[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines hydraulischen Abgleichs
einer Heizungsanlage, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium,
ein elektronische Heizungsteuerungseinheit und eine Heizungsanlage
Stand der Technik
[0002] Es sind unterschiedliche Verfahren zum Durchführen eines hydraulischen Abgleichs
in einem Heizsystem bekannt. Oftmals werden diese manuell durchgeführt, und/oder es
sind vielzählige zusätzliche Sensoren und weitere Komponenten nötig, die die für den
hydraulischen Abgleich benötigten Informationen an eine Steuereinheit übermitteln,
was zusätzliche Kosten und einen Mehraufwand nach sich zieht. Des Weiteren werden
zusätzliche Daten über die Heizungsanlage benötigt, welche oftmals schwer zugänglich
sind. Weiter werden auch elektronische Ventile herangezogen, die mit einer Steuereinheit
verbunden sind. Die bekannten Verfahren sind aufwendig und rechenintensiv. Die bekannten
Vorrichtungen komplex.
[0003] Es soll ein verbesserter hydraulischer Abgleich bereitgestellt werden, welcher insbesondere
kostengünstiger, insbesondere automatisch und/oder insbesondere einfacher durchführbar
ist.
Offenbarung der Erfindung
[0004] Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Durchführen eines automatisierten
hydraulischen Abgleichs einer Heizungsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
[0005] Die Heizungsanlage weist mindestens einen Wärmeerzeuger, mindestens zwei Wärmeübertrager
und mindestens zwei steuerbare Heizungsventile, mit jeweils einer veränderbaren Ventilstellung
auf. Insbesondere weist jedes Heizungsventil ein Ventilmittel, dessen Ventilstellung
geändert werden kann auf. Insbesondere ist jedem Wärmetauscher zumindest ein Heizungsventil
zugeordnet.
[0006] Vorzugsweise erfolgt das Ändern der Ventilstellung mittels eines Magnetantriebs oder
eines elektrisch angetriebenen Motors. Abhängig von der Ventilstellung wird eine Durchflussöffnung
und damit der Durchfluss eines Wärmeträgermediums durch das Heizungsventils gesteuert.
[0007] Vorzugsweise befindet sich im Vorlauf eines Wärmeübertragers zumindest ein Heizungsventil.
Vorzugsweise ist der Durchfluss durch einen Wärmeübertrager über zumindest ein Heizungsventil
steuerbar. Das Heizungsventil steuert den Durchfluss eines Wärmeträgermediums, welches
im Wärmeerzeuger erwärmt oder gekühlt wird, zu mindestens einem Wärmeübertrager.
[0008] Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Verfahrensschritt das Empfangen
einer Erhöhung eines Soll-Raumtemperaturwerts für einen Raum erfolgt. Wobei das Empfangen
insbesondere auch ein Abrufen, Abfragen oder Messen umfasst. Vorzugsweise handelt
es sich bei dem Soll-Raumtemperaturwert um einen Trigger, welcher dafür vorgesehen
ist, die weiteren Schritte auszulösen. Wird die Soll-Raumtemperatur verändert, so
wird insbesondere das Verfahren, also die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt.
Insbesondere stellt die Änderung des Soll-Raumtemperaturwerts ein Event dar, welches
eine Aufheizung bewirkt. Vorzugsweise ist unter einem Soll-Raumtemperaturwert auch
ein Soll-Raumtemperatur zu verstehen.
[0009] Bei einem Raum kann es sich auch um einen Gebäudeteil oder Gebäudebereich handeln.
[0010] Dem Raum ist zumindest eines der Heizungsventile und ein Wärmeübertrager zugeordnet.
Der Wärmeübertrager ist insbesondere als Wärmetauscher ausgebildet. Er gibt die Wärme,
welche mit dem Wärmeträgermedium transportiert wird, an die Umgebung ab. Hierdurch
erwärmt sich insbesondere die Umgebungsluft. Insbesondere ist unter zugeordnet zu
verstehen, dass der Wärmeübertrager derart angeordnet ist, dass er Wärme an den Raum
übertragen kann. Insbesondere dient der zugeordnete Wärmeübertrager der Erwärmung
des Raums, insbesondere der Luft in dem Raum.
[0011] Ferner umfasst das Verfahren das Ermitteln der Aufheizzeit, die benötigt wird, um
eine Delta-Temperaturerhöhung in dem Raum zu erreichen. Insbesondere wird eine Delta-Temperaturerhöhung
definiert und ändert sich vorzugsweise nicht. Es wird die Aufheizzeit ermittelt, bis
die Ist-Raumtemperatur die Zieltemperatur erreicht hat. Die Zieltemperatur entspricht
der Ausgangsraumtemperatur, insbesondere der Ist-Raumtemperatur, plus der Delta-Temperaturerhöhung.
Insbesondere kann die Zeiltemperatur kleiner als die Soll-Temperatur sein. Insbesondere
umfasst das Ermitteln der Aufheizzeit das Messen der Zeit.
[0012] Auch umfasst das Verfahren das Ermitteln des Aufheizgradienten aus der Delta-Temperaturerhöhung
und der ermittelten Aufheizzeit. Der Aufheizgradient wird ermittelt in dem die Delta-Temperaturerhöhung
durch die Aufheizzeit geteilt wird. Vorzusgweise wird der Aufheizgradient den Heizungsventilen
eines Raums zugeordnet. Insbesondere umfasst das Ermitteln ein Berechnen.
[0013] In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt das Ermitteln der mittleren relativen
Ventilstellung des Heizungsventils während der Aufheizdauer, also der Aufheizzeit.
Insbesondere wird der Mittelwert aus allen Ventilstellungen berechnet, welche das
Heizungsventil über die Aufheizzeit aufwies. Vorzugsweise wird die Dauer beachtet,
wie lange eine Ventilstellung eingestellt war.
[0014] In einem Verfahrensschritt erfolgt das Ermitteln des Verhältnisses aus Aufheizgradient
zu mittlerer relativer Ventilstellung. Das Verhältnis wird insbesondere ermittelt
in dem der Aufheizgradient durch die ermittelte mittlere relative Ventilstellung dividiert
wird.
[0015] Auch umfasst das Verfahren den Verfahrensschritt Vergleichen des ermittelten Verhältnisses
mit den bereits ermittelten Verhältnissen von zumindest einem, insbesondere aller,
der anderen Heizungsventile. Die bereits ermittelten Verhältnisse werden auch als
bekannte Verhältnisse bezeichnet. Bekannt Verhältnisse sind die zuletzt ermittelten
Verhältnisse eines Heizungsventils, die nicht in dem aktuellen Verfahrensdurchlauf
ermittelt wurden. Vorzugsweise wird zumindest eines, insbesondere alle, der bereits
ermittelten Verhältnisse herangezogen. Insbesondere werden nur die zuletzt ermittelten
Verhältnisse eines Heizungsventils herangezogen.
[0016] In einem Verfahrensschritt erfolgt die Begrenzung der maximalen Ventilstellung eines
Heizungsventils in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches des Verhältnisses
der Heizungsventile. Insbesondere muss hierbei nicht oder nicht nur das Heizungsventil
begrenzt werden, dessen Verhältnis zuletzt ermittelt wurde.
[0017] Unter einem Wärmeerzeuger wird eine Einheit verstanden, welcher Wärme bereitstellen
kann. Die bereitgestellte Wärme ist auf ein Wärmeträgermedium, wie Gas, ein Fluid
oder dergleichen, übertragbar. Beispiele für Wärmeerzeuger sind ein Gas- oder Ölbrenner,
eine Solaranlage, eine Wärmepumpe, ein Pelletofen oder ein Klimagerät. Dabei wird
oftmals Wasser als das energieübertragende Wärmeträgermedium verwendet.
[0018] Unter einem Wärmeübertrager wird eine Einheit oder ein Körper, wie beispielsweise
ein Gerät oder eine vergleichbare Vorrichtung, verstanden, welche thermische Energie
speichern und an ein Medium, wie Gegenstände, Flüssigkeiten oder Gase, abgeben kann.
Beispiele sind ein Radiator, eine Fußbodenheizung, Inneneinheit einer Klimaanlage
und dergleichen.
[0019] Der Durchfluss des Wärmeträgermediums ist abhängig von der Ventilstellung des Heizungsventil.
Je nach Ventilstellung wird die Durchflussöffnung des Heizventils zwischen einem Minimum
und einem Maximum variiert. Insbesondere kann die Ventilstellung hierbei mechanisch
oder elektrisch begrenzt werden. Vorzugsweise kann der Durchfluss so begrenzt werden.
[0020] Mit Durchflussöffnung wird eine Öffnung einer Leitung, insbesondere die Gesamtfläche
der Öffnung, und/oder eine Öffnung eines Heizungsventils bezeichnet, durch welche
ein Fluid treten kann. Üblicherweise weist ein Heizungsventil ein Ventilmittel oder
dergleichen auf. Mit dem Ventilmittel kann eine Durchflussöffnung einer oder mehrerer
Leitungen verschlossen und/oder geöffnet werden. Eine Ventilstellung des Heizungsventils
meint die Position des Ventilmittels. Abhängig von der Ventilstellung wird das Maß
der Durchflussöffnung verändert, insbesondere verkleinert oder vergrößert.
[0021] Bei der Verbindung zwischen dem mindestens einen Wärmeerzeuger, den mindestens zwei
Wärmeübertragern und den mindestens zwei Heizungsventilen handelt es sich um eine
hydraulische Verbindung. Bei der hydraulischen Verbindung befinden sich die genannten
Komponenten in einem oder mehreren Heizkreisen. Der mindestens eine Wärmeerzeuger
und die mindestens zwei Wärmeübertrager können zusätzlich auch elektronisch verbunden
sein. Zur Durchführung des automatisierten hydraulischen Abgleichs muss keine elektronische
oder regelungstechnische Verbindung zwischen den Ventilen selbst bestehen.
[0022] Vorzugsweise sind ein Heizungsventil und ein Wärmeübertrager, die einander zugeordnet
sind, hydraulisch miteinander verbunden. Vorzugsweise ist das Heizungsventil dem einen
oder mehreren Wärmeübertragern vorgeschaltet. Auch besteht die Möglichkeit, dass das
Heizungsventil nachgeschaltet ist.
[0023] Unter einer Aufheizzeit ist die Zeit zu verstehen, die benötigt wird, um einen Raum
von einer Ausgangstemperatur um einen Delta-Temperaturerhöhung, zwischen insbesondere
0,2 und 1K, vorzugsweise 0,5 und 0,7K, beispielsweise 0,6K, auf eine Zieltemperatur
zu erwärmen. Insbesondere sind auch andere Delta-Temperaturerhöhungen möglich, vorzugsweise
kleiner 5K, beispielsweise kleiner 2K.
[0024] Es ist unter einer Aufheizzeit eines Raumes die Zeit gemeint, die benötigt wird,
um den Wärmeübertrager bzw. den Raum von einer Ausgangstemperatur, insbesondere der
Ist-Temperatur, um eine Delta-Temperaturerhöhung auf eine Zieltemperatur zu erwärmen.
[0025] Eine Heizungsanlage heißt hydraulisch abgeglichen, wenn die vorhandene bzw. erzeugte
Wärmemenge optimal auf alle Wärmeübertrager verteilt wird. Im Normalfall soll dann
jeder Wärmeübertrager genau die Wärme zur Verfügung haben, die er benötigt, um einen
Raum auf eine bestimmte Temperatur zu erwärmen.
[0026] Eine maximale Ventilstellung ist die Ventilstellung, die maximal zulässig ist, damit
die Heizungsanlage hydraulisch abgeglichen ist, das heißt, jeder der vorhandenen Wärmeübertrager
wird optimal mit Wärme versorgt.
[0027] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.
[0028] Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine
Begrenzung der maximalen Ventilstellung eines Heizungsventils oder mehrerer Heizungsventile
erfolgt, wenn das Vergleichen ergibt, dass das ermittelte Verhältnis des Heizungsventils
größer als ein definiertes Toleranz gegenüber zumindest einem weiteren ermittelten
Verhältnis ist. Insbesondre weden die Heizungsventile Abgeglichen, die ausserhalb
der Toleranz liegen.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Ventilstellung oder die Vorlauftemperatur
des Wärmeträgermediums geändert. Vorzugsweise bewirkt die Erhöhung des Soll-Raumtemperaturwerts,
dass das oder die dem Raum zugeordneten Heizungsventile ihre Ventilstellung ändern,
insbesondere derart ändern, dass die Durchflussmenge des Wärmeträgermediums erhöht
wird. Vorzugsweise wird die Durchflussöffnung vergrößert. Alternativ oder zusätzlich
wird die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums erhöht.
[0030] Als vorteilhafte Weiterbildung ist anzusehen, dass die Delta-Temperaturerhöhung zwischen,
insbesondere 0,2 und 1K, vorzugsweise 0,5 und 0,7K, beispielsweise 0,6K liegt. Die
Werte haben sich als vorteilhaft herausgestellt, da die Aufwärmung nicht zu lange
dauert, dennoch kleinere Temperaturschwankungen durch die externen Einflüsse nicht
zum Tragen kommen.
[0031] Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass beim Vergleichen das minimale Verhältnis
oder das mittlere Verhältnis aus allen ermittelten oder bekannten Verhältnissen ermittelt
wird. Das mittlere Verhältnis ist der Mittelwert aus allen bekannten Verhältnissen
und den ermittelten Verhältnissen der unterschiedlichen Heizungsventile. Vorzugsweise
erfolgt ausgehend von dem ermittelten minimalen Verhältnis oder mittleren Verhältnis
die Auswahl der Heizungsventile die begrenzt werden.
[0032] Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass beim Begrenzen die Aufheizgradient mittels
dem minimalen Verhältnis und/oder dem mittleren Verhältnis bestimmt wird, und dass
mittels dem ermittelten Aufheizgradient die maximale Ventilstellung für zumindest
eines, insbesondere alle Heizungsventile ermittelt wird.
[0033] Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das
Verhältnis für jedes Heizungsventil ermittelt wird. Vorzugsweise wird für jedes Heizungsventil
das Verhältnis und damit eine maximalen Ventilstellung ermittelt. Insbesondere kann
das ermittelt der maximalen Ventilstellung dadurch erfolgen, dass in einem Testmodus
der Soll-Temperaturwert für den Test erhöht werden. Insbesondere kann das Erhöhen
des Soll-Temperaturwerts seriell oder parallel erfolgen.
[0034] Als vorteilhafte Weiterbildung ist anzusehen, dass das Verhältnis für Heizungsventile,
die ein und demselben Raum zugeordnet sind, gleichzeitig ermittelt werden.
[0035] Als vorteilhafte Weiterbildung ist anzusehen, dass die maximale Ventilstellung eines
Heizungsventils nicht unterhalb, insbesondere nur oberhalb, eines Grenzwertes von
50% vorzugsweise 40% beispielsweise 30%, der maximal technisch möglichen Ventilstellung
des Heizungsventils einstellbar ist. Vorzugsweise wird die maximale Ventilstellung,
wenn diese auf einen Wert unterhalb des Grenzwertes ermittelt wird, auf den Grenzwert
eingestellt. Es wird verhindert, dass ein Wärmeübertrager nur noch minimal oder gar
nicht mehr mit Wärmeenergie versorgt wird. Dies kann insbesondere passieren, wenn
die Heizungsanlage einen Fehler hat, oder insbesondere eine Vielzahl der Heizungsventile
kaputt sind.
[0036] Die Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte
des Verfahrens auszuführen.
[0037] Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm
gespeichert ist.
[0038] Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektronische Heizungssteuereinheit, die eingerichtet
ist, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
[0039] Ferner betrifft die Erfindung eine Heizungsanlage, welche mit einem Verfahren nach
automatisiert hydraulisch abgleichbar ist.
Zeichnung
[0040] In den Figuren ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage
zu sehen sowie ein erfindungsgemäßes Ventil und Verfahren, welches in der folgenden
Beschreibung näher dargelegt wird. Es zeigen
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Heizungsanlage
- Figur 2
- ein erfindungsgemäßes Verfahren und
- Figur 3
- das Verfahren anhand eines Koordinatensystems.
[0041] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Heizungsanlage 10. Diese weist ein Heizgerät
12, einen Heizkreis 14 mit einem Vorlauf 16, einem Rücklauf 18 und einer Pumpe 20
zur Zirkulation eines Wärmeträgermediums, insbesondere eines Gases oder Fluids, beispielsweise
von Wasser, durch den Heizkreis 14 auf. In dem Heizkreis 14 befinden sich beispielhaft
drei Wärmeübertrager 22, 24, 26, ein erster Wärmeübertrager 22, ein zweiter Wärmeübertrager
24 und ein dritter Wärmeübertrager 26.
[0042] Die Wärmeübertrager 22, 24, 26 können insbesondere als Radiator oder Fußbodenheizung
ausgebildet sind. Auch kann einer der Wärmeübertrager als Radiator und ein anderer
als Fußbodenheizung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist in jedem Raum zumindest ein
Wärmeübertrager ausgebildet. Es ist aber auch denkbar das in einem Raum zwei oder
mehr Wärmeübertrager angeordnet sind. Auch ist denkbar, dass es Räume ohne Wärmeübertrager
gibt.
[0043] Im Vorlauf eines jeden Wärmeübertragers 22, 24, 26 ist jeweils ein Heizungsventil
28, 30, 32 angeordnet. In Figur 1 sind beispielhaft ein erstes Heizungsventil 28,
ein zweites Heizungsventil 30 und ein drittes Heizungsventil 32 dargestellt. Hierbei
handelt es sich um elektronische Heizungsventile 28, 30, 32, beispielsweise um elektronische
Thermostatventile. Jedem Wärmeübertrager 22, 24, 26 ist ein Heizungsventil 28, 30,
32 zugeordnet.
[0044] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können auch mehrere Wärmeübertrager 22, 24,
26 einem Heizungsventil 28, 30, 32 zugeordnet sein. Die Wärmeübertrager 22, 24, 26,
die einem Heizungsventil 28, 30, 32 zugeordnet sind, können hierbei zueinander seriell
und/oder parallel verschaltet sein. Vorzugsweise kann ein Heizungsventil 28, 30, 32
den Durchfluss des Wärmeträgermediums durch ein oder mehrere Wärmeübertrager 22, 24,
26 steuern. Vorzugweise können auch mehrere Heizungsventile jeweils ein oder mehrere
Wärmeübertrager 22, 24, 26, die in dem selben Raum angeordnet sind, vorgeschaltet
sein.
[0045] Üblicherweise weist das Heizgerät 12 eine Heizungssteuereinheit 40 zur Steuerung
und/oder Regelung auf. Vorzugsweise kann Heizungssteuereinheit 40 auch die Vorlauftemperatur
des Wärmeträgermediums mittels dem Heizgerät 12 steuern.
[0046] Vorzugsweise sind die Raumcontroller 42, 44, 46 ausgebildet. Die Raumcontroller 42,
44, 46 weisen vorzugsweise ein Bedienelement und ein Anzeigemittel, insbesondere ein
Display auf. Sie ermöglichen das Einstellen einer Soll-Raumtemperatur. Vorzugsweise
sind die Raumcontroller 42, 44, 46 einem Raum zugeordnet, für den die Soll-Raumtemperatur
eingestellt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich mittels
eines Raumcontrollers 42, 44, 46 mehrere Soll-Raumtemperaturen einzustellen.
[0047] Auch kann der Raumcontroller 42, 44, 46 in die Heizungssteuereinheit 40 integriert
sein.
[0048] Auch sind die Raumcontroller 42, 44, 46 ausgebildet die Heizungsventile 28, 30, 32
zu steuern. Hierzu besteht zwischen den Raumcontrollern 42, 44, 46 und den Heizungsventilen
28, 30, 32 eine Steuerverbindung. Diese kann drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet
sein.
[0049] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Raumcontroller in das Heizungsventil
integriert. Insbesondere weist das Heizungsventil beispielsweise ein Anzeigemittel
und ein Bedienelement auf.
[0050] Auch können die Heizungsventilen 28, 30, 32 direkt über die Heizungsteuereinheit
40 angesteuert werden. Hierzu besteht zwischen der Heizungsteuereinheit 40 und den
Heizungsventilen 28, 30, 32 eine Steuerverbindung. Diese kann drahtlos oder drahtgebunden
ausgebildet sein.
[0051] Die möglichen Steuerverbindungen sind beispielhaft in Figur 1 gestrichelt dargestellt.
[0052] Die Heizungsteuereinheit 40 ist ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 auszuführen.
Die Heizungsteuereinheit 40 weist eine Kommunikationsmittel auf, welches ihr erlaubt
Soll-Temperaturwerte und Ist-Temperaturwerte zu empfangen oder zu senden. Vorzugsweise
ist die Heizungssteuereinheit 40 mittels Steuerverbindungen mit den Heizungsventilen
28, 30, 32 verbunden. Vorzugsweise ist die Heizungssteuereinheit 40 mittels einer
Steuerverbindungen mit dem Heizgerät verbunden.
[0053] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren 100, verteilt auf die
Raumcontroller und/oder die Heizungsventile, ausgeführt.
[0054] Auch kann der Soll-Raumtemperaturwert mittels eins mobilen Geräts, insbesondere eines
Smartphones oder eins Tabletts eingestellt werden. Hierzu wird der Soll-Raumtemperaturwert
insbesondere an einen Raumcontroller, ein Heizungsventil oder die Heizungssteuereinheit
40 gesendet.
[0055] Vorzugsweise ist ein Temperatursensor (nicht dargestellt) zur Erfassung der Ist-Temperatur
in einem Raum ausgebildet. Der Ist-Temperaturwert wird insbesondere für die Ausführung
des Verfahrens benötigt. Der Temperatursensor wird für die Erfassung der aktuellen
Temperatur in einem Raum benötigt. Der Temperatursensor stellt die erfasste Temperatur
der Heizungssteuereinheit 40 und/oder einem Raumcontroller und/oder einem Heizungsventil
28, 30, 32 zur Verfügung. Insbesondere weisen die Raumcontroller den Temperatursensor
auf. Sie können die Ist-Temperatur an die Heizungssteuereinheit 40 senden. Vorzusgweise
sind mehrere Temperatursensoren vorgesehen, welche insbesondere jeweils einem Heizungsventil
zugeordnet sind.
[0056] Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Durchführen eines automatisierten
hydraulischen Abgleichs. Das Verfahren 100 umfasst mehrere Verfahrensschritte. Die
Reihenfolge in denen die Verfahrensschritte ablaufen, können teilweise vertauscht
werden.
[0057] In einem Verfahrensschritt 110 erfolgt das Empfangen einer Erhöhung eines Soll-Raumtemperaturwerts.
Die Änderung des Soll-Raumtemperaturwerts kann hierbei von einem Benutzer, insbesondere
einem Bewohner, aber auch durch ein automatisiertes System erzeugt werden. Auch kann
sie automatisch getriggert oder durch ein Zeitprogramm ausgelöst werden. Das Empfangen
umfasst hierbei auch das Abrufen, Abfragen oder messen eines geänderten Soll-Raumtemperaturwerts.
Die Änderung des Soll-Raumtemperaturwerts wirkt wie ein Trigger, welcher die weiteren
Verfahrensschritte triggert.
[0058] Vorzugsweise bieten insbesondere Raumcontroller 42, 44, 46, insbesondere mit Thermostatfunktion
die Möglichkeit die Soll-Raumtemperatur zu ändern. Vorzugsweise ist ein Raumcontroller
42, 44, 46 einem Raum zugeordnet. Insbesondere ist ein Raumcontroller 42, 44, 46 in
dem Raum, dem er zugeordnet ist, auch angeordnet. Vorzugsweise weist der Raumcontroller
42, 44, 46 ein Anzeigemittel und ein Bedienelement auf. Umgangssprachlich werden Raumcontroller
auch als Thermostate bezeichnet. Insbesondere weisen die Raumcontroller auch Temperatursensoren
zur Erfassung der Ist-Temperatur auf.
[0059] Gemäß einer Weiterbildung ist ein zentraler Raumcontroller ausgebildet. Dieser ermöglicht
es für zwei oder mehr Räume die Soll-Raumtemperaturwerte einzustellen. Vorzugsweise
sind die Heizungsteuereinheit 40 und der zentrale Raumcontroller als eine Einheit
ausgebildet.
[0060] Die Erhöhung der Soll-Raumtemperatur, insbesondere des Soll-Raumtemperaturwerts,
bewirkt, dass eine erhöhte Temperatur in dem Raum gewünscht ist. Um dies zu erreichen,
muss dem Raum Wärmeenergie zugeführt werden und/oder die zugeführte Wärmeenergie erhöht
werden.
[0061] Gemäß einer ersten Ausführungsform erfolgt das zusätzliche Zuführen der Wärmeenergie
durch das Ändern der Ventilstellung zumindest eines der Heizungsventile 28, 30, 32,
die dem Raum zugeordnet sind. Sind mehr als ein Heizungsventil 28, 30, 32 dem Raum
zugeordnet, wird deren Ventilposition ebenfalls geändert. Vorzugsweise wird die Ventilposition
aller Heizungsventile 28, 30, 32, die dem Raum zugeordnet sind, geändert. Vorzugsweise
wird die Ventilstellung derart geändert, dass sich der Durchfluss des Wärmeträgermediums
erhöht. Entsprechend erhöht sich auch der Durchfluss an Wärmeträgermedium in einem
oder mehrerer Wärmeübertrager 22, 24, 26, die dem Heizungsventil 28, 30, 32, inbsesondere
dessen Ventilposition geändert wurde, nachgeschalten sind.
[0062] Unter einem Raum zugeordnete Heizungsventile sind insbesondere die Heizungventile
zu verstehen, welche zumindest einem Wärmeübertrager, der dem Raum zugeordnet ist,
vorgeschaltet sind und/oder den Durchfluss durch den zumindest einen Wärmeübertrager
steuern.
[0063] Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums
erhöht. Die Erhöhung der Vorlauftemperatur bewirkt, dass mehr Wärmeenergie dem Wärmeübertragermediums
zugeführt wird. Die Erhöhung der Vorlauftemperatur erfolgt insbesondere durch das
Heizgerät 12.
[0064] In einem weiteren Verfahrensschritt 120 erfolgt das Ermitteln der Aufheizzeit t
N. Es wird die Zeit ermittelt, die benötigt wird, um den Raum ausgehend von einer Ausgangstemperatur,
auch bezeichnet als Ist-Raumtemperatur um eine Delta-Temperaturerhöhung ΔT, zu erwärmen.
Vorzugsweise wird die Zeit ermittelt, um die Temperatur in einem Raum von der Ist-Raumtemperatur
um eine Delta-Temperaturerhöhung ΔT auf eine Zieltemperatur zu erhöhen.
[0065] Vorzugsweise muss die Zieltemperatur kleiner bzw. gleich wie die Soll-Raumtemperatur
sein. Eine solche Überprüfung erfolgt in dem optionalen Verfahrensschritt 115. Ist
die Solltemperatur kleiner als die Zieltemperatur, so wird das Verfahren 100 abgebrochen.
[0066] Im Folgenden steht N für ein Heizungsventil. Am Beispiel für Figur 1 ist N =1, 2
oder 3. Insbesondere steht beispielshaft N=1 für das Heizungsventil 28, N=2 steht
für das Heizungsventil 30 und N=3 steht für das Heizungsventiul 32. Vorzugsweise wird
das Verfahren 100 mindestens entsprechend der Anzahl an Heizungsventile wiederholt.
[0067] In einem weiteren Verfahrensschritt 130 wird der Aufheizgradient ∇
N ermittelt. Der Aufheizgradient ∇
N wird aus der Delta-Temperaturerhöhung ΔT
N und der Aufheizzeit t
N ermittelt.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0001)
[0068] In einem weiteren Verfahrensschritt 140 wird die mittlere relative Ventilstellung
V
mit_N ermittelt. Die mittlere relative Ventilposition V
mit_N ist die mittlere Ventilstellung über die Aufheizzeit t
N. Sie wird insbesondere mittels einer zeitlich gewichteten Mittelwertbildung der Ventilstellungen
∇
N während der Aufheizzeit t ermittelt. Insbesondere wird die mittlere relative Ventilstellung
V
mit_N von dem Heizungsventil N ermittelt, welches dem Raum zugeordnet ist.
[0069] In einem weiteren Verfahrensschritt 150 wird das Verhältnis m
erm_N aus Aufheizgradient ∇
N zu mittlerer relativer Ventilstellung V
mit_N ermittelt.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0002)
[0070] Vorzugsweise wird zusätzlich ein Tiefpassfilter auf das ermittelte Verhältnis m
erm_N angewendet, um den Einfluss von Störgrößen zu minimieren Vorteilhaft ist in einem
Heizungssystem 10, welches hydraulisch abgeglichen ist, dass jeweils das Verhältnis
m
erm_1 eines ersten Heizungsventils zu dem Verhältnis m
erm_2 eines weiteren Heizungsventils gleich ist. Insbesondere spricht man auch von hydraulisch
abgeglichen, wenn sich der Wert m nur minimal unterscheidet. Weist beispielsweise
das Verhältnis m
erm_1 eines ersten Heizungsventils 1.0 auf und das Verhältnis m
erm_2 eines zweiten Heizungsventils ebenfalls 1.0 oder 1.01, so ist die Heizungsanlage
bestehend aus den zwei Heizungsventilen hydraulisch abgeglichen. Bei mehr als zwei
Heizungsventilen muss m
erm_1 =m
erm_2= m
erm_N aller Heizungsventile im Wesentlichen gleich sein oder darf einen definierte Abweichung,
insbesondere Toleranz T
def, nicht überschreiten. Wird der definierte Abweichung überschritten, handelt es sich
um eine Heizungsanlage 10, welche nicht hydraulisch abgeglichen ist.
[0071] In einem Verfahrensschritt 160 erfolgt das Vergleichen des ermittelten Verhältnisses
m
erm_N, insbesondere auch als m
erm_N bezeichnet, mit den ermittelten Verhältnissen m
bek eines oder mehrerer anderer Heizungsventile oder Räume. Insbesondere werden die m
erm Werte der Heizungsventile nach der Ermittlung jeweils in einem seperaten Speicher
als m
bek abgelegt.
[0072] Vorzugsweise wird das zuletzt für ein anderes Heizungsventil ermittelte Verhältnis
m
bek verwendet. Vorzugsweise werden die Verhältnisse m
erm aller Heizungsventile ermittelt. Vorzugsweise wird der Vergleich mit einem oderer
mehreren, insbesonderer aller m
bek nach jedem Ermitteln von m
erm_N erneut durchgeführt. Vorzugsweise wird, insbesondere anschließend, das ermittelte
m
erm_N als m
bek für dieses Ventil in einem Speicher hinterlegt.
[0073] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Verfahrensschritt Vergleichen 160
das Heizungsventil mit dem geringsten Verhältnis m ermittelt. Das geringste m wird
auch als m
min bezeichnet. Es wird hierbei alle bekannten m
bek und das neu ermittelte m
erm_N herangezogen.
[0074] Weiterhin wird der Aufheizgradient ∇
min für das Heizungsventil mit dem geringsten Verhältnis m
min für eine Ventilstellung 100%, also maximal geöffnet, ermittelt. Vorzugsweise wird
der Aufheizgradient ∇
min für 100% Ventilstellung berechnet.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0003)
[0075] In einem Verfahrensschritt 170 erfolgt das Begrenzen der maximalen Ventilstellung
eines Heizungsventils 28, 30, 32 oder mehrerer Heizungsventile. Zwangsläufig muss
hier nicht das Heizungsventil N begrenzt werden, für welches in einem der direkten
vorhergehenden Verfahrensschritte das Verhältnis m
erm_N ermittelt wird.
[0076] Im Verfahrensschritt Begrenzen 170 wird die maximale Ventilstellung V
max eines oder mehrere Heizungsventile vorgegeben. Aus dem ermittelten Aufheizgradient
∇
min wird die maximale Ventilstellung V
max jeweils für die Heizungsventile ermittelt.
[0077] Gemäß einer Weiterbildung wird das oder die Heizungsventile begrenzt, deren Verhältnis
m außerhalb der zulässigen Toleranz Tol liegen. Sind mehr als ein Heizungsventil 28,
30, 32 außerhalb der Toleranz Tol, so können auch mehrere Heizungsventile 28, 30,
32 begrenzt werden.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0004)
[0078] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird nicht der Aufheizgradient ∇
min des Heizungsventils mit dem geringsten m, der m
bek und dem m
erm_N verwendet, sondern es erfolgt eine Berechnung des Aufheizgradient ∇
min über das mittlere Verhältnis m
mit abzüglich der Standardabweichung σ. Das mittlere Verhältnis m
mit ist der Mittelwert aus allen bekannten Verhältnissen m
bek und dem ermittelten Verhältnissen m
erm_N der unterschiedlichen Heizungsventilen. Die 100% sind notwendig, um den Aufheizgradient
V für ein komplett geöffnetes Ventil zu bestimmen. Bei einer Ventilstellung von V=100%
ergibt sich.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0005)
[0079] Vorteilhaft können hierdurch insbesondere Auslegungsfehler, wie zu kleine Wärmeübertrager,
ausgeglichen werden. Auch können kaputte oder fehlerhafte Ventile ausgeglichen werden.
[0080] Die Standardabweichung σ ist ein Maß für die Streubreite der Werte eines Merkmals
rund um dessen Mittelwert (arithmetisches Mittel). Vereinfacht gesagt, ist die Standardabweichung
die durchschnittliche Entfernung aller gemessenen Ausprägungen eines Merkmals vom
Durchschnitt. Hierdurch können insbesondere Ventile ausgeschlossen werden, die fehlerhaft
sind oder fehlerhafte Heizungsanlagen Auslegungen. Fehlerhafte Ventile würden dazu
führen, dass die Heizungsventile falsch begrenzt werden würden.
[0081] Die Begrenzung der maximalen Ventilstellung eines Heizungsventils erfolgt in dem
die ermittelte Aufheizgradient ∇
min durch das für das Heizungsventil ermittelte Verhältnisse m
erm_N oder bekannte Verhältnisse m
bek dividiert wird.
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0006)
oder
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2024/13/DOC/EPNWA1/EP23198700NWA1/imgb0007)
[0082] Vorzusgweise wird Verfahrensschritt 170, insbesondere für jedes Heizungsventil, wiederholt.
So wird für jeder Heizungsventil die neu maximale Ventilposition ermittelt. Für jedes
Heizungsventil wird entweder das von ihm bekannte Verhältnis oder ggf. das in den
Verfahrensschritten zuvor für das Heizungsventil neu ermittelte Verhältnis verwendet.
[0083] In Figur 3 sind Teile des Verfahrens 100 anhand eines Koordinatensystems erklärt.
Auf der x-Achse ist die Ventilposition V dargestellt. Auf der y-Achse ist der Aufheizgradient
V aufgetragen.
[0084] Die gestrichelten Linien stellt den Verlauf des Verhältnisses m
1 eines ersten Heizungsventils 28 und die Strichpunktlinien den Verlauf des Verhältnisses
m
2 eines zweiten Heizungsventils 30 dar.
[0085] Beipielhaft wurde m
1 zuvor ermittelt und ist daher vergleichbar mit m
erm_N, hier m
erm_1 . m
2 entspricht dem m
bek des Heizungsventils 2.
[0086] Entsprechend Verfahrensschritt 160 wird das Heizungsventil mit dem geringsten Verhältnis
m
min ermittelt 160a. In dem Beispiel gemäß Figur 3 ist dies das erste Heizungsventil 28.
Das Ermitteln erfolgt insbesondere durch Vergleichen.
[0087] Weiterhin wird der Aufheizgradient ∇
min für das Heizungsventil mit dem geringsten Verhältnis m
min für eine Ventilstellung V=100%, also maximal geöffnet, ermittelt 160b. Vorzugsweise
wird das Verhältnis für 100% Ventilstellung berechnet. 160a und 160b sind Unterschritte
von 160.
[0088] Anschließend erfolgt das Begrenzen 170 der maximalen Ventilstellung.
[0089] Der ermittelte Aufheizgradient ∇
min wird einem oder allen weiteren Heizungsventilen vorgegeben 170a. Aus dem vorgegebenen
Aufheizgradient ∇
min wird die maximale Ventilstellung V
max und/oder V
max_N für die Heizungsventile ermittelt 170b. Vorzugsweise wird in dem Beispiel gemäß Figur
3 das zweite Heizungsventil 30 begrenzt. 170a und 170b sind Unterschritte von 170.
[0090] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird nicht der Aufheizgradient ∇
min Verwendet, sondern es erfolgt die Berechnung über den mittleren Aufheizgradient ∇
mit aller Heizungsventile abzüglich der Standardabweichung σ. Vorteilhaft können hierdurch
insbesondere Auslegungsfehler, wie zu kleine Wärmeübertrager, ausgeglichen werden.
Auch können kaputte oder fehlerhafte Ventile ausgeglichen werden.
1. Verfahren (100) zum Durchführen eines hydraulischen Abgleichs einer Heizungsanlage
(10) mit mindestens einem Wärmeerzeuger (12), mindestens zwei Wärmeübertrager (22,
24, 26) und mindestens zwei steuerbaren Heizungsventilen (28, 30, 32), wobei in Abhängigkeit
von der Ventilstellung (V) eines Heizungsventils (28, 30, 32) der Durchfluss eines
Wärmeträgermediums durch zumindest einen mit diesem Heizungsventil (28, 30, 32) verbundenen
Wärmeübertrager (22, 24, 26) steuerbar ist, umfassend die Schritte:
• Empfangen (110) einer Erhöhung eines Soll-Raumtemperaturwerts für einen Raum, dem
zumindest eines der Heizungsventile (28, 30, 32) und ein Wärmeübertrager (22, 24,
26) zugeordnet ist,
• Ermitteln (120) der Aufheizzeit (tN), die benötigt wird, um eine Delta-Temperaturerhöhung (ΔT) in dem Raum zu erreichen,
• Ermitteln (130) des Aufheizgradienten (∇N) aus der Delta-Temperaturerhöhung (ΔT) und der Aufheizzeit (tN),
• Ermitteln (140) der mittleren relativen Ventilstellung (Vmit_N) des Heizungsventils (28, 30, 32) über die Aufheizzeit (tN),
• Ermitteln (150) des Verhältnisses (merm_N) aus Aufheizgradient (∇N) zur mittleren relativen Ventilstellung (Vmit_N),
• Vergleichen (160) des ermittelten Verhältnisses (merm_N) mit zumindest einem der bereits ermittelten Verhältnisse (mbek) von zumindest einem der anderen Heizungsventile (28, 30, 32),
• Begrenzung (170) der maximalen Ventilstellung (Vmax) eines Heizungsventils (28, 30, 32) in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichens
(160).
2. Verfahren (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung der maximalen Ventilstellung (Vmax) eines Heizungsventils (28, 30, 32) erfolgt, wenn das Vergleichen (160) ergibt, dass
das ermittelte Verhältnis (merm_N) oder eines der bekannten Verhältnisse (mbek) der Heizungsventile (28, 30, 32) größer als ein definierte Toleranz (Tdef) voneinander abweicht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die dem Raum zugeordneten Heizungsventile (28, 30, 32) ihre Ventilstellung
ändern oder die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums geändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Delta-Temperaturerhöhung (ΔTN) zwischen insbesondere 0,2 und 1 K, vorzugsweise 0,5 und 0,7K, beispielsweise bei
0,6K liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergleichen (160) das minimale Verhältnis (mmin) oder das mittlere Verhältnis (mmit) aus allen ermittelten oder bekannten Verhältnissen ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Begrenzen (170) der Aufheizgradient (∇min) mittels des minimalen Verhältnisses (mmin) und/oder des mittleren Verhältnisses (mmit) bestimmt wird, und dass mittels dem ermittelten Aufheizgradient (∇min) die maximale Ventilstellung (Vmax) für zumindest eines der Heizungsventile ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (merm_N) für jedes Heizungsventil (28, 30, 32) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (merm_N) für Heizungsventile (28, 30, 32), die ein und demselben Raum zugeordnet sind, gleichzeitig
ermittelt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ventilstellung (Vmax) nicht unterhalb eines Grenzwertes von 50% vorzugsweise 40%, beispielsweise 30%,
der maximal technisch möglichen Ventilstellung des Heizungsventils (28, 30, 32) einstellbar
ist.
10. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens Anspruch
1 bis 9 auszuführen.
11. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert
ist.
12. Elektronische Heizungssteuereinheit, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahren
nach Anspruch 1 bis 9 auszuführen.
13. Heizungsanlage, welche mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 automatisiert
hydraulisch abgleichbar ist.