DE4022935C1

DE4022935C1 - Regulating heating of single room, in hotel - using electronic control unit to operate electrically adjustable valves in hot water supply of respective radiators

Info

Publication number: DE4022935C1
Application number: DE4022935A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8741 Heustreu De Brueggemann
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1991-12-19
Anticipated expiration: 2010-07-20

Abstract

At least two heating bodies or radiators (2, 3) supplied by the hot water circulation (6) of a central heating system (7) heat the room (1). The radiators are controlled separately by an electrically adjustable valve (8, 9) in the hot water supply (4) and electronic equipment (10), with means of entering working data and requirements and sensors (17), in particular for the room temperature. The equipment (10) produces control signals for the valves. In the outlets of the radiators (5) there is an additional sensor (12, 13) which gives a signal depending on the temperature of the hot water leaving a radiator and which is used by the electronic equipment to set the valves. The equipment from the signals of at least two sensors forms a reference signal, setting the valves so that the hot water leaving the radiators corresponds in temperature with that of the reference signal and so is the same at all radiators. ADVANTAGE - Improvement in control of heating process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geregelten Beheizen eines einzelnen Raumes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for controlled heating of a single room according to the preamble of claim 1.

Ein solches Verfahren, das vorteilhaft anwendbar ist bei vielräumigen Gebäuden mit wechselnder Benutzung seiner Einzelräume, z. B. einem Hotel oder einem Verwaltungsgebäude, offenbart die DE-PS-31 21 596. Dabei stellt die Steuerelektronik eines Raumes, gemäß den von einer außerhalb des Raumes befindlichen, zentralen Steuereinheit oder den über räumliche Einrichtungen vorgegebenen Betriebsdaten, die Ventile zugeordneter Heizkörper in eine bestimmte Stellung. Daraufhin erwärmen die Heizkörper den Raum. Ein Sensor für die Raumtemperatur meldet den Grad der Erwärmung an die Steuerelektronik und diese ändert den Regelkreis schließend, die Stellung der Ventile. Das bekannte Verfahren ist zudem auch in der Lage, der zentralen Steuereinheit den Wärmebedarf einer Wohneinheit zu vermitteln und zu bewirken, daß die zentrale Warmwasserheizung die für den gemeldeten Wärmebedarf er forderliche Wärmemenge auch bereitstellt. Such a method, which can be used advantageously in the case of large-scale Buildings with changing use of its individual rooms, e.g. B. one Hotel or an administration building, discloses DE-PS-31 21 596. The control electronics of a room, according to that of one central control unit located outside the room or the operating data specified via spatial facilities, the Valves associated radiators in a certain position. Thereupon the radiators warm the room. A sensor for the room temperature reports the degree of heating to the control electronics and changes them closing the control loop, the position of the valves. The known The method is also able to control the central control unit To convey the heat requirement of a residential unit and to cause the central hot water heating for the reported heat demand also provides the required amount of heat.

Der Sensor der Steuerelektronik für die Raumtemperatur ist gewollt entfernt vom Heizkörper installiert, um möglichst viel Volumen des Raumes in den Regelkreis seiner Beheizung einzubeziehen. Dadurch ist der Regelkreis träge und wenig sensibel für Verhältnisse, die sich am oder in unmittelbarer Nähe des einzelnen Heizkörpers einstellen. Das kann als störend empfunden werden, beispielsweise wenn die Wirkung eines Heizkörpers vom Inventar (z. B. Möbel, Vorhänge etc.) beeinflußt ist, oder wenn ein Heizkörper neben weiteren Heizkörpern im gleichen Raum, z. B. installationsbedingt, weniger leistet.The sensor of the control electronics for the room temperature is wanted installed away from the radiator to get as much volume of the Include space in the control loop of its heating. This is the control loop is sluggish and less sensitive to conditions that change adjust on or in the immediate vicinity of the individual radiator. This can be perceived as annoying, for example if the effect of a radiator is influenced by the inventory (e.g. furniture, curtains, etc.) or if a radiator is in the same along with other radiators Space, e.g. B. due to installation, performs less.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das eingangs näher bezeichnete Verfahren so weiter zu entwickeln, daß die Steuerelektronik die Heiz- Situation des einzelnen Heizkörpers zu erkennen und in ihre Steuer abläufe einzubeziehen vermag.It is therefore an object of the invention to that which was initially described in greater detail To further develop processes in such a way that the control electronics Detect situation of each radiator and in their tax can include processes.

Die Aufgabe wird in erfinderischer Weise durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The task is done in an inventive way solved by the characterizing features of claim 1.

Der Zusatzsensor der Erfindung vermittelt durch sein Signal eine Information über das Verhalten eines einzelnen Heizkörpers an die Steuerelektronik. Die Steuerelektronik wertet die Information aus und beeinflußt entsprechend ihrer Programmierung die Stellung des Heizkörper-Ventiles und korrigiert diese erforderlichenfalls. Die sich dadurch ändernde Ventilöffnung verändert die Durchflußmenge des Heizwassers durch den Heizkörper. Davon abhängig ist die Heizleistung des Heizkörpers und letztlich die Temperatur des vom Heizkörper ab fließenden Heizwassers, die der Zusatzsensor anhand seines Signales wieder als Information an die Steuerelektronik vermittelt. Der vor stehend erläuterte Ablauf stellt einen sehr sensiblen Regelkreis bezogen auf den einzelnen Heizkörper dar. Der Regelkreis für den einzelnen Heizkörper wirkt parallel zum herkömmlichen, relativ trägen Regelkreis der Raumbeheizung, der die Wirkung aller Heizkörper ein beziehend, gemäß den Betriebsdaten der Steuerelektronik, den Ventilen eine Stellung vorgibt.The additional sensor of the invention conveys a through its signal Information about the behavior of a single radiator to the Control electronics. The control electronics evaluate the information and influences the position of the Radiator valves and corrects them if necessary. The changing valve opening changes the flow rate of the Heating water through the radiator. The heating output depends on this of the radiator and ultimately the temperature of the radiator flowing heating water, which the additional sensor based on its signal again conveyed to the control electronics as information. The before The procedure explained above represents a very sensitive control loop related to the individual radiator. The control loop for the single radiator acts parallel to the conventional, relatively sluggish Control loop of space heating, the effect of all radiators related, according to the operating data of the control electronics, the valves specifies a position.

Qualitative Erkenntnisse über das Verhalten eines Heizkörpers sind beispielsweise durch Vergleichen der Temperaturen von Heizwasser-Zulauf und Heizwasser-Rücklauf zu erlangen. Die Vorlauftemperatur eines Heizwasser-Kreislaufes ist anlagenbedingt und für alle Räume des Gebäudes einheitlich. Die Vorlauf-Temperatur entspricht im allgemeinen der Temperatur des Heizwasser-Zulaufes am Heizkörper. In der Steuer elektronik ist die Vorlauf-Temperatur entweder als anlagebedingte Größe durch Einprogrammieren bekannt oder über einen Sensor verfügbar. Die Temperatur des Heizwasser-Rücklaufes wird der Steuerelektronik vom Zusatzsensor gemeldet. Mit den qualitativen Erkenntnissen wird Kontinuität im Heizverhalten des einzelnen Heizkörpers erreichbar, da Störeinflüsse sofort registriert werden. Qualitative knowledge about the behavior of a radiator are for example by comparing the temperatures of the heating water supply and to obtain heating water return. The flow temperature of a The heating water circuit is system-specific and for all rooms in the Building uniform. The flow temperature generally corresponds the temperature of the heating water inlet on the radiator. In the tax electronics is the flow temperature either as plant-related Size known by programming or available via a sensor. The temperature of the heating water return is the control electronics reported by the additional sensor. With the qualitative knowledge Continuity in the heating behavior of the individual radiator achievable since disturbances are registered immediately.

Sofern man am einzelnen Heizkörper mittels geeigneter Meßmittel, wie z. B. Durchflußmesser, die Fließmenge des Heizwassers erfaßt, erlangt man mit Hilfe der Steuerelektronik, dem elektronisch stellbaren Ventil und dem Zusatzsensor die Möglichkeit, den einzelnen Heizkörper ent sprechend den Betriebsdaten leistungsbezogen zu steuern.If you are on the individual radiator using suitable measuring equipment, such as e.g. B. flow meter, the flow rate of the heating water is acquired one with the help of the control electronics, the electronically adjustable valve and the additional sensor the possibility of ent the individual radiator to control the operating data based on performance.

Bei üblichen Heizeinrichtungen eröffnet der Zusatzsensor den Vorteil, die örtliche Wirkung eines Heizkörpers hinsichtlich seiner Heiz- Intensität zu beeinflussen. So kann beispielsweise eine Außenventila tion dem Raum temporär Wärme entziehen. Der Zusatzsensor des nächst liegenden Heizkörpers meldet daraufhin infolge steigender Wärmeab strahlung ein Absinken der Temperatur des abfließenden Heizwassers und bewirkt über die Betriebsstellung ein Öffnen des Ventiles. Der Sensor für die Raumtemperatur, der ggf. für weitere Heizkörper zu ständig ist, hat die Steuerelektronik zu diesem Zeitpunkt noch nicht aktiviert.With conventional heating devices, the additional sensor offers the advantage of the local effect of a radiator with regard to its heating Influence intensity. For example, an outdoor valve extract temporary heat from the room. The additional sensor of the next lying radiator then reports due to increasing heat radiation a drop in the temperature of the outflowing heating water and causes the valve to open via the operating position. The Sensor for the room temperature, which if necessary for additional radiators control electronics is not yet at this time activated.

Mitunter ist ein Heizkörper durch Möbel oder Vorhänge mehr oder weniger verdeckt. In der unmittelbaren Umgebung dieses Heizkörpers wird die gewollte Raumtemperatur beim Aufheizen vorzeitig erreicht, was durch Annäherung der Temperatur des abfließenden Heizwassers an die Tempera tur des Heizwasser-Zulaufes erkennbar wird. Der Zusatzsensor wird über die Betriebsstellung den Heizwasserdurchfluß des Heizkörpers drosseln und dadurch einer örtlichen Überhitzung im Raum entgegenwirken. Sometimes a radiator through furniture or curtains is more or less covered. In the immediate vicinity of this radiator wanted room temperature reached prematurely when heating up what Approximation of the temperature of the outflowing heating water to the tempera of the heating water supply is recognizable. The additional sensor is over throttling the operating position of the heating water flow of the radiator and thereby counteract local overheating in the room.

In dem erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die Steuerelektronik aus den Signalen mehrerer Zusatzsensoren ein Referenzsignal und bewirkt ein Angleichen der Heizkörper an das Referenzsignal. Dabei nimmt das Referenzsignal bestimmbar eine im Bereich zwischen den Extremdaten der Zusatzsensoren liegende Größe an. Entspricht das Referenzsignal beispielsweise dem Signal des Zusatzsensors mit der höchsten Tempera tur, dann bewirkt die Steuerelektronik an den weiteren Heizkörpern ein zusätzliches Öffnen ihres Ventiles bis deren Zusatzsensor eine entsprechend erhöhte Temperatur signalisiert. Nach Abschluß des An gleichungsprozesses haben die Heizflächen der einzelnen Heizkörper insgesamt die gleiche hohe Temperatur. Eine solche Ausbildung des Referenzsignales kann sinnvoll sein, wenn man ein schnelles Aufheizen des Raumes bevorzugt. Bevorzugt man dagegen ein allmähliches Anheben der Raumtemperatur unter Vermeidung örtlicher Überhitzung, dann wird man eine Ausbildung des Referenzsignales auf einem niedrigeren Niveau bevorzugen, das im Extremfall dem Signal des Zusatzsensors mit der niedrigsten Temperatur entspricht. In diesem Fall werden die Ventile der weiteren Heizkörper individuell soweit gedrosselt, bis ihre Heizfläche bzw. das abfließende Heizwasser dem Niveau des niedrigeren Referenzsignales entsprechen. Das Niveau des Referenzsignales ist über die Steuerelektronik bestimmbar. The control electronics form in the method according to the invention a reference signal and causes the signals of several additional sensors an adjustment of the radiators to the reference signal. That takes Reference signal can be determined in the area between the extreme data of the additional sensors. Corresponds to the reference signal for example the signal of the additional sensor with the highest tempera the control electronics on the other radiators an additional opening of your valve until the additional sensor one correspondingly increased temperature is signaled. After completing the contract the heating surfaces of the individual radiators overall the same high temperature. Such training of the Reference signals can be useful if you are heating up quickly preferred of the room. However, a gradual lifting is preferred the room temperature while avoiding local overheating, then to train the reference signal at a lower level prefer that in extreme cases the signal of the additional sensor with the corresponds to the lowest temperature. In this case, the valves the other radiator individually throttled until their Heating surface or the outflowing heating water the level of the lower Correspond to reference signals. The level of the reference signal is can be determined via the control electronics.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit der zusätzlichen Ausbildung eines Referenzsignales hat den Vorteil, daß auch installationsseitige Unter schiede automatisch zu kompensieren sind. Installationsseitige Unter schiede sind unter anderem gegeben durch Heizkörper mit nicht über einstimmender Heizleistung, durch eine unregelmäßige Verteilung der Heizkörper im Raum oder auch durch unterschiedliche Entfernung der Heizkörper zur Heizzentrale.The inventive method with the additional training of a Reference signals have the advantage that sub-side installation must be compensated automatically. Installation side sub Differences are given, among other things, by radiators with no over matching heating output, through an irregular distribution of Radiators in the room or by different distance of the Radiator to the heating center.

Bei großen Räumen mit langer Aufheizzeit, z. B. Konferenzsaal, kann es zweckmäßig sein, die Zusatzsensoren erst nach Erreichen der vorherbe stimmten Raumtemperatur der Steuerelektronik zuzuschalten. In diesem Fall sind die Zusatzsensoren nur für die Erhaltung der Raumtemperatur zuständig, wogegen das Aufheizen des Raumes ungeregelt in kürzest möglicher Zeit erfolgen kann.In large rooms with a long heating time, e.g. B. conference hall, it can be useful, the additional sensors only after reaching the previous agreed to switch on the room temperature of the control electronics. In this The additional sensors are only for maintaining the room temperature responsible, whereas heating the room uncontrolled in the shortest possible time possible time.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is described below using a schematic representation explained in more detail.

Den Raum (1) eines nicht dargestellten Gebäudes beheizen zwei Heiz körper (2, 3). Jeder Heizkörper (2, 3) ist durch seinen Heizwasser- Zulauf (4) und seinen Heizwasser-Rücklauf (5) am Heizwasser-Kreislauf (6) der zentralen Warmwasserheizung (7) angeschlossen und wird über diesen Kreislauf (6) mit Heizwasser als Träger der Heizenergie ver sorgt. Ein motorisch angetriebenes, elektrisch stellbares Ventil (8, 9) im Heizwasser-Zulauf (4) stellt die Fließmenge des durch den Heizkörper (2, 3) fließenden Heizwassers ein und bestimmt dadurch dessen Heizleistung. Gesteuert wird das Ventil (8, 9) von der Steuer elektronik (10) des Raumes (1), mit der es durch ein Kabel (11) elektrisch verbunden ist. Ebenfalls durch ein Kabel (11) mit der Steuerelektronik (10) elektrisch verbunden ist ein Zusatzsensor (12, 13), der im Bereich des Heizwasser-Rücklaufes (5) angeordnet ist. Der Zusatzsensor (12, 13) übermittelt der Steuerelektronik (10) ein der Temperatur des abfließenden Wassers entsprechendes elektrisches Signal. Über Stellmittel (14), beispielsweise ein Tastenfeld, werden der Steuerelektronik (10) bestimmbare Betriebsdaten, z. B. die er wünschte Raumtemperatur, als Sollwert eingegeben. Weitere Betriebdaten, wie z. B. die Umschaltzeiten für einen Tag/Nacht-Betrieb oder die Vor lauf-Temperatur des Heizwassers, oder der Einfluß der Außentemperatur, die für alle Heizvorgänge im Gebäude gleichermaßen interessant sind, erhält die Steuerelektronik (10) über die Datenleitung (15) der zentralen Steuereinheit (16) des Gebäudes. Die Steuerelektronik (10) ist außerdem mit einem Sensor (17) für die Raumtemperatur verbunden.The room ( 1 ) of a building, not shown, heat two radiators ( 2 , 3 ). Each radiator ( 2 , 3 ) is connected through its heating water inlet ( 4 ) and its heating water return ( 5 ) to the heating water circuit ( 6 ) of the central hot water heater ( 7 ) and is connected via this circuit ( 6 ) with heating water as a carrier of heating energy. A motor-driven, electrically adjustable valve ( 8 , 9 ) in the heating water inlet ( 4 ) adjusts the flow rate of the heating water flowing through the heating element ( 2 , 3 ) and thereby determines its heating output. The valve ( 8 , 9 ) is controlled by the control electronics ( 10 ) of the room ( 1 ), with which it is electrically connected by a cable ( 11 ). An additional sensor ( 12 , 13 ), which is arranged in the area of the heating water return ( 5 ), is also electrically connected to the control electronics ( 10 ) by a cable ( 11 ). The additional sensor ( 12 , 13 ) transmits to the control electronics ( 10 ) an electrical signal corresponding to the temperature of the outflowing water. Using control means ( 14 ), for example a keypad, the control electronics ( 10 ) can be determined operating data, for. B. the desired room temperature, entered as the setpoint. Other operating data, such as B. the switching times for a day / night operation or the on-going temperature of the heating water, or the influence of the outside temperature, which are equally interesting for all heating processes in the building, receives the control electronics ( 10 ) via the data line ( 15 ) of the central Control unit ( 16 ) of the building. The control electronics ( 10 ) is also connected to a sensor ( 17 ) for the room temperature.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Raum (1) von beiden Heizkörpern (2, 3) trotz installationsbedingter Unterschiede gleich mäßig beheizt. In der Steuerelektronik (10) ist ein über die Stell mittel (14) eingegebener Sollwert für die gewünschte Raumtemperatur bekannt und ebenso ein durch die Steuereinheit (16) eingespeister Wert für die Vorlauftemperatur des Heizwassers im Heizwasser-Kreislauf (6). Die Steuerelektronik (10) wertet diese Betriebsdaten aus und bewirkt nach Vergleich mit der vom Sensor (17) gemeldeten tatsächlichen Raum temperatur an den Ventilen (8, 9) eine ihrem Programm entsprechende, bestimmte Stellung, wobei die Fließmenge des Heizwassers in beiden Heizkörpern gleich ist. Das im Heizkörper (2, 3) abgekühlte Heizwasser fließt an den Zusatzsensoren (12, 13) vorbei zurück in den Heizwasser kreislauf (6). Unter gleichen Verhältnissen an den Heizkörpern (2, 3) melden die Zusatzsensoren (12, 13) für das abfließende Heizwasser gleiche Temperaturen an die Steuerelektronik (10) und es besteht für diese kein Anlaß, die Stellung der Ventile (8, 9) zu verändern. Jedoch bewirkt die größere Entfernung des zweiten Heizkörpers (3) von der zentralen Warmwasserheizung (7) ein Abkühlen des zufließenden Heizwassers. Bei gleicher Stellung der Ventile (8, 9) hat der zweite Heizkörper (3) im Ergebnis eine gegenüber dem ersten Heizkörper (2) verringerte Heizleistung und sein Zusatzsensor (13) meldet eine entsprechend geringere Temperatur für das abfließende Heizwasser. Die Steuerelektronik (10) bewirkt daraufhin am entfernteren Heizkörper (3) ein weiteres Öffnen des Ventiles (9) und vergrößert damit die Fließmenge des Heizwassers. Die zusätzliche Öffnung des Ventiles (9) am zweiten Heizkörper (3) wird abhängig vom Signal deszugehörigen Zusatzsensors (13) solange gestellt, bis dessen Signal mit dem des Zusatzsensors (12) am ersten Heizkörper (2) übereinstimmt. Danach ist bei ansonsten vergleichbaren Einbauverhältnissen die Heizleistung an beiden Heizkörpern trotz unterschiedlicher Temperatur des zufließenden Heizwassers einheitlich.The inventive method, the room ( 1 ) of both radiators ( 2 , 3 ) is heated uniformly despite installation-related differences. In the control electronics ( 10 ) a setpoint entered via the control means ( 14 ) for the desired room temperature is known and also a value fed in by the control unit ( 16 ) for the flow temperature of the heating water in the heating water circuit ( 6 ). The control electronics ( 10 ) evaluates this operating data and, after comparison with the actual room temperature reported by the sensor ( 17 ) on the valves ( 8 , 9 ), a position corresponding to their program, the flow quantity of the heating water being the same in both radiators . The heating water cooled in the radiator ( 2 , 3 ) flows past the additional sensors ( 12 , 13 ) back into the heating water circuit ( 6 ). Under the same conditions on the radiators ( 2 , 3 ), the additional sensors ( 12 , 13 ) for the outflowing heating water report the same temperatures to the control electronics ( 10 ) and there is no reason for them to change the position of the valves ( 8 , 9 ) . However, the greater distance of the second radiator ( 3 ) from the central hot water heater ( 7 ) causes the inflowing heating water to cool down. If the valves ( 8 , 9 ) are in the same position, the second radiator ( 3 ) has a lower heating output than the first radiator ( 2 ) and its additional sensor ( 13 ) reports a correspondingly lower temperature for the outflowing heating water. The control electronics ( 10 ) then effects a further opening of the valve ( 9 ) on the more distant radiator ( 3 ) and thus increases the flow of the heating water. The additional opening of the valve ( 9 ) on the second radiator ( 3 ) is set depending on the signal of the associated additional sensor ( 13 ) until its signal matches that of the additional sensor ( 12 ) on the first radiator ( 2 ). Thereafter, with otherwise comparable installation conditions, the heating output on both radiators is uniform despite the different temperature of the inflowing heating water.

Bezugszeichenliste 01/90 Pt.List of reference symbols 01/90 Pt.

1 Raum
2 Heizkörper
3 Heizkörper
4 Heizwasser-Zulauf
5 Heizwasser-Rücklauf
6 Heizwasser-Kreislauf
7 Warmwasserheizung
8 Ventil
9 Ventil
10 Steuerelektronik
11 Kabel
12 Zusatzsensor
13 Zusatzsensor
14 Stellmittel
15 Datenleitung
16 Steuereinheit
17 Sensor für die Raumtemperatur 1 room
2 radiators
3 radiators
4 heating water inlet
5 heating water return
6 heating water circuit
7 hot water heating
8 valve
9 valve
10 control electronics
11 cables
12 additional sensor
13 additional sensor
14 actuators
15 data line
16 control unit
17 Sensor for the room temperature

Claims

1. Method for controlled heating of a single room ( 1 ),

- in which at least two radiators ( 2 , 3 ) connected to the heating water circuit ( 6 ) of a central hot water heater ( 7 ) heat the room ( 1 ),
- In which the individual radiator ( 2 , 3 ) from an in its heating water inlet ( 4 ) located, electrically adjustable valve ( 8 , 9 ) is controlled, and
- In which a control electronics ( 10 ) under the influence of actuating means ( 14 ) for entering definable operating data and sensors ( 17 ), in particular a sensor ( 17 ) for the room temperature, control signals for setting the valves ( 8 , 9 ) ,

characterized in that an additional sensor ( 12 , 13 ) located in the area of the heating water return ( 5 ) generates a signal on the individual heating element ( 2 , 3 ) depending on the temperature of the outflowing heating water with which the additional sensor ( 12 , 13 ) transmits the control electronics ( 10 ) act on the position of the valve ( 8 , 9 ), the control electronics ( 10 ) forming a reference signal in the range of these signals from the signals of at least two additional sensors ( 12 , 13 ) and they regulating the position of the valves ( 8 , 9 ) so that the temperature of the heating water flowing from the radiators ( 2 , 3 ) corresponds to the temperature of the reference signal and is therefore the same on all radiators ( 2 , 3 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that when changing the determinable operating data, the effect of an additional sensor ( 12 , 13 ) only starts when the control electronics ( 10 ) registers an at least approximate reaching of the changed operating data for the first time.