DE3537271C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung, nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Eine derartige Steuerschaltung ist in der DE-OS 34 04 091 beschrieben.

Bei üblichen Steuerschaltungen für Heizungsanlagen wird mittels des Heizkurvenstellers eine Heizkurve für eine bestimmte Heizungsanlage eingestellt. Diese legt fest, bei welcher Außentemperatur welche Betriebstemperatur (Vorlauf- oder Rücklauftemperatur) im Heizkreis erreicht werden muß, um die notwendige Raumheizung zu erreichen. Bei einer Anlage mit kleineren wärmeabstrahlenden Flä­ chen, wie beispielweise einer Radiatorheizung, muß die Betriebstemperatur höher sein als bei einer Anlage mit größeren wärmeabstrahlenden Flächen, wie beispielsweise einer Fußbodenheizung. Die jeweilige Heizkurve wird nach der Installation der Heizungsanlage einmal eingestellt. Sie soll dann nicht mehr verstellt werden.

Übliche Steuerschaltungen weisen auch einen Raumtempera­ tursteller auf. Mit diesem läßt sich die Betriebstempera­ tur vom Benutzer erhöhen oder absenken, wenn er eine stärkere bzw. schwächere Raumheizung wünscht. Die Heizkurve wird dabei parallel verschoben. Dies bedeutet, daß die Betriebstemperatur unabhängig von der jeweiligen Außen­ temperatur und der eingestellten Heizkurve um einen bestimmten Betrag erhöht bzw. erniedrigt wird. Daraus ergibt sich, daß beispielsweise ein Höherstellen der Betriebstemperatur um einen bestimmten Betrag bei einer höheren Vorlauftemperatur eine geringere Erhöhung der Raumtemperatur zur Folge hat als bei einer niedrigeren Betriebstemperatur. Verändert man beispielsweise bei einer Fußbodenheizung die Betriebstemperatur um einen bestimmten Betrag, so wird sich genügend genau die Raum­ temperatur um den gleichen Betrag ändern. Bei Radiatoren­ heizungen mit entsprechend hohen Vorlauftemperaturen dagegen muß für eine gewünschte Raumtemperaturänderung die Betriebstemperatur wesentlich stärker geändert werden. Soll beispielsweise eine Raumtemperaturänderung um 1 K erreicht werden, so ist eine Vorlauftemperaturänderung um etwa 2,5 K nötig. Der Benutzer kann also eine gewünschte Raumtemperatur kaum exakt einstellen und an einer Skala ablesen. Er müßte hierfür die Heizkurve und die Außentemperatur ermitteln.

Um zu ereichen, daß dann, wenn der Benutzer am Raum­ temperatursteller eine gewünschte Raumtemperaturänderung einstellt, sich auch tatsächlich diese Raumtemperatur­ änderung unabhängig von der jeweiligen Heizkurve und der jeweiligen Außentemperatur ergibt, ist in der DE-OS 34 04 091 eine Anpassungschaltung vorgesehen, die bei einem postivien Korrekturwert und niedrigerer Betriebs­ temperatur die Heizkurve weniger anhebt als bei einer höheren Betriebstemperatur und die bei einem negativen Korrekturwert und niedrigerer Betriebstemperatur die Heizkurve weniger absenkt als bei einer höheren Betriebs­ temperatur. Es kann dann der Raumtemperatursteller mit einer Temperaturskala versehen werden, die sich auf die Raumtemperatur bezieht. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Steuerschaltung sowohl bei Hochtemp­ peratur-Heizungsanlagen, wie beispielsweise Radiator- Heizungen als auch bei Niedertemperatur-Heizungsanlagen, wie beispielsweise Fußbodenheizungen, verwendet werden kann.

Bei der Steuerschaltung nach der DE-OS 34 04 091 wird der Verstärkungsfaktor der Anpassungsschaltung von der Vorlauftemperatur oder der Rücklauftemperatur gesteuert. Dies bedeutet, daß ein entsprechendes Signal zur Ver­ fügung stehen muß. Hiervon kann nicht ohne weiteres aus­ gegangen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, in der ein Ausgangs­ steuersignal erzeugt wird, das weder die Vorlauftemperatur noch die Rücklauftemperatur beinhaltet und in dem dennoch eine Verstellung des Raumtemperaturstellers so korrigiert enthalten ist, daß sich trotz unterschiedlicher Heiz­ kurven und unterschiedlicher Außentemperaturen durch eine bestimmte Verstellung des Raumtemperaturstellers die der bestimmten Verstellung entsprechende Raumtemperaturänderung ergibt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuerschal­ tung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Eingangsschaltung ist damit eine separate Baugruppe, deren Ausgangssteuersignal sich an einen Eingang einer Folgesteuerschaltung legen läßt, welche die Betriebs­ temperatur unabhängig von diesem Eingang erfaßt und steuert. Solche Folgesteuerschaltungen arbeiten beispiels­ weise mit einem Mikroprozessor. An den genannten Eingang der Folgesteuerschaltung lassen sich also je nach Anlagen­ ausrüstung wahlweise die genannte Eingangsschaltung oder auch andere Eingangsschaltungen legen, die beispielsweise nur die Raumtemperatur erfassen. Änderungen hinsichtlich der Verarbeitung der Betriebstemperatur sind dabei nicht nötig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung einer Heizungsanlage,

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Schaltung nach Fig. 1, aus dem sich die Ausgangssignalspan­ nungen ergeben und

Fig. 3 den Verlauf der Ausgangssignalspannung in Abhängigkeit von der Außentemperatur in ein­ zelnen Heizkurven.

Die Steuerschaltung weist eine Eingangsschaltung 1 und eine Folgesteuerschaltung 2 auf. Die Eingangsschaltung 1 ist mit einem Ausgangssteuersignalanschluß 3 an die Folgesteuerschaltung 2 gelegt. Das Ausgangssteuersignal U 1 ist an die Folgesteuerschaltung 2 angepaßt, die an dem betreffenden Eingang ein Signal, beispielsweise zwischen 0 V und 4 V verarbeitet. Die Folgesteuerschaltung 2 weist eine Mikroprozessorsteuerung 4 auf, die auch die Rück­ lauftemperatur TR des Heizkreises verarbeitet und ein Schaltsignal an einen Heizungsschalter 5 gibt.

Die Eingangsschaltung 1 weist einen Außentemperatur­ fühler 6 auf, dessen Ausgangsspannung beispielsweise bei -20°C bei 7 V und bei +20°C bei 3 V liegt. Dem Außen­ temperaturfühler 6 ist eine Spannungsbegrenzerschaltung 7 nachgeschaltet, die einen Operationsverstärker 8 und eine Diode 9 aufweist. Dadurch wird die Spannung U 2 am Ausgang der Schaltung 7 auch für Temperaturen über 20°C auf 3 V begrenzt. Die Ausgangsspannung U 2 liegt an einem Heiz­ kurvensteller 10, der ein Potentiometer 11 aufweist, das einerseits an der Ausgangsspannung U 2 und andererseits an der konstanten Spannung U 3 von beispielsweise 3 V, eines Spannungsteilers 12 liegt. Mit dem Potentiometer 11 wird die Spannung U 4 abgegriffen. Diese liegt also im Beispielsfalle ebenfalls zwischen 3 V und 7 V je nach der Einstellung des Potentiometers 11 und der Spannung U 2.

Die Spannung U 4 ist einerseits über einen Widerstand 13 an den invertierten Eingang eines als Vergleicher arbeitenden Operationsverstärkers 14 gelegt, der über einen Widerstand 15 rückgekoppelt ist. Am Ausgang des Operationsverstärkers 14 steht das Ausgangssteuersignal U 1 an.

Die Eingangsschaltung 1 weist weiterhin einen Raumtemperatursteller 17 auf. Dieser liegt über einen Widerstand 18 an einer konstanten Spannung. Am Abgriff zwischen dem Raumtemperatursteller 17 und dem Widerstand 18 stellt sich eine Spannung U 5 ein, die im Beispielsfalle bei 3,5 V liegt. Die Spannung U 5 ist an eine Anpassungsschaltung 19 gelegt. Sie liegt über einen Widerstand 20 am invertierenden Ein­ gang eines stromgesteuerten Operationsverstärkers 21. Ein solcher Operationsverstärker ist aus dem Datenblatt der Fa. Valvo "Operational Transconductance Amplitiers" Juni 1983 S. 233- 236 zu entnehmen. Am nichtinvertierenden Eingang des stromgesteuerten Operationsverstärkers 21 liegt über einen Spannungsteiler 22 eine konstante Spannung von im Beispielsfalle 3,5 V. Zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 21 liegt ein Widerstand 23. Der stromgesteuerte Operationsverstärker 21 ist durch einen über einen Widerstand 24 aus der Spannung U 4 abge­ leiteten Strom so gesteuert, daß sein Verstärkungsfaktor zwischen 1 und 3 liegt. Parallel zum nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 21 und seinem Ausgang ist ein Widerstand 25 geschaltet. Am Ausgang der Anpas­ sungsschaltung 19 liegt damit eine Spannung U 6, die im Beispielsfalle 3,5 V beträgt.

Da die beschriebene Eingangsschaltung im interessierenden Bereich linear arbeitet, lassen sich aus Fig. 2 die Werte der Ausgangssteuerspannung U 1 aus den Spannungen U 4 und U 6 ermitteln. In Fig. 2 ist dies für einige charakteristische Fälle dargestellt. Die Spannung U 4 schwankt zischen 3 V und 7 V je nach der Außentemperatur und der Ein­ stellung des Potentiometers 11. Die Spannung U 6 hängt von der Spannung U 5 und der Spannung U 4 ab. Die Linien a, b und c in Fig. 2 zeigen, daß bei der Mittelstellung des Potentiometers 11 und einer Außentemperatur von -20°C (Linie a) die Span­ nung U 1 2 V beträgt. Bei einer Außentemperatur von 0°C beträgt in diesem Falle (Linie b) die Spannung U 1 3 V. Bei einer Außentemperatur von +20°C beträgt die Span­ nung U 1 4 V (Linie c).

Die Kennlinien a und c stellen sich nicht nur bei Mittelstellung des Potentiometers 11 und den genannten Außentemperaturen ein, sondern auch bei Linksanschlag des Potentiometers 11 und einer Außen­ temperatur von 0°C (Kennlinien a) bzw. bei einer Außentemperatur von +20°C (Kennlinie c).

Wird das Potentiometer 11 aus der beschriebenen Mittel­ verstellung verstellt, beispielsweise zum Linksanschlag, dann beträgt die Spannung U 4 bei einer Außentemperatur von -20°C 7 V. Daraus folgt ein Verstärkungsfaktor von 3 für den Operationsverstärker 21. Die Spannung U 6 beträgt bei Temperaturgleichheit nach wie vor 3,5 V, woraus sich eine Spannung U 1 von 0 V ergibt (vgl. Kennlinie d).

In Fig. 3 sind die charakteristischen Werte der Span­ nungen U 1 aus Fig. 2 in Abhängigkeit von der Außen­ temperatur TA übertragen. Die Mittelstellung des Po­ tentiometers 11 ergibt dabei die Heizkurve M. Entsprechend ist die sich beim Linksanschlag des Potentiometers 11 einstellende Heizkurve L gezeigt.

In Fig. 3 zeigt die Linie A die durch die Begrenzungs­ schaltung 7 erreichte Heizungsminimalbegrenzung. Es ist dadurch im Vergleich mit der neben der Spannung U 1 auf­ gezeichneten Skala der Rücklauftemperaturen ersichtlich, daß ab einer gewissen Höhe der Außentemperaur ene ein­ gestellte Minimaltemperatur im Bereich A erhalten bleibt. Ein Betrieb der Heizung bei niedrigen Rücklauf­ temperaturen hinsichtlich zulässiger Kondensatwerte wäre sehr ungünstig.

Die genannten Zahlenbeispiele dienen der Verdeutlichung der Funktionsweise. Selbstverständlich können auch an­ dere Spannungen gewählt werden.

Der Raumtemperatursteller 17 muß nicht ein nur manuell verstellbares Aggregat sein. Er kann zusätzlich auch wahlweise zeitgesteuert sein, so daß er der program­ mierbaren Nachtabsenkung der Betriebstemperatur dienen kann.

Claims (6)

1. Steuerschaltung, die die Temperatur des Wärmeträgers (TR) einer Heizungsanlage außentemperaturabhängig steuert und die eine eine Anpassungsschaltung (19) aufwei­ sende Eingangsschaltung (1) aufweist, deren Ausgangs­ steuersignal (U 1) an eine die Temperatur des Wärmeträgers (TR) er­ fassende und die Heizleistung steuernde Folgesteuerschal­ tung (2) gelegt ist, wobei die Eingangsschaltung (1) ei­ nen Außentemperaturfühler (6), (16), einen Raumtemperatursteller (17) und einen Heizkur­ vensteller (10) umfaßt und wobei die dem Raumtemperatur­ steller (17) nachgeschaltete Anpassungsschaltung (19) so gesteuert ist, daß eine Verstellung des Sollwertes der Raumtemperatur um einen bestimmten Betrag zu einer stärke­ ren Änderung des Ausgangssteuersignals (U 1) führt und zwar einerseits bei einer steileren Heizkurve als bei ei­ ner flacheren Heizkurve und andererseits bei einer niedri­ geren Außentemperatur als bei einer höheren Außentempera­ tur, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsschaltung (19) den Betrag der Änderung des Ausgangssteuersignals (U 1) aus der Ausgangsspannung (U 4) des Heizkurven­ stellers (10) und der Spannung (U 5) aus Raumtemperaturstellglied (17, 18) bildet.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkurvensteller (10) von einem stromgesteuerten Operationsverstärker (21) gebildet ist, an dessen einen Eingang der Raumtemperaturfühler (16) und der Raumtemperatursteller (17) liegen und an dessen anderen Eingang eine Bezugsspannung liegt, wobei der Steuerstrom für den Operationsverstärker (21) von der Spannung (U 4) des Heizkurvenstellers (10) abgeleitet ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bezugsspannung über einen Widerstand (25) an den Ausgang des stromgesteuerten Operationsverstär­ kers (21) gelegt ist.

4. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Ausgangssteuerspannung (U 1) die Ausgangsspannung (U 4) des Heizkurvenstellers (10) und die Ausgangsspannung (U 6) der Anpassungsschaltung (19) an einen Vergleicher (14) gelegt sind.

5. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Heizkurvensteller (10) und den Außentemperaturfühler (6) eine Spannungsbegrenzungsschaltung (7) geschaltet ist.

6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkurven­ steller (10) ein Potentiometer (11) aufweist, das einer­ seits an einer konstanten Spannung (U 3) liegt und an dem andererseits der Außentemperaturfühler (6), gegebenenfalls über die Spannungsbegrenzungsschaltung (7) anliegt, wobei die Bezugsspannung (U 3) etwa gleich der niedrigsten Span­ nung des Außentemperaturfühlers (6) bzw. der Spannungs­ begrenzungssschaltung (7) ist.