Hmax für die maximale Förderhöhe und den Sollwert Qmax für die maximale Fördermenge begrenzt wird, der sich im Schnitt­ punkt der korrigierten Regelkurve mit der bei der hydraulischen Anpassung des Leistungsfeldes ermittelten flachsten Rohrnetz­ kennlinie ergibt.