EP4522919A1

EP4522919A1 - Method for monitoring and/or controlling a heating system

Info

Publication number: EP4522919A1
Application number: EP23727927.8A
Authority: EP
Inventors: Martin Eckl
Original assignee: KSB SE and Co KGaA
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2025-03-19
Also published as: WO2023217752A1; CN119156506A; DE102022001628A1

Abstract

The invention relates to a method for monitoring and/or controlling a heating system, comprising a pipeline network with a variable system resistance and at least one heat source, which feeds a heating medium with a defined flow temperature into the pipeline network, and at least one circulation pump for circulating the heating medium within the pipeline network, with the method steps of determining the current flow and/or return temperature, determining the system resistance of the pipeline network, and calculating a correlation value between the current flow and/or return temperature and the current system resistance.

Description

Beschreibung Description

Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung einer Heizungsanlage Method for monitoring and/or controlling a heating system

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung einer Heizungsanlage, umfassend ein Rohrleitungsnetz mit variablem Anlagenwiderstand, wenigstens einer Wärmequelle, die ein Heizmedium mit definierter Vorlauftemperatur in das Rohrleitungsnetz einspeist, sowie wenigstens einer Umwälzpumpe zur Umwälzung des Heizmediums innerhalb des Rohrleitungsnetzes. The invention relates to a method for monitoring and/or controlling a heating system, comprising a pipeline network with variable system resistance, at least one heat source which feeds a heating medium with a defined flow temperature into the pipeline network, and at least one circulation pump for circulating the heating medium within the pipeline network.

Wohnräume oder sonstige Gebäude werden üblicherweise von einer Zentralheizung beheizt. Eine Wärmequelle, insbesondere ein Heizkessel, erwärmt das im Rohrleitungsnetz zirkulierende Medium auf eine spezifische Vorlauftemperatur, bevor es nach dem Durchströmen der mittels Thermostatventile steuerbaren Heizkörper über den Rücklauf zurück zur Wärmequelle gefördert wird. Für den Förderstrom sorgt eine Umwälzpumpe. Living rooms or other buildings are usually heated by central heating. A heat source, in particular a boiler, heats the medium circulating in the pipe network to a specific flow temperature before it is conveyed back to the heat source via the return line after flowing through the radiators that can be controlled using thermostatic valves. A circulation pump provides the flow.

Die Soll-Vorlauf- oder Rücklauftemperatur der Zentralheizung wird durch die Heizungssteuerung eingestellt, wobei sich in der Praxis eine Außentemperatur geführte Einstellung der Vorlauftemperatur bewährt hat. Die Heizungssteuerung empfängt typischerweise über ein Sensorsignal die aktuelle Außentemperatur, die als Indiz für den zu erwartenden Wärmebedarf der zu beheizenden Fläche dient. Die Soll-Vorgabe für die einzustellende Vorlauf- oder Rücklauftemperatur erhält die Heizungssteuerung durch eine hinterlegte Heizkurve, die in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters, hier der aktuellen Außentemperatur, die entsprechende Soll-Temperatur für den Vorlauf o- der Rücklauf vorgibt. Eine solche Heizkurve ist üblicherweise gebäudespezifisch und kann daher durch den Bediener der Anlage modifiziert werden, um die Temperatursteuerung bedarfsgerecht einstellen zu können. Unter anderem lässt sich sowohl die Steilheit der Heizkurve als auch optional ein möglicher Offset festlegen. Eine zu flach eingestellte Heizkurve führt dazu, dass das Gebäude bei geringen Temperaturen nicht ausreichend mit Wärme versorgt wird. Im Gegensatz dazu ist bei einer zu steil eingestellten Kurve die Versorgung des Gebäudes mit ausreichend Wärme zwar gesichert, allerdings steigt der Energieverbrauch aufgrund von Kessel- und Rohrleitungsverlusten unnötig stark an. The target flow or return temperature of the central heating is set by the heating control, whereby setting the flow temperature based on the outside temperature has proven successful in practice. The heating control typically receives the current outside temperature via a sensor signal, which serves as an indication of the expected heat requirement of the area to be heated. The heating control receives the target specification for the flow or return temperature to be set from a stored heating curve, which specifies the corresponding target temperature for the flow or return depending on at least one operating parameter, here the current outside temperature. Such a heating curve is usually building-specific and can therefore be modified by the operator of the system in order to be able to adjust the temperature control as required. Among other things, both the steepness of the heating curve and, optionally, a possible offset can be set. A heating curve that is set too flat means that the building is not supplied with sufficient heat at low temperatures. In contrast, if the curve is set too steep, the building is supplied with sufficient heat, but energy consumption increases unnecessarily due to boiler and pipe losses.

Auch bei einer perfekt auf die aktuelle Außentemperatur eingestellten Heizkurve ist davon auszugehen, dass dennoch unnötig Energie verbraucht wird, da das Signal der Außentemperatur nicht unmittelbar mit dem Heizbedarf korreliert. So ist der Wärmebedarf beispielsweise bei niedrigen Temperaturen jedoch starker Sonneneinstrahlung niedriger, als bei höheren Temperaturen und windiger bzw. bedeckter Wetterlage. Dazu können innere Wärme- und Kältequellen (elektrische Geräte, wie Bachkofen, Computer, usw., als auch größere Menschenmengen oder offene Fenster) den Bedarf weiter beeinflussen. Even if the heating curve is perfectly adjusted to the current outside temperature, it can be assumed that energy is still being consumed unnecessarily because the outside temperature signal does not directly correlate with the heating requirement. For example, the heat requirement is lower at low temperatures but with strong sunlight than at higher temperatures and windy or overcast weather conditions. Internal sources of heat and cold (electrical devices such as stoves, computers, etc., as well as larger crowds or open windows) can further influence demand.

Zusammenfassend ergeben sich also für die bisher angewendete Heizungsregelung auf Grundlage der Außentemperatur folgende zwei Schwachpunkte: In summary, there are two weak points for the previously used heating control based on the outside temperature:

- die Heizkurve ist gebäudespezifisch und wird meist zu steil eingestellt - the heating curve is building-specific and is usually set too steep

- aus der Außentemperatur lässt sich der Heizbedarf nur suboptimal ableiten - The heating requirement can only be derived suboptimally from the outside temperature

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dahingehend verbesserte Möglichkeit zur Steuerung der Temperatur des zirkulierenden Heizmediums aufzuzeigen, die die obenstehenden Nachteile zu überwinden weiß. The object of the present invention is to provide an improved option for controlling the temperature of the circulating heating medium, which overcomes the above-mentioned disadvantages.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche. Darüber hinaus wird die Erfindung auch durch eine Umwälzpumpe, Wärmequelle und/oder Heizungsanlage gemäß den Merkmalen der Ansprüche 15 bis 16 gelöst. According to the invention, this object is achieved by a method according to the features of claim 1. Advantageous versions of the process are the subject of the pending claims. In addition, the invention is also achieved by a circulation pump, heat source and/or heating system according to the features of claims 15 to 16.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zunächst die aktuelle Vor- und/oder Rücklauftemperatur des im Rohrleitungsnetz zirkulierenden Heizmediums bestimmt wird. Unter der Vorlautemperatur wird diejenige Temperatur verstanden, die das Heizmedium unmittelbar stromabwärts oder zumindest in der Nähe der Wärmequelle vor dem Durchströmen eines Wärmetauschers bzw. Heizkörpers aufweist. Als Rücklauftemperatur wird diejenige Temperatur des Heizmediums verstanden, die das Heizungsmedium aufweist, wenn es aus dem Rohrleitungsnetz zurück zur Wärmequelle strömt, also vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts der Wärmequelle hat. Die Ausgestaltung der Wärmequelle ist beliebig, exemplarisch kann diese einen Brenner, eine Brennwertheizung, eine Wärmepumpe, usw. umfassen. According to the invention, a method is proposed in which the current flow and/or return temperature of the heating medium circulating in the pipeline network is first determined. The preheating temperature is understood to be the temperature that the heating medium has immediately downstream or at least in the vicinity of the heat source before it flows through a heat exchanger or radiator. The return temperature is understood to be the temperature of the heating medium that the heating medium has when it flows from the pipe network back to the heat source, i.e. preferably immediately upstream of the heat source. The design of the heat source is arbitrary, for example it can include a burner, a condensing boiler, a heat pump, etc.

In Ergänzung zur Temperaturerfassung wird erfindungsgemäß der Anlagenwiderstand des Rohrleitungsnetzes bestimmt, bspw. gemessen oder anhand sonstiger Betriebsdaten berechnet oder geschätzt. Der Anlagenwiderstand des Rohrleitungsnetzes ist bei Heizkreisen mit integrierten Armaturen, wie beispielsweise Ventilen, insbesondere Thermostatventilen, dynamisch und setzt sich aus einem statischen und dynamischen Anteil zusammen. Der statische Anteil wird durch den Rohrleitungswiderstand des Rohrleitungsnetzes bestimmt. Der dynamische Anteil hängt von etwaigen Armaturstellungen, insbesondere Ventilstellungen innerhalb der Anlage ab, vorwiegend also vom Öffnungsgrad verbauter Ventile, insbesondere Thermostatventile der einzelnen Heizkörper oder sonstiger Wärmetauscher innerhalb der Anlage. Da der Öffnungsgrad der Ventile, insbesondere Thermostatventile charakteristisch für den aktuellen Wärmebedarf im jeweiligen Raum ist, lässt sich anhand des Anlagenwiderstandes, insbesondere des dynamischen Anteils, auf den aktuellen Wärmebedarf schlussfolgern. In addition to temperature detection, according to the invention, the system resistance of the pipeline network is determined, for example measured or calculated or estimated based on other operating data. The system resistance of the pipe network is dynamic in heating circuits with integrated fittings, such as valves, especially thermostatic valves, and is made up of a static and dynamic component. The static component is determined by the pipe resistance of the pipe network. The dynamic component depends on any fitting positions, in particular valve positions within the system, and primarily on the degree of opening of installed valves, in particular thermostat valves of the individual radiators or other heat exchangers within the system. Since the degree of opening of the valves, especially thermostatic valves, is characteristic of the current heat requirement in the respective room, conclusions can be drawn about the current heat requirement based on the system resistance, in particular the dynamic component.

Vom Erfinder wurde erkannt, dass eine gewisse Korrelation zwischen der Mediumtemperatur und dem Anlagenwiderstand existiert. Diese Erkenntnis ermöglicht es, durch Überwachung der beiden Werte festzustellen, ob die Heizungsanlage unter optimalen Bedingungen läuft, sprich ob die Anlage den erforderlichen Wärmebedarf erfüllen kann, gleichzeitig jedoch nicht unnötig Energie verbraucht. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, auf Grundlage der bestimmten Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur sowie des bestimmten Anlagenwiderstandes einen Korrelationswert zu ermitteln, der eine Bewertung der Betriebsbedingungen sowie Anlageneffizienz ermöglicht. Mit anderen Worten lässt sich mittels des Verfahrens bspw. Evaluieren, ob die aktuelle Regelung der Heizungsanlage, insbesondere der Wärmequelle, den aktuellen Heizungsbedarf abdecken kann, ohne jedoch unnötig Energie zu verbrauchen. Dies ermöglicht bspw. weitreichende Möglichkeiten zur Anlagensteuerung, bspw. lässt sich das Verfahren in Ergänzung zu einer außentemperaturgeführten Heizungsregelung einsetzen. Im Idealfall besteht sogar die Möglichkeit, auf die Außentemperatur als Führungsgröße zu verzichten, wodurch der Einsatz und die Installation eines Außentemperaturfühlers überflüssig wird. The inventor recognized that there is a certain correlation between the medium temperature and the system resistance. This knowledge makes it possible to determine whether the heating system is operating optimally by monitoring the two values Conditions are running, i.e. whether the system can meet the required heat requirements, but at the same time does not consume energy unnecessarily. According to the invention, it is therefore proposed to determine a correlation value based on the specific flow and/or return temperature as well as the specific system resistance, which enables an evaluation of the operating conditions and system efficiency. In other words, the method can be used to evaluate, for example, whether the current control of the heating system, in particular the heat source, can cover the current heating requirement without consuming energy unnecessarily. This enables, for example, extensive options for system control, for example the process can be used in addition to an outside temperature-controlled heating control. Ideally, it is even possible to forego the outside temperature as a reference variable, making the use and installation of an outside temperature sensor unnecessary.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Verfahren eine Bewertung der aktuellen Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur vorsieht, bspw. dahingehend, dass die aktuell eingestellte Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur zu hoch oder zu niedrig ist, um einen optimal effizienten Heizungsbetrieb zu gewährleisten. It can preferably be provided that the method provides an evaluation of the current flow and/or return temperature, for example to the effect that the currently set flow and/or return temperature is too high or too low in order to ensure optimally efficient heating operation.

Die Bestimmung der aktuellen Vorlauf- bzw. Rücklauftemperatur kann sensorisch erfolgen, d.h. durch wenigstens einen integrierten Sensor im entsprechenden Rohrleitungsabschnitt. Auch könnte ein in der Umwälzpumpe verbauter Sensor genutzt werden. Denkbar ist es ebenfalls, die Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur per Schätzalgorithmus zu ermitteln oder mittelbar auf Grundlage anderer Betriebsparameter zu berechnen. Der Schätzalgorithmus verwendet insbesondere Betriebsparameter der Pumpe, wie die aktuelle Pumpendrehzahl und/oder das Drehmoment des Pumpenantriebsaggregats, und wird demzufolge sinnvollerweise auf bzw. durch die Umwälzpumpe ausgeführt. The current flow or return temperature can be determined using sensors, i.e. by at least one integrated sensor in the corresponding pipe section. A sensor built into the circulation pump could also be used. It is also conceivable to determine the flow and/or return temperature using an estimation algorithm or to calculate them indirectly based on other operating parameters. The estimation algorithm uses in particular operating parameters of the pump, such as the current pump speed and/or the torque of the pump drive unit, and is therefore sensibly carried out on or by the circulation pump.

Der aktuelle Anlagenwiderstand könnte theoretisch messtechnisch erfasst werden. Bevorzugt ist jedoch eine Berechnung des Anlagenwiderstandes unter Verwendung des Förderstroms Q und/oder des hydraulischen Drucks des Heizmediums innerhalb der Anlage. Die letztgenannten Parameter liegen bspw. der Umwälzpumpe oder der Heizungssteuerung vor, so dass eine Berechnung des Anlagenwiderstands für den aktuellen Betriebspunkt möglich ist. Förderstrom und Förderhöhe der Pumpe lassen sich bspw. sensorisch ermitteln. Denkbar ist jedoch ebenfalls, dass auch diese Werte anhand anderer Betriebsparameter der Umwälzpumpe, bspw. der aktuellen Leistungsaufnahme und Drehzahl des Pumpenantriebs berechnet werden. Auch in diesem Fall ist die Verwendung eines Schätzalgorithmus zur Ermittlung von Förderstrom und Förderhöhe, restriktive Anlagenwiderstand denkbar. The current system resistance could theoretically be measured. However, it is preferred to calculate the system resistance using the flow rate Q and/or the hydraulic pressure of the heating medium within the Attachment. The latter parameters are available, for example, in the circulation pump or the heating control, so that a calculation of the system resistance for the current operating point is possible. The flow rate and delivery head of the pump can be determined using sensors, for example. However, it is also conceivable that these values are also calculated based on other operating parameters of the circulation pump, for example the current power consumption and speed of the pump drive. In this case too, the use of an estimation algorithm to determine the flow rate and head, restrictive system resistance is conceivable.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Korrelationswert durch das Verhältnis der aktuellen Vorlauf- oder Rücklauftemperatur zum aktuellen Anlagenwiderstand bestimmt. Sinnvoll ist in diesem Zusammenhang eine zeitkontinuierliche Ermittlung des Korrelationswertes. Der Korrelationswert könnte jedoch alternativ nur zu bestimmten Zeitabschnitten oder zyklisch wiederholend erfasst werden. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the correlation value is determined by the ratio of the current flow or return temperature to the current system resistance. In this context, it makes sense to determine the correlation value continuously. However, the correlation value could alternatively only be recorded at certain time periods or cyclically.

Sinnvollerweise wird der Korrelationswert laufend überwacht, um insbesondere zeitliche Änderungen feststellen zu können. Zeitliche Änderung treten insbesondere dann auf, wenn sich der Energiebedarf der zu beheizenden Räumlichkeiten oder aber der Betriebspunkt der Heizung ändert, Stichwort Nachtschaltung. Anhand dieser zeitlichen Entwicklung des Korrelationswertes kann festgestellt werden, ob die aktuelle Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur einen effizienten Anlagenbetrieb ermöglicht. It makes sense to continuously monitor the correlation value in order to be able to determine changes over time in particular. Temporal changes occur in particular when the energy requirement of the rooms to be heated or the operating point of the heating changes, keyword night switching. Based on this temporal development of the correlation value, it can be determined whether the current flow and/or return temperature enables efficient system operation.

Wie bereits im einleitenden Teil der Beschreibung ausgeführt wurde, kann die Wärmequelle bzw. die interne Temperaturregelung eine Heizkurve berücksichtigen, die in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters, insbesondere der Außentemperatur, eine Vorgabe zur Soll-Temperatur des Vorlaufs und/oder Rücklaufs macht. Ist dies der Fall, kann durch Auswertung des erfindungsgemäß ermittelten Korrelationswertes eine Bewertung der verwendeten Heizkurve angestellt werden. As already explained in the introductory part of the description, the heat source or the internal temperature control can take into account a heating curve which, depending on at least one parameter, in particular the outside temperature, sets a specification for the target temperature of the flow and/or return. If this is the case, an evaluation of the heating curve used can be made by evaluating the correlation value determined according to the invention.

Im Fall einer optimalen Heizkurve würde unter allen möglichen Betriebsbedingungen stets die ideale Vorlaut- oder Rücklauftemperatur eingestellt sein, die den aktuellen Heizbedarf abdeckt, jedoch nicht unnötig Energie verbraucht. Ist die Heizkurve jedoch zu steil eingestellt, d.h. die Vorlauftemperatur wäre für den aktuellen Heizbedarf zu hoch eingestellt, müssen die Thermostatventile den überschüssigen Wärmeeintrag wegdrosseln, wodurch der Anlagenwiderstand ansteigt. Das Verhältnis und damit der Korrelationswert zwischen Vorlauf/Rücklauftemperatur und Anlagenwiderstand ändert sich. In the case of an optimal heating curve, the ideal flow or return temperature would always be set under all possible operating conditions, which covers the current heating requirement but does not consume energy unnecessarily. However, the heating curve is If it is set too steeply, i.e. the flow temperature would be set too high for the current heating requirement, the thermostat valves have to throttle away the excess heat input, which increases the system resistance. The relationship and thus the correlation value between flow/return temperature and system resistance changes.

Mit dieser Erkenntnis ist es nun möglich, die aktuell verwendete Heizkurve zu bewerten und gegebenenfalls anzupassen, um den Heizungsbetrieb weiter zu optimieren. With this knowledge, it is now possible to evaluate the heating curve currently used and, if necessary, adjust it in order to further optimize the heating operation.

Wird bspw. eine Änderung des Korrelationswertes bzw. eine Änderung des Korrelationswertes um einen bestimmten Mindestbetrag festgestellt, wird die Steigung und/oder ein Offsetwert der Heizkurve als zu gering bewertet. Das Bewertungsergebnis kann bspw. in Form einer Handlungsempfehlung für die Anpassung der Heizkurve als elektronische Information bereitgestellt werden, die an ein beliebiges externes Gerät kommunizierbar ist. Vorstellbar ist auch eine visuelle oder akustische Informationsanzeige des Ergebnisses. Eine solche Vorgehensweise ist bspw. dann sinnvoll und denkbar, wenn das Verfahren vollständig durch eine Umwälzpumpe ausgeführt wird. Alternativ oder ergänzend zur Informationsausgabe kann das Verfahren jedoch auch eine automatische Anpassung der Heizkurve vorsehen, um deren Parameter, insbesondere Steigung und/oder Offsetwert zu erhöhen. Ändert sich der über eine bestimmte Dauer bestimmte Korrelationswert nicht bzw. liegt die Änderung nur innerhalb eines tolerierbaren Änderungsbereichs und der Korrelationswert ist ferner größer als ein definierbarer Grenzwert, so kann die Steigung der Heizkurve als zu groß bewertet werden. In diesem Fall könnte eine automatische Anpassung der Heizkurve zur Reduktion der Kurvensteigung erfolgen. If, for example, a change in the correlation value or a change in the correlation value by a certain minimum amount is detected, the slope and/or an offset value of the heating curve is assessed as too low. The evaluation result can, for example, be provided in the form of a recommendation for action for adjusting the heating curve as electronic information that can be communicated to any external device. A visual or acoustic information display of the result is also conceivable. Such an approach makes sense and is conceivable, for example, if the process is carried out entirely by a circulation pump. Alternatively or in addition to the information output, the method can also provide for an automatic adjustment of the heating curve in order to increase its parameters, in particular the slope and/or offset value. If the correlation value determined over a certain period of time does not change or if the change is only within a tolerable change range and the correlation value is also greater than a definable limit value, the slope of the heating curve can be assessed as too large. In this case, the heating curve could be automatically adjusted to reduce the slope of the curve.

Bleibt hingegen der Korrelationswert konstant bzw. liegt innerhalb des Toleranzbandes, und der Betrag des Korrelationswertes unterschreitet den vorgenannten Grenzwert, so wird von einer optimal oder zumindest ausreichend gut eingestellten Heizkurve ausgegangen. Eine Anpassung der Heizkurve erfolgt in diesem Fall nicht. Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf eine Anpassung der Heizkurve einer Heizungssteuerung. Die erfindungswesentliche Grundidee der Anmeldung lässt sich jedoch auch auf solche Heizungsregelungen anwenden, die nicht Außentemperatur geführt sind bzw. keine Regelung der Vorlauftemperatur unter Verwendung einer hinterlegten Heizkurve ausführen. Unter solchen Voraussetzungen kann das Verfahren ebenfalls sinnvoll zum Einsatz kommen, vielmehr macht das Verfahren eine Erfassung und Berücksichtigung der Außentemperatur gegebenenfalls überflüssig. Denkbar ist es beispielsweise, dass die Heizungssteuerung die Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur initial auf einen vordefinierten Sollwert einregelt. Eine nachträgliche Anpassung der Vor- lauftemperatur wird dann nachfolgend ausschließlich oder zumindest maßgeblich durch den bestimmten Korrelationswert vorgenommen, der eine genaue Aussage über den aktuellen Heizungsbedarf möglich macht. In diesem Fall könnte beispielsweise auf einen externen Sensor zur Erfassung der Außentemperatur des Gebäudes verzichtet werden und stattdessen eine Regelung ausschließlich auf Grundlage des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen. Denkbar ist es jedoch ebenso, dass neben dem erfindungsgemäßen Verfahren weitere Parameter für die Einstellung der Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur Berücksichtigung finden. However, if the correlation value remains constant or is within the tolerance band, and the amount of the correlation value falls below the aforementioned limit value, then it is assumed that the heating curve is optimally or at least sufficiently well adjusted. In this case, the heating curve is not adjusted. The above statements refer to an adjustment of the heating curve of a heating control system. However, the basic idea of the application that is essential to the invention can also be applied to heating controls that are not based on the outside temperature or do not control the flow temperature using a stored heating curve. Under such conditions, the method can also be used sensibly; in fact, the method may make it unnecessary to record and take the outside temperature into account. It is conceivable, for example, for the heating control to initially adjust the flow and/or return temperature to a predefined setpoint. A subsequent adjustment of the flow temperature is then carried out exclusively or at least largely based on the specific correlation value, which makes it possible to make an exact statement about the current heating requirement. In this case, for example, an external sensor for detecting the outside temperature of the building could be dispensed with and instead control could be carried out exclusively on the basis of the proposed method according to the invention. However, it is also conceivable that, in addition to the method according to the invention, further parameters are taken into account for setting the flow and/or return temperature.

Denkbar ist es ebenso, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht oder zumindest nicht nur im regulären Betrieb zum Einsatz kommt, sondern stattdessen eine Testprozedur ausführbar ist, während dieser die Vorlauftemperatur gezielt manipuliert wird, um darauf basierend das Verhalten der Anlage, insbesondere die Änderung des Anlagenwiderstandes zu ermitteln. Diese Vorgehensweise ermöglicht bspw. einen gezielten Optimierungsprozess bzw. eine Lernfunktion zur Einstellung der Betriebsparameter einer Heizungssteuerung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem mit beliebig anderen Steuerungsfunktionen einer Heizungssteuerung kombinierbar bzw. diesen bereits implementierten Steuerungsfunktionen überlagerbar. Ebenso kann über ein oder mehrere konfigurierbare Parameter Art und Umfang der automatischen Anpassung der Heizkurve einstellbar sein. Vorstellbar ist in diesem Zusammenhang ein konfigurierbarer Risikofaktor, der den Änderungsspielraum für die Anpassung der Heizkurve festlegt. Bei Konfiguration eines hohen Risikofaktors ist nach einer erfolgten Bewertung der Heizkurve eine betragsmäßig höhere Änderung der Heizkurve, insbesondere der Steigung und/oder des Offsetwertes, zulässig, während bei einem kleiner konfigurierten Risikofaktor nur eine geringere Anpassung der Heizkurve zulässig ist. Alternativ oder ergänzend dazu kann eine Bewohner-Rückmeldefunktion implementiert sein, die mittels entsprechender Eingabemittel, insbesondere mittels Bedienmittel an der Pumpe und/oder der Heizungssteuerung und/oder per externes Kommunikationsmittel, wie ein Smartphone oder Tablet mit installierter Applikation, eine Rückmeldung des Bewohners des zu beheizenden Gebäudes erfasst und für die weitere Verfahrensausführung berücksichtigt. Damit kann eine manuelle Bewertung einer zuvor erfolgten Anpassung der Heizkurve berücksichtigt werden und für zukünftige Anpassungen mit einbezogen werden. It is also conceivable that the method according to the invention is not used, or at least not only in regular operation, but instead a test procedure can be carried out, during which the flow temperature is specifically manipulated in order to determine the behavior of the system, in particular the change in the system resistance, based on this determine. This approach enables, for example, a targeted optimization process or a learning function for setting the operating parameters of a heating control system. The method according to the invention can also be combined with any other control functions of a heating control or can be superimposed on these already implemented control functions. Likewise, the type and extent of the automatic adjustment of the heating curve can be adjusted using one or more configurable parameters. In this context, a configurable risk factor is conceivable that determines the scope for change for adjusting the heating curve. If a high risk factor is configured, after the heating curve has been evaluated, there will be a larger change in the heating curve, especially the slope and/or the offset value, is permitted, while with a smaller configured risk factor only a smaller adjustment of the heating curve is permitted. Alternatively or in addition to this, a resident feedback function can be implemented, which provides feedback from the resident using appropriate input means, in particular using operating means on the pump and/or the heating control and/or via external communication means, such as a smartphone or tablet with an installed application Heating buildings are recorded and taken into account for further execution of the process. This means that a manual evaluation of a previously made adjustment to the heating curve can be taken into account and included for future adjustments.

Die Erfindung betrifft ebenso eine Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe, mit einer Pumpensteuerung, die konfiguriert ist, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen, wobei die Pumpe vorzugsweise über wenigstens eine Schnittstelle kommunikativ mit einer Heizungssteuerung der Wärmequelle in Verbindung steht, um eine Bewertung und/oder Anpassung der Heizkurve vornehmen zu können. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Wärmequelle, insbesondere einen Brenner/Heizkessel, mit einer internen Heizungssteuerung, die konfiguriert ist, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen, wobei die Wärmequelle vorzugsweise über wenigstens eine Schnittstelle kommunikativ mit einer Umwälzpumpe der Heizungsanlage in Verbindung steht, um eine Bewertung und/oder Anpassung der Heizkurve vorzunehmen. The invention also relates to a pump, in particular a centrifugal pump, with a pump control that is configured to carry out the method according to the invention, the pump preferably being communicatively connected to a heating control of the heat source via at least one interface in order to carry out an evaluation and/or adjustment the heating curve. The invention also relates to a heat source, in particular a burner/boiler, with an internal heating control which is configured to carry out the method according to the invention, the heat source preferably being communicatively connected to a circulation pump of the heating system via at least one interface in order to carry out an evaluation and/or adjust the heating curve.

Von der Erfindung ist auch eine Heizungsanlage umfasst, die wenigstens eine Pumpe und eine Wärmequelle aufweist, wobei die Pumpe und/oder die Wärmequelle jeweils eine Steuerung und/oder eine zentrale Steuerung aufweisen, die konfiguriert sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Ausführung des Verfahrens bzw. der einzelnen Verfahrensschritte kann vollständig durch die Pumpensteuerung oder die Heizungssteuerung ausgeführt werden. Denkbar ist es jedoch auch eine verteilte Verfahrensausführung, wobei Teilschritte sowohl auf der Pumpensteuerung als auch auf der Heizungssteuerung ausgeführt werden. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, eine gesonderte zentrale Anlagensteuerung vorzusehen, die die notwendigen Verfahrensschritte mit oder ohne Unterstützung der Pumpe und/oder Wärmequelle ganz oder zumindest teilweise ausführt. Für die verteilte Ausführung der Verfahrensschritte ist es naturgemäß notwendig, dass die einzelnen Steuerungen, insbesondere die Pumpensteuerung und/oder die Heizungssteuerung über geeignete Schnittstellen miteinander kommunizieren können. The invention also includes a heating system which has at least one pump and a heat source, wherein the pump and/or the heat source each have a controller and/or a central controller which are configured to carry out the method according to the invention. The execution of the method or the individual method steps can be carried out entirely by the pump control or the heating control. However, a distributed method execution is also conceivable, with substeps being carried out on both the pump control and the heating control. In addition, it is also possible to provide a separate central system control system that carries out the necessary process steps with or without the support of the pump and/or heat source at least partially carried out. For the distributed execution of the method steps, it is naturally necessary that the individual controls, in particular the pump control and/or the heating control, can communicate with one another via suitable interfaces.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: Further advantages and properties of the invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawings. Show it:

Figur 1 : eine Diagrammdarstellung des zeitlichen Verlaufs der Vorlauftemperatur sowie des Anlagenwiderstandes innerhalb einer Heizungsanlage, Figure 1: a diagram showing the time course of the flow temperature and the system resistance within a heating system,

Figur 2: eine Diagrammdarstellung des zeitlichen Verlaufs des berechneten Korrelationswertes und Figure 2: a diagram showing the time course of the calculated correlation value and

Figur 3: eine schematische Darstellung des Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 3: a schematic representation of the flow chart of the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll exemplarisch am Beispiel einer Heizungsanlage erläutert werden, die zum Beispiel einen Brennkessel als Wärmequelle umfasst und die Vorlauftemperatur anhand einer Heizkurve einstellt. Der Wärmeträger wird im Rohrleitungsnetz mittels einer Heizungsumwälzpumpe zirkuliert, die das Medium betriebspunktabhängig von einem Förderstrom und einer gewissen Förderhöhe im Kreislauf fördert. Der Anlagenwiderstand wird durch die Ventilstellung einzelner Thermostatventile der Heizkörper beeinflusst. The method according to the invention will be explained using the example of a heating system which, for example, includes a boiler as a heat source and sets the flow temperature using a heating curve. The heat transfer medium is circulated in the pipeline network using a heating circulation pump, which pumps the medium in the circuit depending on the operating point, depending on a flow rate and a certain delivery head. The system resistance is influenced by the valve position of individual thermostat valves on the radiators.

Im Ausführungsbeispiel wird das Verfahren maßgeblich durch die integrale Pumpensteuerung der Heizungsumwälzpumpe ausgeführt. Gemäß der Kernidee der Erfindung ermittelt die Heizungspumpe den tatsächlich vorliegenden Wärmebedarf in der Heizungsanlage und stellt der Heizungssteuerung des Brenners bspw. diese Information zur Anpassung der Vorlauftemperatursteuerung zur Verfügung. Die Heizungssteuerung stellt dann die Vorlauftemperatur entweder nur anhand des von der Pumpe ermittelten Bedarfs ein oder sie kombiniert den von der Pumpe ermittelten Bedarf mit dem Signal der Außentemperatur. In the exemplary embodiment, the method is largely carried out by the integral pump control of the heating circulation pump. According to the core idea of the invention, the heating pump determines the actual heat requirement in the heating system and provides the heating control of the burner with this information, for example, to adapt the flow temperature control. The heating control then sets the flow temperature either only based on that determined by the pump as required or it combines the demand determined by the pump with the outside temperature signal.

Um den momentanen Wärmebedarf zu ermitteln, stehen der Pumpe folgende Größen zur Verfügung: To determine the current heat requirement, the following sizes are available to the pump:

Vorlauftemperatur: Die Vorlauftemperatur wird von der Pumpe entweder durch einen externen Sensor oder durch eine interne Schätzung ermittelt. Flow temperature: The flow temperature is determined by the pump either through an external sensor or through an internal estimate.

Anlagenwiderstand Der Anlagenwiderstand beschreibt die Verluste der Rohrleitungen sowie die Summe der Verluste aller Thermostatventile. Da die Verluste der Rohrleitungen konstant sind, lässt sich aus dem Anlagenwiderstand direkt auf die Stellung der Thermostatventile schließen. Der Anlagenwiderstand berechnet sich wie folgt: = H / Q² System resistance The system resistance describes the losses of the pipes as well as the sum of the losses of all thermostatic valves. Since the losses in the pipes are constant, the position of the thermostatic valves can be determined directly from the system resistance. The system resistance is calculated as follows: = H / Q ²

Dabei werden Förderstrom Q und Förderhöhe H typischerweise durch einen internen Schätzalgorithmus durch die Pumpensteuerung ermittelt. The delivery flow Q and delivery head H are typically determined by the pump control using an internal estimation algorithm.

Maßgebliche von Bedeutung ist die gegebene Korrelation zwischen der eingestellten Vorlauftemperatur und dem Anlagenwiderstand. Wäre die Heizkurve optimal eingestellt, so würden alle Wettereinflüsse durch die Vorlauftemperatursteuerung kompensiert und das Signal der Vorlauftemperatur wäre vollständig unabhängig vom Verlauf des Anlagenwiderstands. Ist die Heizkurve hingegen zu steil eingestellt, so werden die Thermostatventile den überschüssigen Wärmeeintrag wegdrosseln, was sich durch ein Ansteigen des Anlagenwiderstands zeigt. What is of crucial importance is the given correlation between the set flow temperature and the system resistance. If the heating curve were optimally set, all weather influences would be compensated for by the flow temperature control and the flow temperature signal would be completely independent of the course of the system resistance. However, if the heating curve is set too steep, the thermostatic valves will throttle the excess heat input, which is reflected in an increase in the system resistance.

Dabei konnte anhand von Laborstudien ermittelt werden, dass bei einer nur geringfügig zu steil eingestellten Heizkurve der Anlagenwiderstand der Vorlauftemperatur folgt. Zur Verdeutlichung dieses Zusammenhangs wird auf den in Figur 1 dargestellten zeitlichen Verlauf der Vorlauftemperatur und des Anlagenwiderstandes verwiesen. In dem untersuchten Gebäude wurde zwischen Tag- und Nacht-Modus umgeschaltet, was an den sprungartigen Änderungen der Vorlauftemperatur zu erkennen ist. Der Zeitraum zwischen 60 Stunden und 120 Stunden sah keine Umschaltung in den Nacht-Modus vor (bspw. am Wochenende). In der Figur 1 ist eindeutig zu erkennen, dass das Signal des Anlagenwiderstands dem Verlauf der Vorlauftemperatur folgt. Dies liegt daran, dass bei hoher Vorlauftemperatur die Thermostatventile schließen müssen, um die Raumtemperatur konstant zu halten. Geschlossene Ventile führen zu einer Erhöhung des Anlagenwiderstands. Dabei ist der Einfluss der Vorlauftemperatur auf den Anlagenwiderstand dominant gegenüber anderen Einflüssen wie bspw. ein kurzzeitig geöffnetes Fenster. Laboratory studies have shown that if the heating curve is set just slightly too steep, the system resistance follows the flow temperature. To clarify this connection, reference is made to the time course of the flow temperature and the system resistance shown in Figure 1. In the building examined, a switch was made between day and night mode, which can be seen in the sudden changes in the flow temperature. The period between 60 hours and 120 hours did not include switching to night mode (e.g. on weekends). In Figure 1 it can be clearly seen that the signal of the system resistance follows the course of the flow temperature. This is because when the flow temperature is high, the thermostatic valves have to close in order to keep the room temperature constant. Closed valves lead to an increase in system resistance. The influence of the flow temperature on the system resistance is dominant over other influences such as a window being opened for a short time.

Aufgrund der hohen Korrelation zwischen Vorlauftemperatur und Anlagenwiderstand, lässt sich ein annähernd konstanter Faktor zwischen Vorlauftemperatur und Anlagenwiderstand ableiten, der bspw. wie Folgt berechnet werden kann: Due to the high correlation between flow temperature and system resistance, an approximately constant factor can be derived between flow temperature and system resistance, which can be calculated as follows:

Korrelationswert = Vorlauftemperatur / Anlagenwiderstand Correlation value = flow temperature / system resistance

Figur 2 zeigt exemplarisch den resultierenden Verlauf dieses Korrelationswertes für die ermittelten Messwerte der Figur 1. Die Figurendarstellung zeigt ausgenommen tolerierbarer Schwankungen einen nahezu konstanten Verlauf des Korrelationswertes. Dieser Korrelationswert ist proportional zu dem Wert, um den die Heizkurve zu steil eingestellt ist. Die Heizungssteuerung kann folglich aus dem Signal des Korrelationswertes ableiten, ob die Heizkurve zu steil oder zu flach eingestellt ist. Figure 2 shows an example of the resulting course of this correlation value for the measured values determined in Figure 1. The figure representation shows an almost constant course of the correlation value, with the exception of tolerable fluctuations. This correlation value is proportional to the value by which the heating curve is set too steep. The heating control can therefore derive from the signal of the correlation value whether the heating curve is set too steep or too flat.

Hierbei kann gemäß folgendem Regelwerk vorgegangen werden: This can be done in accordance with the following rules:

Fall 1 : Korrelationswert nicht konstant -> Heizkurve zu flach: Case 1: Correlation value not constant -> heating curve too flat:

Sollte der Korrelationswert nicht konstant sein, so folgen die Thermostatventile nicht der Vorlauftemperatur. Dies deutet auf eine zu flache Heizkurve hin. Die Heizkurve muss steiler werden. If the correlation value is not constant, the thermostatic valves do not follow the flow temperature. This indicates that the heating curve is too flat. The heating curve must become steeper.

Fall 2: Korrelationswert konstant, Korrekturwert groß -> Heizkurve zu steil: Wenn der Korrekturwert konstant ist, so ist die Heizkurve nicht zu flach und das Gebäude wird ausreichend mit Wärme versorgt. Ist der Korrelationswert aber betragsmäßig groß, so ist dies ein Hinweis darauf, dass das Gebäude überversorgt ist und der Energieverbrauch unnötig erhöht ist. Die Heizkurve muss flacher eingestellt werden. Case 2: Correlation value constant, correction value large -> heating curve too steep: If the correction value is constant, the heating curve is not too flat and the building is supplied with sufficient heat. However, if the correlation value is large in terms of magnitude, this is an indication that the building is oversupplied and energy consumption is unnecessarily increased. The heating curve must be set flatter.

Fall 3: Korrelationswert konstant, Korrekturwert klein -> Heizkurve perfekt: Case 3: Correlation value constant, correction value small -> heating curve perfect:

Der konstante Korrelationswert bedeutet, dass keine Unterversorgung vorliegt und die Heizkurve nicht zu flach eingestellt ist. Ist der Betrag des Korrelationswertes dazu gering, so ist die Heizkurve nicht zu steil. In diesem Fall läuft die Heizung optimal. The constant correlation value means that there is no undersupply and the heating curve is not set too flat. If the amount of the correlation value is small, the heating curve is not too steep. In this case the heating runs optimally.

Figur 3 zeigt den zuvor beschriebenen Ablauf der Steuerung nochmals schematisch. Im Block 10 werden zunächst die Vorlauftemperatur und der Anlagenwiderstand ermittelt. Über einen bestimmten Zeitraum, insbesondere kontinuierlich wird der Verlauf des Korrelationswertes überwacht. Ist dieser annähernd konstant, so geht das Verfahren zum Block 20 über, der die Höhe des Korrelationswertes bestimmt. Liegt der Korrelationswert über einem spezifischen Grenzwert, so wird das Verfahren mit Block 30 fortgesetzt. Hier wird festgelegt, dass die Heizkurve steiler gestellt werden muss, was die Pumpe über eine Schnittstelle an die Heizungssteuerung kommuniziert. Ist der ermittelte Korrelationswert hingegen gering und liegt unter dem Grenzwert, wird die aktuell verwendete Heizkurve als optimal bewertet und nicht modifiziert. Das Verfahren kehrt zurück zum Block 10. Figure 3 shows the previously described control process again schematically. In block 10, the flow temperature and the system resistance are first determined. The course of the correlation value is monitored over a certain period of time, in particular continuously. If this is approximately constant, the process goes to block 20, which determines the level of the correlation value. If the correlation value is above a specific limit value, the method continues with block 30. Here it is specified that the heating curve must be made steeper, which the pump communicates to the heating control via an interface. However, if the determined correlation value is low and below the limit value, the heating curve currently used is assessed as optimal and is not modified. The process returns to block 10.

Wird im Block 10 hingegen erkannt, dass der Korrelationswert nicht konstant ist, da geht das Verfahren zum Block 40 über. In diesem Fall wird eine Mitteilung an die Heizungssteuerung übertragen, wonach die Heizkurve steiler gestellt werden muss, um den Wärmebedarf im Gebäude abdecken zu können. However, if it is recognized in block 10 that the correlation value is not constant, the method moves to block 40. In this case, a message is sent to the heating control system, according to which the heating curve must be made steeper in order to be able to cover the heat requirement in the building.

Claims

Patent claims

Method for monitoring and/or controlling a heating system Method for monitoring and/or controlling a heating system, comprising a pipeline network with dynamically changing system resistance, at least one heat source which feeds a heating medium with a defined flow temperature into the pipeline network, and at least one circulation pump for circulating the heating medium within the pipeline network, with the process steps:

Determining the current flow and/or return temperature,

Determining the current system resistance of the pipeline network, calculating a correlation value between the current flow and/or return temperature and the current system resistance. Method according to claim 1, characterized in that an assessment of the flow and/or return temperature is carried out based on the calculated correlation value and/or an adjustment of a set target value for the flow and/or return temperature is carried out. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow temperature is determined by means of a sensor and/or by estimate, in particular by estimate from the pump. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the system resistance includes the losses in the pipes of the heating system and losses in the thermostat valves of one or more radiators of the heating system. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the system resistance is determined based on the recorded delivery flow and the resulting delivery head of the circulation pump. Method according to claim 5, characterized in that the delivery flow and/or the delivery head are determined by sensors and/or by an estimation algorithm, in particular determined by the circulation pump. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the correlation value is determined by the ratio of the flow temperature to the system resistance. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a change in the correlation value over time is monitored. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow temperature controlled by the heat source is set taking into account a heating curve which determines a flow temperature as a function of at least one parameter, in particular the outside temperature, and an evaluation and/or adjustment of the heating curve taking into account the correlation value he follows. Method according to claim 9, characterized in that when a change in the correlation value is detected, in particular a change by at least a certain amount, an adjustment of the heating curve is recommended and / or carried out, in particular an adjustment of the curve slope of the heating curve and / or an offset value of the heating curve is recommended and/or undertaken. Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the slope of the heating curve is reduced if the correlation value remains constant or only varies within a tolerance band and the correlation value exceeds a definable limit value. Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the heating curve is not adjusted and/or the heating curve is evaluated as optimal if the correlation value is constant or only varies within a tolerance band and does not exceed a defined limit value. Method according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the heat source initially regulates the flow temperature to a predetermined value and a subsequent adjustment of the flow temperature takes place exclusively or significantly taking into account the correlation value. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out on a circulation pump of the heating system and / or by the heating control of the heat source, the circulation pump and heat source preferably being connected via a communication interface for exchanging one or more parameters. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method carries out a test procedure recurring or on request, during which the flow temperature is specifically manipulated. Pump, in particular heating circulation pump, with a pump control that is configured to carry out the method according to one of the preceding claims, wherein the pump is preferably communicatively connected to a heating control of the heat source via at least one interface in order to carry out an evaluation and / or adjustment of the heating curve . Heat source, in particular boiler, with an internal control configured to carry out the method according to one of the preceding claims, wherein the heat source is preferably communicatively connected to a circulation pump via at least one interface in order to carry out an evaluation and/or adjustment of the heating curve. Heating system with at least one pump and a heat source, wherein a pump control of the pump and / or a heating control of the heat source are configured to carry out the method according to one of claims 1 to 15.