RU2776880C2

RU2776880C2 - Method for regulation of circulation pump, circulation pump, as well as heating system

Info

Publication number: RU2776880C2
Application number: RU2020121912A
Authority: RU
Inventors: Мартин ЭКЛЬ; Йоахим ШУЛЛЕРЕР
Original assignee: Ксб Се & Ко. Кгаа
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2022-07-28

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: method for the regulation of circulation pump (3) for a heating system consists in that a control device of pump (3) records the character of changing an ambient temperature for a certain period of time, and, taking into account the obtained curve of a temperature change, the rate of rotation of pump (3) is adjusted during a recirculation mode. Using the recorded curve of the temperature change, an average cooling curve is determined for an ambient temperature during a phase of cooling heating boiler (1). The average cooling curve is characteristic for an average heat load to a building and, respectively, to the heating system. A circulation pump with a frequency-controlled drive for the implementation of the method, and a heating system containing the circulation pump are disclosed.

EFFECT: energy saving.

12 cl, 4 dwg

Description

Данное изобретение касается способа регулирования циркуляционного насоса для системы отопления.The present invention relates to a method for regulating a circulation pump for a heating system.

Энергоэффективные циркуляционные насосы для систем отопления обычно эксплуатируются с изменяемой частотой вращения приводного вала, чтобы адаптировать затрачиваемую работу насоса и, тем самым, энергопотребление циркуляционного насоса к актуальной тепловой нагрузке системы отопления. Это возможно с помощью пропорционального регулирования давления, благодаря чему частота вращения устанавливается в зависимости от гидравлического сопротивления отопительного контура, которое в свою очередь в значительной степени зависит от положения терморегулирующих клапанов. Обычно при внутреннем регулировании частоты вращения циркуляционного насоса системы отопления используются мощность двигателя, определяемая по насосу, а также его фактическая частота вращения.Energy-efficient circulation pumps for heating systems are usually operated with a variable speed of the drive shaft in order to adapt the pump work required and thus the energy consumption of the circulation pump to the actual heat load of the heating system. This is possible by means of proportional pressure control, whereby the speed is set depending on the hydraulic resistance of the heating circuit, which in turn depends to a large extent on the position of the thermostatic valves. Normally, the internal speed control of the heating circulation pump uses the motor power determined by the pump as well as its actual speed.

Независимо от этого котел отопления системы отопления управляет температурой теплоносителя, перекачиваемого в контуре отопления циркуляционным насосом, обычно в зависимости от внешней температуры, определяемой с помощью наружного датчика. В регулируемых по принципу «включено-выключено» системах отопления температура среды циклически поднимается до устанавливаемого максимального значения, и после этого котел отключается. Из-за тепловых потерь и теплоотдачи в отапливаемое здание температура среды падает. Если эта температура падает до устанавливаемого минимального значения, то котел снова включается, и цикл нагрева начинается снова.Regardless of this, the heating boiler of the heating system controls the temperature of the heating medium pumped in the heating circuit by the circulation pump, usually depending on the outside temperature, determined by the outside sensor. In on-off controlled heating systems, the medium temperature rises cyclically to a set maximum value, after which the boiler is switched off. Due to heat losses and heat transfer to the heated building, the ambient temperature drops. If this temperature drops to the set minimum value, the boiler is switched on again and the heating cycle starts again.

Поведение циркулирующего теплоносителя при охлаждении складывается из тепловых потерь котла отопления, а также из теплопередачи в указанную систему. Кривая охлаждения котла при этом с точки зрения техники автоматического регулирования похожа на режим пропорциональности с запаздыванием 1-го порядка (PT₁ - Verhalten - Tiefpassverhalten - поведение фильтра нижних частот) и в значительной мере является воспроизводимой с высокой степенью точности, это по меньшей мере, предполагая комнатную температуру постоянной. Теплопередача в указанную систему, соответственно, в здание, напротив, в каждый момент времени разная и зависит от актуального теплопотребления этого здания.The behavior of the circulating coolant during cooling is made up of heat losses from the heating boiler, as well as from heat transfer to the specified system. In this case, the boiler cooling curve is similar in terms of automatic control technology to proportionality mode with a delay of the 1st order (PT ₁ - Verhalten - Tiefpassverhalten - low-pass filter behavior) and is largely reproducible with a high degree of accuracy, this is at least assuming room temperature is constant. The heat transfer to the specified system, respectively, to the building, on the contrary, is different at each moment of time and depends on the actual heat consumption of this building.

В заявке ЕР 0 736 826 А2 раскрыт способ регулирования циркуляционного насоса при контроле температуры, при котором управляющее устройство насоса регистрирует характер изменения температуры среды за определенный промежуток времени, и с учетом полученной кривой изменения температуры частота вращения насоса корректируется во время режима рециркуляции.EP 0 736 826 A2 discloses a method for controlling a circulation pump with temperature control, in which the pump control registers the nature of the change in the temperature of the medium over a certain period of time, and taking into account the obtained temperature change curve, the pump speed is corrected during the recirculation mode.

Регулировочные характеристики, используемые при обычном пропорциональном регулировании давления циркуляционного насоса, обычно лежат на значительном расстоянии над характеристикой системы, т.е. совершаемая подача насоса лежит над требуемой подачей, так что как правило имеет место излишнее энергопотребление.The control characteristics used in conventional proportional pressure control of a circulating pump usually lie at a considerable distance above the system characteristic, i.e. the flow rate of the pump lies above the required flow rate, so that, as a rule, there is an excessive consumption of energy.

Поэтому желательно дросселировать производительность насоса путем дальнейшего снижения частоты вращения, чтобы максимально приблизить рабочую точку к минимальной характеристике системы, т.е. к характеристике системы при открытых терморегулирующих клапанах. Поэтому стремятся найти концепцию регулирования, которая может использоваться либо в комбинации с существующими алгоритмами регулирования, либо как самостоятельная концепция регулирования циркуляционного насоса, чтобы можно было добиться энергетической оптимизации всей системы отопления.Therefore, it is desirable to throttle the pump performance by further reducing the speed in order to bring the operating point as close as possible to the minimum system characteristic, i.e. to the characteristic of the system with open thermostatic valves. The aim is therefore to find a control concept that can be used either in combination with existing control algorithms or as a stand-alone control concept for the circulation pump, so that an energy optimization of the entire heating system can be achieved.

Эта задача решается посредством способа регулирования циркуляционного насоса для системы отопления с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты способа являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved by means of a method for regulating a circulation pump for a heating system with features of independent claim 1 of the claims. Preferred variants of the method are the subject of the dependent claims.

Согласно изобретению, предлагается, чтобы управляющее устройство насоса регистрировало характер изменения температуры среды за определенный промежуток времени и с учетом этой записанной кривой изменения температуры корректировало частоту вращения насоса во время режима рециркуляции. По температурному сигналу указанный циркуляционный насос может вывести дополнительную информацию о текущей рабочей характеристике всей системы отопления. Эта дополнительная информация позволяет снизить частоту вращения, например, при незначительной тепловой нагрузке на систему, чтобы тем самым сэкономить энергозатраты. В противоположность этому именно при высокой тепловой нагрузке частота вращения должна повышаться, чтобы можно было обеспечить максимально быстрый отвод предоставляемого котлом отопления тепла в указанную систему, соответственно, в помещения.According to the invention, it is proposed that the pump controller registers the nature of the change in the temperature of the medium over a certain period of time and, taking into account this recorded temperature change curve, corrects the speed of the pump during the recirculation mode. Based on the temperature signal, the specified circulation pump can display additional information about the current performance of the entire heating system. This additional information makes it possible to reduce the speed, for example, in the event of a low thermal load on the system, thereby saving energy costs. In contrast, it is precisely at high heat loads that the speed must be increased in order to ensure that the heat supplied by the heating boiler can be dissipated as quickly as possible into said system or into the rooms.

Определение температуры перекачиваемой среды может осуществляться либо посредством индивидуального температурного датчика, который является компонентом циркуляционного насоса, или, соответственно, к которому насос может получить доступ, или же, альтернативно, опосредованно, на основе других результатов измерений. В качестве примера здесь можно взять определение температуры среды по температуре обмотки и току обмотки внутреннего приводного агрегата насоса. Соответствующий способ известен, например, из заявки DE 10 2017 203 925.6, к содержанию которой здесь делается прямая отсылка.The determination of the temperature of the pumped medium can be carried out either by means of an individual temperature sensor, which is a component of the circulation pump, or, respectively, which can be accessed by the pump, or, alternatively, indirectly, on the basis of other measurement results. As an example, here we can take the determination of the medium temperature from the winding temperature and the winding current of the internal drive unit of the pump. A corresponding method is known, for example, from DE 10 2017 203 925.6, the content of which is expressly referred to here.

Предпочтительно по записанной кривой изменения температуры определять актуальное состояние котла, в частности в том отношении, находится ли он в фазе нагрева или в фазе охлаждения. Согласно следующему варианту выполнения возможно, что по записанной кривой изменения температуры определяется продолжительность цикла этого котла отопления, например, период между двумя фазами нагрева.Preferably, the current state of the boiler can be determined from the recorded temperature curve, in particular with regard to whether it is in the heating phase or in the cooling phase. According to a further embodiment, it is possible that the cycle time of this heating boiler is determined from the recorded temperature curve, for example the period between two heating phases.

Согласно данному изобретению, предусматривается, что по записанной кривой изменения температуры определяется средняя кривая охлаждения для указанной температуры среды. Для этого определяется, например, кривая изменения температуры среды для множества фаз охлаждения котла, и на основе этого определяется средняя кривая охлаждения. Предпочтительно эти кривые изменения температур определяются для множества следующих непосредственно друг за другом фаз охлаждения. Однако можно также это множество установленных фаз охлаждения распределить на большем промежутке времени, чтобы таким образом можно было определять различные рабочие условия при расчете средней кривой охлаждения. Таким образом, эта средняя кривая охлаждения является характерной для средней тепловой нагрузки на здание, соответственно, на систему отопления.According to the invention, it is envisaged that the average cooling curve for a specified medium temperature is determined from the recorded temperature curve. To do this, for example, a medium temperature curve for a plurality of boiler cooling phases is determined, and on the basis of this, an average cooling curve is determined. Preferably, these temperature curves are determined for a plurality of successive cooling phases. However, it is also possible to distribute this plurality of set cooling phases over a longer period of time, so that different operating conditions can thus be determined when calculating the average cooling curve. This average cooling curve is thus representative of the average heat load on the building or on the heating system.

Особое значение имеет градиент средней кривой охлаждения, т.е. скорость, с которой температура среды падает в течение фазы охлаждения.Of particular importance is the gradient of the average cooling curve, i.e. the rate at which the medium temperature drops during the cooling phase.

При дальнейшей работе насоса измеренное фактическое значение температуры среды и/или установленный фактический перепад температур сравниваются со средней кривой охлаждения. При анализе фактического значения температуры должна быть возможна также временная привязка момента измерения во время фазы охлаждения. Проще и информативнее определение фактического перепада температур и последующее сравнение с падением температуры средней кривой охлаждения. Установленный фактический перепад температур представляет собой, например, снижение температуры за определенный промежуток времени во время фазы охлаждения. Если падение температуры или соответствующий отрицательный градиент кривой больше, чем градиент средней кривой охлаждения, то можно исходить из того, что актуальная тепловая нагрузка больше, чем средняя тепловая нагрузка. Частота вращения насоса предпочтительно увеличивается, чтобы ускорить теплоотдачу в здание. Если вместо этого актуальный измеренный фактический перепад температур меньше, чем падение температуры средней кривой охлаждения, то вследствие этого актуальная тепловая нагрузка лежит ниже средней тепловой нагрузки, и частота вращения насоса для энергосбережения может снижаться.During further operation of the pump, the measured actual medium temperature and/or the set actual temperature difference are compared with the average cooling curve. When evaluating the actual temperature value, it must also be possible to time-reference the moment of measurement during the cooling phase. It is easier and more informative to determine the actual temperature difference and then compare it with the temperature drop of the average cooling curve. The set actual temperature difference is, for example, the decrease in temperature over a certain period of time during the cooling phase. If the temperature drop or the corresponding negative curve gradient is greater than the gradient of the average cooling curve, then it can be assumed that the actual heat load is greater than the average heat load. The speed of the pump is preferably increased in order to accelerate heat transfer to the building. If, instead, the currently measured actual temperature difference is smaller than the temperature drop of the average cooling curve, then the actual heat load is therefore lower than the average heat load and the pump speed can be reduced to save energy.

Целесообразно предусмотреть в этом способе, чтобы насос постоянно эксплуатировался с повышенной, в частности, с максимальной частотой вращения, если по кривой изменения температуры теплоносителя фиксируется фаза нагрева котла. Фаза нагрева может констатироваться с помощью управляющего устройства насоса, например, по возрастанию температуры среды.It is advisable to provide in this method that the pump is constantly operated at an increased, in particular, maximum speed, if the heating phase of the boiler is fixed according to the curve of the change in the temperature of the heat carrier. The heating phase can be detected by the pump controller, for example by increasing the temperature of the medium.

Особенно предпочтительно, если разъясненные выше этапы способа реализуются в комбинации с обычным регулированием насоса, и с помощью предлагаемых изобретением этапов способа происходит корректировка заданного значения обычного регулирования. Примером здесь является комбинация с обычным пропорциональным регулированием давления для настройки частоты вращения насоса.It is particularly advantageous if the method steps explained above are carried out in combination with conventional pump control, and the conventional control setpoint is corrected using the method steps according to the invention. An example here is a combination with conventional proportional pressure control to adjust the pump speed.

В качестве альтернативного подхода может быть предусмотрено, что частота вращения насоса изменяется до заранее заданного значения или устанавливается на заранее заданное значение, в частности, если насос распознает фазу нагрева котла. Если, например, температура среды растет, то одновременно должна соответственно корректироваться частота вращения насоса.As an alternative approach, it can be provided that the speed of the pump is changed to a predetermined value or set to a predetermined value, in particular if the pump detects a heating phase of the boiler. If, for example, the medium temperature rises, the pump speed must be adjusted accordingly at the same time.

Оптимальная корректировка заданной частоты вращения может достигаться, например, с помощью весового коэффициента (Gewichtungsfaktor). Посредством этого весового коэффициента происходит подгонка собственной заданной частоты вращения к внутренней предварительной настройке частоты вращения. В качестве примера циркуляционный насос эксплуатируется с пропорциональным регулированием давления. На определенную здесь заданную частоту вращения накладывается весовой коэффициент, чтобы скорректировать ее с учетом актуальной фазы котла.An optimum correction of the desired speed can be achieved, for example, by means of a weighting factor (Gewichtungsfaktor). By means of this weighting factor, the internal setpoint speed is adapted to the internal speed presetting. As an example, a circulation pump is operated with proportional pressure control. A weighting factor is applied to the setpoint speed determined here in order to correct it according to the current boiler phase.

Согласно предпочтительному варианту выполнения в качестве весового коэффициента используется коэффициент k, который увеличивается с возрастанием температуры среды. Возможно скачкообразное изменение коэффициента k в отношении температуры среды, возможно также непрерывное, в частности пропорциональное температуре среды увеличение весового коэффициента k. В принципе возможна любая математическая зависимость между весовым коэффициентом k и температурой среды.According to a preferred embodiment, the coefficient k is used as a weighting factor, which increases with increasing medium temperature. An abrupt change in the factor k with respect to the temperature of the medium is possible, as well as a continuous, in particular proportional to the temperature of the medium, increase in the weighting factor k. In principle, any mathematical relationship between the weighting factor k and the medium temperature is possible.

При использовании весового коэффициента k частота вращения насоса с возрастанием температуры среды повышается скачкообразно, непрерывно, пропорционально или иным образом, благодаря чему энергия, предоставляемая за счет температуры среды, может быстрее подаваться в здание. И наоборот, при снижении температуры среды частота вращения циркуляционного насоса понижается. Это целесообразно именно для низких температур среды, поскольку здесь теплоотдача в здание возможна лишь в ограниченной степени.When using the weighting factor k, the pump speed increases abruptly, continuously, proportionally or otherwise as the medium temperature increases, so that the energy provided by the medium temperature can be supplied to the building more quickly. Conversely, when the medium temperature decreases, the rotational speed of the circulation pump decreases. This is expedient especially for low ambient temperatures, since here heat transfer into the building is only possible to a limited extent.

Одна возможность корректировки весового коэффициента заключается в том, что задают одно или несколько пороговых значений температуры, при превышении или недостижении которых актуальной температурой среды происходит изменение весового коэффициента, в принципе достаточно определения одного единственного порогового значения температуры. Если температура среды лежит выше этого порогового значения, то коэффициент k принимает первое, более высокое значение, например, значение больше 1. Если же температура среды вместо этого лежит ниже этого порога, то весовой коэффициент принимает второе, меньшее значение, например, значение меньше 1.One possibility of adjusting the weighting factor is to set one or more temperature thresholds, when the current medium temperature exceeds or falls below which, the weighting factor changes; in principle, it is sufficient to define a single temperature threshold. If the medium temperature lies above this threshold value, then the coefficient k takes on a first, higher value, for example, a value greater than 1. If, instead, the medium temperature lies below this threshold, then the weighting coefficient takes on a second, lower value, for example, a value less than 1 .

Одно или несколько пороговых значений температуры указанный циркуляционный насос может установить, например, автономно, используя записанную кривую изменения температуры среды. Однако, возможно также ручное конфигурирование одного или нескольких пороговых значений температуры. Возможно также, что указанное пороговое значение температуры соответствует средней температуре среды во время одного цикла котла. Это может установить управляющее устройство насоса автономно с помощью записанной кривой изменения температуры.One or more temperature thresholds can be set by said circulation pump, for example autonomously, using a recorded medium temperature curve. However, it is also possible to manually configure one or more temperature thresholds. It is also possible that the indicated temperature threshold corresponds to the average medium temperature during one boiler cycle. It can set the pump controller autonomously with the recorded temperature curve.

Наряду с предлагаемым изобретением способом данное изобретение касается также циркуляционного насоса с частотно-регулируемым приводом и блоком управления и/или регулирования для осуществления способа согласно данному изобретению. Во избежание повторений следует здесь отказаться от нового описания преимуществ и деталей указанного блока управления и/или регулирования.In addition to the process according to the invention, the invention also relates to a circulation pump with a frequency-controlled drive and a control and/or regulation unit for carrying out the process according to the invention. To avoid repetition, a new description of the advantages and details of said control and/or regulation unit should be omitted here.

Далее, данное изобретение касается системы отопления, содержащей по меньшей мере один циркуляционный насос, а также по меньшей мере один котел отопления, в частности котел отопления, регулируемый по принципу включен-выключен, который выключается при достижении верхней, максимальной температуры, а после охлаждения теплоносителя до нижней, минимальной температуры запускается снова.Further, the invention relates to a heating system comprising at least one circulation pump, as well as at least one heating boiler, in particular an on-off heating boiler, which turns off when the upper, maximum temperature is reached, and after the coolant has cooled to the lower, minimum temperature starts again.

Возможно также, что этот циркуляционный насос установлен в подающей труба или в обратной труба. Реализация предлагаемой изобретением регулировочной характеристики при этом не затрагивается, однако, воздействие на фактическую регулировочную характеристику и энергию циркуляционного насоса может зависеть от позиции в подающей трубе или в обратной трубе.It is also possible that this circulation pump is installed in the supply pipe or in the return pipe. The implementation of the control characteristic according to the invention is not affected, however, the effect on the actual control characteristic and the energy of the circulation pump may depend on the position in the supply pipe or in the return pipe.

Другие преимущества и свойства данного изобретения будут более подробно разъяснены ниже на примере выполнения, представленном на прилагаемых чертежах. На чертежах показано следующее.Other advantages and properties of the present invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying drawings. The drawings show the following.

Фиг. 1: схематичный вид системы отопления с предлагаемым изобретением циркуляционным насосом;Fig. 1: schematic view of a heating system with a circulation pump according to the invention;

Фиг. 2: изменение во времени температуры среды в подающей трубе и в обратной трубе системы отопления при управлении котлом отопления на основе температуры в подающей трубе;Fig. 2: change in time of the temperature of the medium in the flow pipe and in the return pipe of the heating system when the heating boiler is controlled based on the temperature in the flow pipe;

Фиг. 3: диаграмма изменения во времени температуры в подающей трубе и температуры в обратной трубе при управлении котлом отопления в зависимости от температуры в обратной трубе, иFig. 3: diagram of the change in time of the temperature in the flow pipe and the temperature in the return pipe when the heating boiler is controlled, depending on the temperature in the return pipe, and

Фиг. 4: сопоставление изменения во времени температуры среды и предлагаемого изобретением весового коэффициента k.Fig. 4: Comparison of the change in temperature of the medium with time and the weighting factor k according to the invention.

На Фиг. 1 сначала показана схематичная структура системы отопления с котлом 1, а также с предусмотренным в здании отопительным прибором 2. Циркуляционный насос 3 для рециркуляции воды системы отопления в отопительном контуре может быть установлен либо в подающей трубе 4 или в обратной трубе 5, что вследствие схематичности представления показано соответствующим размещением циркуляционного насоса 3 как в подающей, так и в обратной трубах.On FIG. 1 first shows a schematic structure of a heating system with boiler 1 and a heater 2 provided in the building. shown by the appropriate placement of the circulation pump 3 in both the supply and return pipes.

Указанный котел 1 отопления имеет двухпозиционное регулирование с верхней температурой T_aus выключения (Т_выкл) и нижней температурой T_ein включения (Т_вкл). Если среда охлаждается до нижней температуры T_ein, то котел 1 отопления запускается и нагревает среду до достижения верхнего значения температуры T_aus, т.е. котел 1 после достижения этой верхней границы выключается. Этот цикл нагрева котла отопления пояснен на Фиг. 2 и Фиг. 3.Said heating boiler 1 has an on-off control with an upper switch-off temperature T _aus (T _off ) and a lower switch-on temperature T _ein (T _on ). If the medium is cooled to the lower temperature T _ein , then the heating boiler 1 starts up and heats the medium until the upper temperature T _aus is reached, i.e. boiler 1 switches off after reaching this upper limit. This heating cycle of the heating boiler is illustrated in FIG. 2 and FIG. 3.

На Фиг. 2 вверху представлено изменение во времени температуры в подающей и в обратной трубе T_Vorlauf (Т_в подающей трубе),

(Т_вобратной трубе) соответственно. Такой регулируемый по принципу включен-выключен котел 1 для регулирования учитывает температуру T_Vorlauf в подающей трубе, вследствие чего котел 1 включает свою горелку, как только температура T_Vorlauf в подающей трубе опускается ниже нижней границы (T_ein), и выключает свою горелку, когда температура T_Vorlaufв подающей трубе достигнет верхней границы (T_aus). Кривая температуры

в обратной трубе подобна характерной температуре T_Vorlauf в подающей трубе, однако имеет меньшую амплитуду.On FIG. 2 at the top shows the change in temperature in the flow and return pipe T _Vorlauf (T _in the flow pipe),

(T _{in the} return pipe) respectively. Such an on/off controlled boiler 1 takes into account the temperature T _Vorlauf in the flow pipe for regulation, whereby the boiler 1 switches on its burner as soon as the temperature T _Vorlauf in the flow pipe drops below the lower limit (T _ein ) and switches off its burner when the temperature T _Vorlauf in the supply pipe reaches the upper limit (T _aus ). Temperature curve

in the return pipe is similar to the characteristic temperature T _Vorlauf in the supply pipe, but has a smaller amplitude.

Область I представляет фазу, во время которой котел 1 включен. Температура T_Vorlauf в подающей трубе поднимается быстрее, чем температура

в обратной трубе, так что имеет место повышенная подача тепла в здание. Как следствие этого терморегулирующие клапаны закрываются, и объемная подача падает. Область II представляет фазы, в которых котел 1 выключен. Температура T_Vorlauf в подающей трубе опускается сильнее, чем температура

в обратной трубе, так что имеет место меньшая подача тепла в здание. Как следствие этого терморегулирующие клапаны открываются, и объемная подача растет.Area I represents the phase during which boiler 1 is on. The temperature T _Vorlauf in the supply pipe rises faster than the temperature

in the return pipe, so that there is an increased heat supply to the building. As a consequence, the thermostatic valves close and the volume flow drops. Area II represents the phases in which boiler 1 is switched off. The temperature T _Vorlauf in the flow pipe drops more than the temperature

in the return pipe, so that there is less heat input to the building. As a consequence, the thermostatic valves open and the volume flow increases.

На Фиг. 3 показано изменение во времени температуры

в обратной трубе и, соответственно, температуры T_Vorlauf в подающей трубе для котла 1 отопления, который иначе, чем на Фиг. 2, использует температуру в обратной трубе как критерий для включения и выключения. При регулировании температуры

в обратной трубе котел 1 поддерживает постоянной температуру, с которой среда выходит из здания. Область I показывает фазу, во время которой котел 1 выключен. Температура T_Vorlauf,

в подающей и в обратной трубе падает. Поскольку температура T_Vorlauf в подающей трубе падает сильнее, чем температура Карт в обратной трубе, то разность температур T_Vorlauf,

в подающей и в обратной трубе уменьшается, и вследствие этого уменьшается подача тепла в здание. Меньшая подача тепла ведет к открытию терморегулирующих клапанов и в результате к росту объемной подачи.On FIG. 3 shows the change in temperature over time

in the return pipe and, accordingly, the temperature T _Vorlauf in the flow pipe for the heating boiler 1, which is different than in FIG. 2 uses the return temperature as a criterion for switching on and off. Temperature control

in the return pipe, boiler 1 maintains a constant temperature at which the medium leaves the building. Area I shows the phase during which boiler 1 is switched off. Temperature T _Vorlauf ,

drops in the supply and return pipes. Since the temperature T _Vorlauf in the supply pipe drops more than the temperature Kart in the return pipe, the temperature difference T _Vorlauf ,

in the supply and return pipes decreases, and as a result, the heat supply to the building decreases. A lower heat input leads to the opening of the thermostatic valves and, as a result, to an increase in the volume flow.

Область II начинается, когда температура

в обратной трубе достигает нижнего порога (T_ein). Котел 1 включает горелку, и температура T_Vorlauf в подающей трубе скачкообразно возрастает. Температура

в обратной трубе сначала продолжает падать, так как среда еще находится в здании. После того, как среда протечет через все здание, возрастает также температура

в обратной трубе. С этого момента времени начинается фаза III. Благодаря большей подаче тепла в здание терморегулирующие клапаны закрываются, и объемная подача снижается.Region II begins when the temperature

in the return pipe reaches the lower threshold (T _ein ). Boiler 1 turns on the burner and the temperature T _Vorlauf in the flow pipe rises abruptly. Temperature

in the return pipe, at first it continues to fall, since the medium is still in the building. After the medium has flowed through the entire building, the temperature also rises.

in the return pipe. From this point in time, phase III begins. Due to the greater heat supply to the building, the thermostatic valves close and the volumetric supply is reduced.

В дальнейшем будут более подробно рассмотрены альтернативные или, соответственно, дополняющие концепции регулирования для циркуляционного насоса 3. Эти стратегии регулирования могут применяться либо в качестве самостоятельного регулирования в циркуляционном насосе 3, либо использоваться в комбинации с известными сами по себе пропорциональным регулированием давления или управлением в режиме постоянного давления.In the following, alternative or complementary control concepts for the circulation pump 3 will be considered in more detail. constant pressure.

Согласно первому подходу (концепция учета теплопотребления в системе) температура рабочей среды используется для лучшего понимания актуальной рабочей характеристики системы, а тем самым и для улучшения регулирования частоты вращения. В зависимости от места установки циркуляционного насоса 3, таким образом, либо температура T_Vorlauf в подающей трубе, либо температура

в обратной трубе учитываются в управляющем устройстве циркуляционного насоса 3.According to the first approach (the concept of accounting for heat consumption in the system), the temperature of the working medium is used to better understand the current performance of the system, and thus to improve speed control. Depending on the installation location of the circulation pump 3, therefore, either the temperature T _Vorlauf in the supply pipe or the temperature

in the return pipe are taken into account in the control device of the circulation pump 3.

Конкретно, температура текучей среды записывается посредством циркуляционного насоса 3 на длительном временном промежутке, и затем вычисляется средняя кривая охлаждения теплоносителя. Указанная запись осуществляется предпочтительно в течение нескольких циклов нагрева котла 1 отопления, так что может быть определена информативная средняя кривая охлаждения, которая характеризует среднюю тепловую нагрузку системы. Поэтому в дальнейшем эта кривая охлаждения обозначается как средняя рабочая характеристика.Specifically, the fluid temperature is recorded by the circulation pump 3 over a long period of time, and then the average coolant cooling curve is calculated. Said recording is carried out preferably over several heating cycles of the heating boiler 1, so that an informative average cooling curve can be determined which characterizes the average heat load of the system. This cooling curve is therefore referred to as the average performance curve in the following.

Во время дальнейшей работы системы насос 3 отслеживает, находится ли актуальное падение (ΔТ) температуры среды выше или ниже этой определенной средней рабочей характеристики, т.е. меньше или больше, чем падение температуры средней кривой охлаждения. Исходя из того, что кривая потерь котла 1 приблизительно постоянна, можно определить, лежит ли актуальное потребление системы отопления выше или ниже среднего значения. Если актуальный расход лежит ниже средней рабочей характеристики, т.е. падение ΔТ температуры меньше, чем падение температуры средней кривой охлаждения, то частота вращения циркуляционного насоса 3 может снижаться в целях энергосбережения.During the further operation of the system, the pump 3 monitors whether the current drop (ΔT) in the temperature of the medium is above or below this determined average operating characteristic, i.e. less or more than the temperature drop of the average cooling curve. Based on the fact that the loss curve of boiler 1 is approximately constant, it can be determined whether the actual consumption of the heating system lies above or below the average value. If the actual flow rate lies below the average operating characteristic, i.e. temperature drop ΔT is smaller than the temperature drop of the middle cooling curve, the rotational speed of the circulation pump 3 may be reduced for energy saving purposes.

В отличие от этого при высоком актуальном потреблении частота вращения насоса может удерживаться высокой или, соответственно, еще больше увеличиваться. Если насос 3 детектирует рост температуры среды, то насос 3 констатирует, что котел в данный момент находится в фазе нагрева (например, фаза I на Фиг. 2 и, соответственно, фаза III на Фиг. 3). В этом случае частота вращения всегда устанавливается высокой.In contrast to this, with high actual consumption, the pump speed can be kept high or, accordingly, increased even more. If the pump 3 detects an increase in the temperature of the medium, then the pump 3 states that the boiler is currently in the heating phase (for example, phase I in Fig. 2 and, respectively, phase III in Fig. 3). In this case, the speed is always set high.

Эта концепция регулирования представляет собой альтернативу обычному до сих пор пропорциональному регулированию давления. При этом обычном методе регулирования высокое теплопотребление системы ведет к тому, что возрастает объемная подача насоса. Это распознается насосом, и он реагирует ростом частоты вращения соответственно заданной регулировочной характеристике. Меньшее теплопотребление системы ведет к снижению потока тепла. Насос распознает это и снижает частоту вращения. С представленной здесь идеей указанный насос ведет себя весьма похожим образом. Более высокое теплопотребление системы ведет к более быстрому падению температуры текучей среды, что обнаруживается насосом 3. На это насос 3 отвечает повышением своей частота вращения. При меньшем теплопотреблении системы температура текучей среды падает медленнее, и насос 3 может снижать свою частоту вращения соответственно.This control concept represents an alternative to the hitherto conventional proportional pressure control. With this conventional control method, the high heat demand of the system leads to an increase in the pump volume flow. This is recognized by the pump and reacts by increasing the speed according to the set control characteristic. Less heat consumption of the system leads to a decrease in heat flow. The pump recognizes this and reduces the speed. With the idea presented here, said pump behaves in a very similar way. A higher heat demand of the system leads to a faster drop in the temperature of the fluid, which is detected by the pump 3. To this, the pump 3 responds by increasing its speed. With less heat demand from the system, the temperature of the fluid drops more slowly and the pump 3 can reduce its speed accordingly.

Хотя классическое пропорциональное регулирование давления и представленное здесь решение в принципе ведут себя похоже, тем не менее, благодаря комбинации обоих подходов можно добиться повышения энергоэффективности. Используемые до сих пор регулировочные характеристики большей частью лежат на значительном расстоянии над характеристикой системы. Посредством температурного сигнала насос 3 получает теперь дополнительную информацию об актуальной рабочей характеристике. Эта информация предпочтительно теперь может использоваться для уменьшения расстояния между регулировочной характеристикой и характеристикой системы, благодаря чему в конечном счете достигается дальнейшее снижение энергопотребления.Although classical proportional pressure control and the solution presented here behave similarly in principle, an increase in energy efficiency can be achieved by combining both approaches. The control curves used so far mostly lie at a considerable distance above the system curve. The temperature signal now provides pump 3 with additional information about the current performance curve. This information can advantageously now be used to reduce the distance between the control characteristic and the system characteristic, whereby a further reduction in energy consumption is ultimately achieved.

Следующая концепция управления частотой вращения учитывает актуальную возможную теплопередачу, которая в значительной степени зависит от температурного уровня среды. Для этого указанный насос 3 на длительном временном промежутке регистрирует характер изменения температуры среды и по нему определяет продолжительность цикла котла 1 отопления, т.е. время между двумя фазами нагрева. Частота вращения насоса 3 устанавливается известным образом пропорциональным регулированием давления. Помимо этого, выходной сигнал регулирования, т.е. заданная частота вращения взвешивается коэффициентом k, чтобы скорректировать ее в зависимости от возможной теплопередачи.The following speed control concept takes into account the actual possible heat transfer, which largely depends on the temperature level of the medium. To do this, the specified pump 3 for a long time period registers the nature of the change in the temperature of the environment and determines the duration of the cycle of the heating boiler 1, i.e. time between two heating phases. The speed of the pump 3 is set in a known manner by proportional pressure regulation. In addition, the control output signal, i.e. the given speed is weighted by the factor k to correct it depending on the possible heat transfer.

В начале цикла коэффициент k имеет большую величину, так как высокая температура текучей среды гарантирует высокую теплопередачу в указанную систему. С понижением температуры среды, т.е. к концу цикла коэффициент k понижается, так что он к концу цикла может принимать значительно сниженное значение. Это целесообразно постольку, поскольку в этот момент времени температура текучей среды сравнительно низкая, и вследствие этого не может иметь места большая теплопередача в указанную систему.At the start of the cycle, the k factor is high because the high temperature of the fluid guarantees high heat transfer to said system. With a decrease in the temperature of the medium, i.e. by the end of the cycle, the coefficient k decreases, so that by the end of the cycle it can take on a significantly reduced value. This is expedient insofar as at this point in time the temperature of the fluid medium is relatively low, and as a result, a large heat transfer cannot take place in said system.

Рассмотренный принцип будет еще раз пояснен в связи с представленным на Фиг. 4. На графике а) показано изменение во времени температуры среды, проходящей через циркуляционный насос 3. Температура среды при этом циклически колеблется между своими максимальным и минимальным значениями, которые заданы через температуры T_ein, T_aus включения и выключения управляющей системы котла. Длительность одного цикла определяется, например, промежутком времени между двумя фазами нагрева (I, соответственно, III на Фиг. 2 или Фиг. 3), т.е. между двумя соседними минимумами кривой изменения температуры на графике а). По кривой изменения температуры управляющее устройство насоса рассчитывает теперь среднюю температуру, которая на графике а) показана прерывистой горизонтальной линией.The above principle will be explained once more in connection with FIG. 4. Graph a) shows the change in time of the temperature of the medium passing through the circulation pump 3. The temperature of the medium in this case cyclically fluctuates between its maximum and minimum values, which are set through the temperatures _Tein , _Taus switching on and off the boiler control system. The duration of one cycle is determined, for example, by the time interval between two heating phases (I, respectively, III in Fig. 2 or Fig. 3), i.e. between two adjacent minima of the temperature change curve in graph a). From the temperature curve, the pump controller now calculates the average temperature, which is shown in graph a) as a broken horizontal line.

Область ниже этой средней температуры характеризует периоды времени, в которые температура текучей среды низкая, и следовательно, может иметь место лишь небольшая подача тепла в здание. Поскольку эта небольшая подача тепла едва ли может оказывать влияние на температуру здания, то насос 3 в течение этого промежутка времени может эксплуатироваться с очень низкой частотой вращения, чтобы экономить ток. Для этого весовой коэффициент k для кривой изменения температуры ниже указанной средней температуры может переключаться на меньшее значение, тогда как в периоды времени, в которые температура среды лежит выше средней температуры, этот весовой коэффициент k переключается на более высокое значение. Возможное изменение во времени (основываясь на временной диаграмме согласно изображению а) коэффициента k можно увидеть на изображении b) этой Фиг. 4. Если температура среды превышает указанную среднюю температуру, то коэффициент k принимает большее значение, например, 1, 2, тогда как при падении температуры среды ниже заданного порога он принимает меньшее значение, например, 0,6.The area below this average temperature characterizes periods of time in which the temperature of the fluid is low, and therefore, there can be only a small supply of heat to the building. Since this small heat input can hardly affect the temperature of the building, the pump 3 can be operated at a very low speed during this period of time in order to save current. To this end, the weighting factor k for the temperature change curve below the specified average temperature can be switched to a lower value, while in time periods in which the medium temperature is above the average temperature, this weighting factor k is switched to a higher value. A possible change in time (based on the timing diagram according to image a) of the coefficient k can be seen in image b) of this FIG. 4. If the temperature of the medium exceeds the specified average temperature, then the coefficient k takes on a larger value, for example, 1, 2, while when the temperature of the medium falls below the specified threshold, it takes on a smaller value, for example, 0.6.

Комбинация описанной концепции принятия во внимание теплопотребления системы и концепции принятия во внимание актуальной возможной теплопередачи тоже лежит в рамках данного изобретения.The combination of the described concept of taking into account the heat demand of the system and the concept of taking into account the actual possible heat transfer is also within the scope of the present invention.

Claims

1. A method of regulating a circulation pump for a heating system, in which the pump control device registers the nature of the change in the temperature of the medium over a certain period of time, and taking into account the obtained temperature change curve, the pump speed is adjusted during the recirculation mode,

characterized in that, using the recorded temperature curve, an average cooling curve is determined for the medium temperature during the cooling phase of the heating boiler, whereby the average cooling curve is representative of the average heat load on the building or on the heating system.

2. The method according to claim 1, characterized in that using the recorded temperature curve, the state of the boiler is determined, in particular whether the boiler is in the heating phase or in the cooling phase, it can also be provided that the cycle time is determined between the two phases boiler heating.

3. Method according to claim 1, characterized in that the currently measured actual value of the medium temperature and/or the set actual temperature difference are compared with an average cooling curve.

4. The method according to claim 3, characterized in that the pump speed is increased if the actual value of the medium lies above the average cooling curve and, accordingly, the recorded actual temperature difference is greater than the difference in the cooling curve, and / or the pump speed is reduced, if the actual value of said medium lies below the average cooling curve, the recorded actual temperature difference is therefore less than that of the average cooling curve.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pump speed is changed to a predetermined value or set to a predetermined value if the circulation pump recognizes the heating phase of the boiler, and preferably this circulation pump is operated at maximum speed.

6. Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the set speed of the circulation pump is weighted with respect to the medium temperature-dependent factor k, this factor k preferably decreasing with increasing medium temperature.

7. The method according to claim 6, characterized in that the circulation pump, using the recorded temperature change curve, determines at least one threshold value of the medium temperature, above which the coefficient k is corrected.

8. Method according to claim 7, characterized in that at least one temperature threshold represents the average temperature of the environment during the boiler cycle.

9. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the method steps according to the invention are carried out in combination with proportional pressure control or constant pressure control.

10. A circulation pump with a frequency-controlled drive and with a control and/or regulation unit for carrying out the method according to any of the previous paragraphs.

11. A heating system comprising at least one circulation pump according to claim 10 and at least one heating boiler, in particular an on-off heating boiler.

12. Heating system according to claim 11, characterized in that the circulation pump is installed in the supply pipe or in the return pipe.