NL8500064A - Werkwijze ter besturing van een stelsel dat ruimtes verwarmt. - Google Patents

Description

ί f A"-; *· I * ! Γ"·/

Werkwijze ter besturing van een stelsel dat ruimtes verwarmt.

Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het besturen van stelsels die ruimtes verwarmen en in-, het bijzonder op een besturingswijze die meerdere elektrische verwarmingsweerstanden aanwendt, waarvan een geschikt is voor 5 gemoduleerde besturing teneinde warmteafgifte precies te laten overeenstemmen met een behoefte aan warmte.

In bekende stelsels wordt algemeen een geheel verwarmingsstelsel bekrachtigd telkens wanneer de werkelijke temperatuur binnen een te verwarmen ruimte beneden een inge-10 stelde temperatuurwaarde geraakt bij een zekere vooraf bepaalde minimum waarde. Het is bekend dat thermostatische besturingen van dit type van zichzelf een vertraging introduceren tussen de tijdsduur waarin de Werkelijke temperatuur binnenin de ruimte stijgt naar de ingestelde waarde en de tijdsduur waarin het 15 thermostaatorgaan in staat is deze toename in temperatuur te detecteren. Eveneens zal de thermostaatinrichting typerend een vertraging vertonen in het detecteren van een werkelijke temperatuur die beneden de ingestelde waarde zakt.Het resulterende voorbij schieten en te vroeg beginnen van de werkelijke tem-20 peratuur ten opzichte van de ingestelde temperatuurwaarde kan ongemakkelijk zijn voor de bewoner en betekent verspilling van energie.

Een benadering voor het oplossen van dit probleem is beschreven in het Amerikaanse octrooi no. 4.379.483, 25 dat een wijze van besturen van verwarmingsbronnen, die een eerste evenredige bekrachtiging van een eerste bron gebruiken, toont. Indien deze bron niet in staat is in de vraag naar warm- j te te voorzien, wordt hij volledig bekrachtigd en een tweede bron wordt daarna evenredig bekrachtigd. Deze volgorde gaat door 30 totdat de bron (bronnen) voldoende warmte ontwikkelt (ontwikke len) om te voorzien in de vraag. Indien na eerste bediening de werkelijke ruimtetemperatuur meer dan 0,83°C beneden dé ingestelde temperatuurwaarde ligt, worden alle verwarmingsbron- 6500064 - 2 - \ • \ 9 nen bekrachtigd en blijven bekrachtigd totdat de werkelijke temperatuur stijgt tot een waarde die binnen 0,6°C van de ingestelde temperatuurwaarde ligt. Op dat tijdstip worden alle verwarmingsbronnen afgezet en daarna begint de evenredige bekrach- 5 tigingsvolgorde die hierboven beschreven is. De temperatuur in * de ruimte moet een gehele temperatuurstijgings- en temperatuur-dalingscyclus doorlopen in welke tijdsduur het gewenst is een verwarmingsbron te doen overschakelen van evenredige naar volledig bekrachtigde besturing.

10 Terwijl zulke werkwijzen tot nu toe bevredigend zijn geweest hebben zij de neiging gekenmerkt te worden door zekere nadelen. In het bijzonder vereisen zij bekrachtiging van alle verwarmingsbronnen tenzij de werkelijke ruimtetemperatuur binnen een vooraf bepaalde marge van de ingestelde temperatuur-15 waarde ligt. Verder vereisen zij dat de werkelijke rui/mtetem- peratuur een aantal kringlopen doormaakt waarbij elke vereiste ongemakkelijk voor bewoners kan zijn en verspilling van energie kan betekenen. Een werkwijze ter besturing van een verwarmings-stelsel dat verwarmingsbronnen precies bekrachtigt in overeen- · 20 stemming met de grootte van het verschil tussen de werkelijke en de ingestelde temperatuurwaarden zou een duidelijke verbetering in de techniek zijn. Een werkwijze ter besturing van een stelsel dat.een ruimte verwarmt met meerdere elektrische ver-warmingsweerstanden omvat stappen ter berekening van het samen-25 stellingsgetal van verwarmingsweerstanden waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden om de werkelijke temperatuur binnenin een ruimte te doen stijgen naar een ingestelde temperatuurwaarde. Dit samenstellingsgetal kan bestaan uit gehele en gebroken delen. Een van de verwarmingsweerstanden, een bestuurd verwar-30 mingsorgaan genoemd, is geschikt zowel voor continue bekrach tiging als ook voor gemoduleerde besturing door intermitterende bekrachtiging. Een groep tweede verwarmingsweerstanden is geschikt voor continue stapsgewijze bekrachtiging, waarbij deze groep een aantal verwarmingsorganen omvat dat gelijk is aan het gehele 35 deel. Bekrachtiging van de verwarmingsorganen die deze groep _ »a 8500064 I .

- 3 - omvatten vindt bij voorkeur opeenvolgend plaats na het verlopen van een als tussenstap vooraf gekozen tijdvertraging tussen bekrachtiging van het bestuurde verwarmingsorgaan en het eerste verwarmingsorgaan van de groep. Eveneens zullen tijdvertragingen 5 aangébracht worden tussen het tijdstip van bekrachtiging van het eerste verwarmingsorgaan van de groep en de tijdstippen van bekrachtiging van opeenvolgende verwarmingsorganen in de groep.

Het samenstellingsgetal wordt herhaaldelijk opnieuw berekend en de verwarmingsorganen die de groep van tweede verwarmingsorga-10 nen omvatten worden opeenvolgend bekrachtigd of afgezet in een hoeveelheid gelijk ".aan het gehele deel. Het bestuurde verwarmingsorgaan wordt bekrachtigd gedurende een gemiddelde tijdsduur die gelijk is aan het gebroken deel. Wanneer de werkelijke temperatuur de ingestelde temperatuurwaarde nadert zodat het gehele 15 deel nul wordt?worden alle verwarmingsorganen in de groep afge zet en wanneer de werkelijke temperatuur gelijk is aan de ingestelde temperatuurwaarde wordt het bestuurde verwarmingsorgaan ook afgezet.

Een doel van de onderhavige uitvinding is 20 te voorzien in een werkwijze ter besturing van een verwarmings- stelsel, waarin verwarmingsbronnen worden bekrachtigd, gebaseerd op een berekening van het samenstellingsgetal van verwarmingsorganen die vereist zijn om de werkelijke ruimtetemperatuur te doen stijgen naar een ingestelde temperatuurwaarde.

25 Een ander doel van de uitvinding is te voor zien in een werkwijze ter besturing van een verwarmingsstelsel, waarin een van de verwarmingsweerstanden geschikt is voor gemo- i duleerde besturing door intermitterende bekrachtiging. j

Nog een doel van de onderhavige uitvinding is 30 te voorzien in een werkwijze ter besturing van een verwarmings- i stelsel geschikt om het totale warmteuitstroomvermogen van een samenstellingsgetal van verwarmingsweerstandën te herleiden tot toenames die niet groter zijn dan een klein percentage van het 1 totaal.

35 Nog een doel van de onderhavige uitvinding 8500064 - 4 - • ï fc Λ is te voorzien in een werkwijze ter besturing van een verwar-mingsstelsel waarin slechts één verwarmingsweerstand geschikt hoeft te zijn voor gemoduleerde intermitterende bekrachtiging.

Een nog ander doel van de onderhavige uit-5 vinding is te voorzien in een werkwijze ter besturing van een verwarmingsstelsel waarin voorbij schieten en te vroeg beginnen van de ruimtetemperatuur nagenoeg wordt voorkomen.

Nog een doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een werkwijze ter besturing van een verwar-10 mingsstelsel, waarin het samenstellingsgetal van verwarmings- weerstanden, waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden, een functie is van de bandbreedte in graden van een verwarmings-besturingsband en van het aantal afzonderlijke verwarmingsweer-standen, omvat in het stelsel. Deze en andere doeleinden van 15 de uitvinding zullen duidelijker worden uit de gedetailleerde beschrijving in combinatie met de bijgaande tekeningen.

Figuur 1 stelt een weergave voor van een struc-tuurdiagram van een tot voorbeeld dienende luchtbéhandelings-eenheid, waarbij het gedeelte van het stelsel dat de rud>mte ver-20 warmt bestuurd kan worden door de werkwijze volgens de uitvin ding; figuur 2 is een grafische weergave van de eigenschappen van de werking van het stelsel dat de ruimte verwarmt, getoond in figuur 1, en 25 figuur 3 is een elektrisch schema van een scha keling die gébruikt kan worden samen met een van de verwarmings-weerstanden van het stelsel dat de ruimte verwarmt in figuur 1.

Het begrijpen van de werkwijze volgens de uitvinding zal bevorderd worden door een beschrijving van een 30 typische luchtbehandelingseenheid van een overal bekend type dat gebruikt wordt in industriële en commerciële toepassingen. Dienovereenkomstig wordt getoond hoe de luchtbehandelingseenheid 10 van figuur 1 een ingangskanaal 11 omvat om lucht van buiten in de ruimte 13 te brengen om verwarmd te worden, een uitgangs-35 kanaal 15 en een mengkanaal 17 als verbinding daartussen. In- 8500064 - 5 - % * · stelkleppen 19 zijn in de luchtbehandelingseenheid 10 geplaatst ter besturing van de luchtstroom terwijl voorzien is in een ventilator 21 voor het doen bewegen van lucht. Binnenin het kanaal 11 zijn voelorganen 23, 25, 27 geplaatst om signalen voort 5 te brengen die representatief zijn voor respectievelijk de tem peratuur van de lucht van buiten, voor de temperatuur van de gemengde lucht en voor de temperatuur van de uitstromende lucht.

De luchtbehandelingseenheid 10 omvat ook een stelsel 29 dat de ruimte verwarmt, omvattende meerdere elektrische verwarmings-10 weerstanden 31, die, wanneer ze bekrachtigd zijn, de lucht die door het kanaal 11 gaat en in de ruimte 13 stroomt verwarmenjzullen. Een zonetemperatuur-voelorgaan 33 is geplaatst binnenin de ruimte 13 en is geschikt om een signaal voort te brengen dat representatief is voor de werkelijke luchttemperatuur daarbinnen.

15 De inrichting die het zonetemperatuur-voelorgaan 33 omvat, kan ook een inrichting 35 omvatten om een ingestelde temperatuurwaarde te selecteren, die men wenst te handhaven binnenin de ruimte 13^en om een signaal voort te brengen dat representatief is voor die ingestelde temperatuurwaarde.

20 Figuur 2 is een grafische weergave, welke een horizontale as 37 omvat, die een continuum van werkelijke temperaturen binnen een ruimte weergeeft. Een vertikale as 39 snijdt de horizontale as 37 bij een waarde die een ingestelde temperatuurwaarde weergeeft, die gekozen kan worden door de bewoner.

25 Op de as 37 en met betrekking tot de vertikale as 39 zijn gra fisch een aantal besturingsbanden 41 en dode banden 43 afgeheeld. Voorstellingen zoals die in figuur 2 worden overal gebruikt door mensen in de verwarmingstechniek om het type en de mate van temperatuurcorrectie af te beelden, die zal worden getoond door 30 een stelsel overeenkomstig verschillende factoren, die elk ver schil tussen de werkelijke en de ingestelde temperatuurwaarden omvatten, en alleen die banden links van de vertikale as 39 van de ingestelde waarde zijn van belang voor deze beschrijving.

Alhoewel geen absolute vereiste is het voor een systeemontwerper 35 niet ongewoon een verwarmingsdodeband 43a op te nemen als een i 8500064 - 6 -

» V

d uitvoeringsfunctie. Wanneer hij zo opgenomen is, zal geen warmte worden toegevoerd aan de ruimte 13, niettegenstaande het feit dat de werkelijke temperatuur enigszins onder de ingestelde temperatuurwaarde ligt. Indien echter de werkelijke temperatuur 5 links van de vertikale as 45 van de verwarmings-dodeband 43a geraakt, zullen één of meerdere elektrische verwarmingsweer-standen/bekrachtigd worden, afhankelijk van het verschil in graden tussen de temperatuur weergegeven door het snijpunt van de as 45 met de horizontale temperatuuras 37 en de werkelijke 10 ruimtetemperatuur. In de tot voorbeeld dienende beschrijving wordt aangenomen dat het stelsel dat de ruimte verwarmt vier elektrische verwarmingsweerstanden omvat, waarvan de cyclische werking van elk is weergegeven door rechthoekige omtrekken 47, 49, 51, 53. Conventionele stelsels zijn zo ingesteld dat, in-15 dien de werkelijke temperatuur wordt weergegeven door een ver tikale as die doorjpunt "A" gaat, ofwel twee ofwel drie verwar-mingsweerstanden 31 bekrachtigd zullen worden zelfs al zou een meer nauwkeurige energiebesparende besturingswijze voorschrijven dat effectief alleen ongeveer 2i verwarmingsorgaan idealiter 20 gebruikt zou mogen worden. In praktijk kan het werkelijke aantal verwarmingsweerstanden 31 in een bijzondere luchtbehandelingseenheid 10 variëren van 1 als minimum tot 12 of meer afhankelijk van de grootte van de eenheid 10.

De werkwijze Van de onderhavige uitvinding 25 is bijzonder geschikt om uitgevoerd te worden door de zonebe- sturingsinrichting en door het programmaschakelbord getoond en beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage met serienummer 6-505224 van 17 juni 1983 die is overgedragen aam aanvraagster.

De bovengenoemde toepassing wordt hierin onder verwijzing omvat.

30 De daarin beschreven zonebesturingsinrichting is een op een microprocessor gebaseerde inrichting, geschikt om signalen van voelorganen die representatief zijn voor onder andere de werkelijke temperatuur van de lucht binnen de ruimte, de ingestelde temperatuurwaarde en de temperatuur van de uitstromende lucht 35 op te vangen. Het daarin beschreven en in figuur 1 getoonde 8500064 _ ^_________________ *> « 4.

- 7 - programmaschakelbord 55, dus een op een microprocessor gebaseerde constructie, kan worden gebruikt om pulsbreedtemodula-tie van de elektronische schakeling 57 getoond in figuur 3 tot stand te brengen. Onder verwijzing naar de opgenomen aanvrage . 5 omvat de schakeling 57 een leiding 59 om te koppelen aan de stift 11 (PC2) van de microprocessor in het programmaschakelbord 55 en het heeft een paar uitgangsaansluitorganén 60 om het 20 mA uitgangssignaal aan de aansluitorganen 61 van een belastings-besturingsschakeling 63 toe te voeren. Wanneer deze verbinding 10 tussen de schakeling 57 en de stift 11 tot stand is gebracht wordt de doorverbinding tussen R18 en R53 verwijderd. De belas-tingsbesturingsschakeling 63 heeft een paar voedingsaansluit-organen 65 voor verbinding met de netspanning en een van de ver-warmingsorganen 31, dat het eerste bestuurd verwarmingsorgaan 15 genoemd wordt, en omvat een optisch gekoppelde nulspanningstrek- kerschakeling 67 om het voor een triac, anti-parallel thyris-toren of een functioneel equivalent mogelijk te maken het eerste bestuurde verwarmingsorgaan 31a dat hiermee verbonden is te bekrachtigen. In het andere geval en vervaardigd tegen enigszins 20 lagere kosten kan de trekkerschakeling 67 die de triac omvat vervangen worden door een vastéstof-schakelaar 69 van het Crydom-type D 2425.

Het begrijpen van de besturingswijze volgens de uitvinding zal verder bevorderd worden door het bestaan aan 25 te nemen van bepaalde tot voorbeeld dienendé voorwaarden die overheersen op het tijdstip waarop een eerste behoefte aan warmte bestaat. Aangenomen wordt dat de ingestelde temperatuurwaarde van de zone of de ruimte 21°C is en dat geen voorziening voor een verwarmings-dodeband in het stelsel is opgenomen. In-30 dien dit grafisch zou worden weergegeven op een manier zoals in figuur 2 zou de vertikale as 45 samenvallen met de rechter vertikale scheidingsas 39 van de verwarmingsbesturingsband 41.

Verder zal worden aangenomen dat de verwarmingsbesturingsband 41 een bandbreedte in graden heeft van 6,0°C, waarbij deze tem-35 peratuurbandbreedte is weergegeven door de horizontale afstand 8500064 r - 8 - # % * tussen respectievelijk de rechter en linker grenslijn 45 en 71. Een verdere aanname is dat de luchtbehandelingseenheid 10 vier daarin aangebrachte verwarmingsweerstanden heeft, drie verwar-mingsorganen 31 en een bestuurd verwarmingsorgaan 31a, en dat 5 de werkelijke temperatuur in de ruimte 13 17,25°C is. Een eigen schap van het programmaschakelbord 55, beschreven in de hiervoor genoemde opgenomen aanvrage, is dat zijn microprocessor kan worden geprogrammeerd om de bandbreedte van de verwarmings-besturingsband 41 te herkennen en om verder het aantal verwar-10 mingsweerstanden te herkennen dat geïnstalleerd is in de lucht behandelingseenheid 10. Daarna zal het programmaschakelbord 4'5 de feitelijke verwarming van de verwarmingsweerstanden 31, 31a uniform verdelen over de verwarmingsbesturingsband 41.

Het systeembesturingsorgaan 73 dat daarin 15 signalen heeft opgevangen die de werkelijke en de ingestelde temperatuurwaarde weergeven, berekent het samenstellingsgetal van de verwarmingsweerstanden 31, 31a die bekrachtigd moeten worden om de werkelijke temperatuur in de ruimte 13 te doen stijgen naar de waarde van de ingestelde temperatuurwaarde. Bij 20 de aangenomen voorwaarden, hierboven beschreven en grafisch al gemeen weergegeven in figuur 2 met punt "A", zal dit samenstellingsgetal 2,5 zijn, waarbij "2" het gehele deel is, zoals weergegeven is door de omtrekken 47 en 49, en waarbij "0,5" het gebroken deel is, zoals weergegeven is door de halve breedte 25 van omtrek 51. Wanneer het besturingsorgaan 73 verder op het • begintijdstip herkent dat geen van de verwarmingsweerstanden 31, 31a bekrachtigd wordt, zal het· een opdracht voortbrengen die het programmaschakelbord 55 de bestuurde verwarmingsweerstand 31a en een groep van tweede verwarmingsweerstanden 31 doet 3 0 bekrachtigen, de laatste in volgorde na het verlopen van een als tussenstap vooraf gekozen tijdvertraging. Deze groep zal een aantal verwarmingsorganen 31 bevatten dat gelijk is aan het getal van het gehele deel, twee in het tot voorbeeld dienende geval. Daarna zal warmte worden binnengevoerd in de ruimte 13 35 en zal de werkelijke temperatuur stijger^>m in de buurt van de 8500064 #- « - 9 - Λ ingestelde waarde te komen. Het besturingsorgaan 73 berekent herhaaldelijk opnieuw het samenstellingsgetal, daardoor veroorzakend dat het bestuurde verwarmingsorgaan 31a bekrachtigd moet worden gedurende een afnemende gemiddelde tijdsduur. Wan-5 neer het samenstellingsgetal via 2,0 in het tot voorbeeld die nende geval terugloopt tot bijvoorbeeld een waarde 1,95, zal het programmaschakelbord 55 één van de twee eerder bekrachtigde verwarmingsorganen in de groep buiten werking stellen en zal tegelijkertijd veroorzaken dat het bestuurde verwarmingsorgaan 10 31a intermitterend 95 % van de gekozen looptijd bekrachtigd wordt. Intermitterende bekrachtiging met een teruglopend percentage van de looptijd gaat door totdat de werkelijke temperatuur gelijk is aan de ingestelde temperatuurwaarde, op welk tijdstip het eerste verwarmingsorgaan 31a wordt afgezet.

15 Deze manier van werken is grafisch weergegeven in figuur 2 waarin in het tot voorbeeld dienende verwarmings-stelsël 29 met vier verwarmingsweerstanden de karakteristieken van het bestuurde verwarmingsorgaan van trap 4, omtrek 53 in de tekening, en die van de verwarmingsorganen van de trappen zijn afgebeeld 20 1 - 3, respectievelijk de omtrekken 47, 49, 51/ waarvan de eer ste twee de tweede groep van verwarmingsorganen in het voorbeeld omvatten. In het voorbeeld zou een eerste opdracht, verkregen uit de berekening van het samenstellingsgetal 2,5, weergegeven kunnen worden door punt "A". In die omstandigheid zouden de 25 trappen 1 en 2 bekrachtigd kunnen worden, bij voorkeur in traps gewijze volgorde, terwijl trap 4 intermitterend voor 50 % van de gekozen looptijd bekrachtigd kunnen worden. Wanneer de werkelijke temperatuur stijgt naar de ingestelde temperatuurwaarde, zal het percentage van de looptijd, waarin trap 4 bekrachtigd 30 wordt, teruglopen zoals weergegeven is door de omlaag lopende helling van lijn 75. Na het bereiken van een temperatuurverschil weergegeven door het samenstellingsgetal 1,95, aangegeven in het algemeen door punt "B", zal trap 2 worden afgezet en zal trap 4 95 % van elke looptijd bekrachtigd worden.

35 Besturing op deze wijze maakt nauwkeurige « __ _ 8500064 - 10 - 4» * « toevoer van alleen die warmtehoeveelheid mogelijk, die vereist is om de ruimte temperatuur te doen toenemen en veroorzaakt dat de werkelijke temperatuur de ingestelde waarde nagenoeg asymp-j totisch nadert in plaats van voorbij te schieten en te vroeg 5 te beginnen ten opzichte van de ingestelde temperatuurwaarde.

In de hierboven genoemde eerste werkwijze die de voorkeur heeft wordt elk van de verwarmingsorganen 31 die de groep van tweede verwarmingsweerstanden omvatten bekrachtigd na het verlopen van een tijdvertraging als tussenstap, die volgt op de bekrach-10 tiging van de bestuurde verwarmingsweerstand 31a of het voor gaande verwarmingsorgaan in de groep al naar gelang de omstandigheden. De redenen voor deze opeenvolgende bekrachtiging zijn dat zulke vertragingen het kort contact maken van schakelaars helpen voorkomen en zij maken het mogelijk dat het zonebestu-15 ringsorgaan 73 het bekrachtigen van een trap detecteert alvo rens de volgende trap te bekrachtigen. Bovendien kan de plaatselijke elektriciteitsmaatschappij beperkingen gesteld hebben aan de maximum belastingtoename die op elk moment op het net aangebracht kan worden.

20 ' In een tweede werkwijze die de voorkeur heeft worden geen tijdvertragingen als tussenstap gebruikt. Het sys-teembesturingsorgaan 73 berekent eveneens het samenstellings-getal van de verwarmingsweerstanden 31, 31a waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden om de werkelijke temperatuur 25 in de ruimte te doen stijgen naar de waarde van de ingestelde temperatuurwaarde. Het besturingsorgaan 73 zal daarna een opdracht voortbrengen die veroorzaakt dat het programma schakel -bord 55 het bestuurde verwarmingsorgaan 31a intermitterend bekrachtigt gedurende een gemiddelde tijdsduur die gelijk is aan 30 het gebroken deel. Tegelijkertijd wordt een groep van tweede verwarmingsorganen continu bekrachtigd, waarbij deze groep een aantal verwarmingsorganen 31 omvat dat gelijk is aan het gehele deel. Het samenstellingsgetal wordt herhaaldelijk opnieuw berekend en de verwarmingsorganen 31 die de groep omvatten wor-35 den opeenvolgend afgezet wanneer het gehele deel nadert tot en 8500064 - 11 - « uiteindelijk gelijk is aan nul. Het bestuurde verwarmingsorgaan 31a blijft intermitterend bekrachtigd gedurende een gemiddelde tijdsduur die gelijk is aan het gebroken deel. Wanneer de werkelijke temperatuur gelijk is aan de ingestelde temperatuur-5 waarde wordt ook het bestuurde verwarmingsorgaan 31a afgezet.

De berekening van het samenstellingsgetal van verwarmingsweerstanden 31, 31a wordt bij voorkeur uitgevoerd door het kiezen van een bandbreedte in graden van een ver-warmingsbesturingsband 41. In het aangenomen tot voorbeeld die-10 nende geval is deze bandbreedte 6,0°C. De bandbreedte wordt dan

verdeeld in meerdere toenames, waarbij elke toename een breedte in graden heeft. In het.uitvoeringsvoorbeeld dat de voorkeur heeft zal het aantal toenames overeenstemmen met het aantal N

3Γ van de verwarmingsweerstanden 31, 31a in het stelsel, vier in 15 het tot voorbeeld dienende geval, en de bandbreedte van elke toe name zal worden gedeeld door N , met 1,5°C in het voorbeeld.

2Γ

Het verschil in graden tussen de ingestelde waarde en de werkelijke temperaturen wordt dan bepaald en dit verschil, 3,75°C in het voorbeeld, wordt gedeeld door de toenamebreedte, 1,5°C, 20 om het samenstellingsgetal van de verwarmingsorganen, 2,5, af te leiden.

Deskundigen zullen begrijpen dat men het stelsel dat de ruimte verwarmt kan besturen door middel van een de evenredige verwarmingsbesturingsband 41, die een functie is 25 van de temperatuur van de uitstromende lucht in plaats van een functie van de kamertemperatuur. In deze benadering zou een brede met de uitstromende lucht evenredige band een temperatuur van de uitstromende lucht bezitten, die afgeregeld zou moeten zijn bijvoorbeeld op 21°C voor een ingestelde ruimtetemperatuur-30 waarde van 21°C, en die afgeregeld zou moeten zijn op 60°C voor een kamertemperatuur van 16®C, aannemende een met op de kamertemperatuur gebaseerde evenredige band met een bandbreedte van 6,0°C. Meer nauwkeurige besturing en minder energieverlies zal echter verkregen worden indien een bandbreedte evenredig met 35 de toenamebreedte van de uitstromende lucht gekozen wordt met i j 8500064 | | j * % - 12 - een- bandbreedte die aanzienlijk kleiner is dan de 39°C brede bandbreedte (60°C - 2l'°C) en een toenamebreedte in het gebied tussen 8,0°C en 16°C heeft de voorkeur. Het gebruik van een besturingsbenadering die een functie is van de temperatuur van 5 de uitstromende lucht, zoals afgetast door voelorgaan 27, zal de noodzaak vermijden van het herleiden van de uitgangssignalen van het temperatuurvoelorgaan 33 tot extreem kleine toenames.

Ook zullen problemen vermeden worden die betrekking hebben op de eraan eigen tijdvertraging tussen het instellen van een be-10 paalde temperatuur in een ruimte 13 en het vermogen van gewoon lijk bruikbare voelorganen om die temperatuur te detecteren. Daarom wordt er de voorkeur aan gegeven dat de besturingswijze wordt gebaseerd op. temperaturen van de uitstromende lucht in plaats van op grenzen van de verwarmingsbesturingsband 41, ge-15 baseerd op de kamertemperatuur.

In het hiervoor genoemde voorbeeld werd beschreven hoe de eerste verwarmingsweerstand 31a intermitterend bekrachtigd en afgezet werd, waarbij de tot voorbeeld dieneiide gemiddelde tijdsduur van intermitterende bekrachtiging gelijk 20 was aan het gebroken deel 0,5; dat is 50 % van de looptijd.

Wanneer de uitrusting en de programma's die gebruikt worden om de werkwijze volgens de uitvinding uit te voeren, gemaakt worden, is het gewenst een looptijd te kiezen die voldoende lang is om het voor het eerste verwarmingsorgaan 31a mogelijk te maken 25 een bestaande werktemperatuur te bereiken en die toch kort genoeg is zodat de tijdsduur waarin het verwarmingsorgaan 31a bekrachtigd wordt niet zal resulteren in een voorbij schieten van de temperatuur in de ruimte 13. Een looptijd tussen 1 en 30 seconden kan gekozen worden voor optimale werking en ongeveer 30 2 seconden heeft de voorkeur. Verder is het wenselijk dat voor zien wordt in een besturing van het stelsel 29 dat de ruimte verwarmt met een fijne resolutie.. Een incrementeel resolutie-vermogen in een gebied van 0 - 4 % zal in het algemeen zorgen voor een aanvaardbare werking terwijl een resolutie van onge-35 veer 1 % de voorkeur heeft. Aangezien altijd binaire getallen 8500064 -J * - 13 - gébruikt worden in microprocessors en met het oog op de resolutie van 1 % die de voorkeur heeft, dat wil zeggen een deel op de 100, is het bovendien gewenst dat de bekrachtiging van alle (100 %) verwarmingsweerstanden 31, 31a in het stelsel 29 5 weergegeven kan worden, door een binair getal dat een resolutie tot minstens 1 % mogelijk maakt. In de werkwijze die de voorkeur heeft is het kleinste totaal aantal bits, dat zulk een resolutie kan verschaffen, 128, waarbij dit kleinste binair getal het meest dichtbij maar boven 100 ligt. Men zal begrijpen dat de 10 looptijd die de voorkeur heeft op geschikte wijze ongeveer 2 se conden gekozen kan worden met het oog op het bovengenoemde totaal aantal bits en verder met het oog op het feit dat een 60 Hz netspanning zijn nulwaarde 120 keer in 2 seconden zal passeren, een aantal dat dicht in de buurt van 128 ligt. Men 15 zou ook kunnen begrijpen dat een resolutie tot elk nauwkeurig percentage tot stand gebracht kan worden en dat de gekozen resolutie omgezet kan worden in elk binair getal. De direkte resolutie door het bovengenoemde aantal bits zal echter besloten liggen in instructiestappen in het programmeren van de micro-20 processor.

Nadat het samenstellingsgetal berekend is en zijn gebroken deel bekend is, kan dit deel herleid worden tot een eerste aantal bits dat een deel van de gekozen looptijd weergeeft waarin het eerste bestuurde verwarmingsorgaan 31a 25 bekrachtigd moet worden. Wanneer opnieuw het bovenbeschreven voorbeeld gebruikt wordt waarin berekend is dat het samenstellingsgetal 2,5 is, zal de eerste verwarmingsweerstand 31a voor 50 % van elke looptijd bekrachtigd worden, terwijl de looptijd ongeveer 2 seconden is in de werkwijze die de voorkeur heeft.

30 Wanneer het vertaald is in aantallen bits en wanneer men inziet dat (a) het tot voorbeeld dienende stelsel 29 dat de rui-mte verwarmt vier verwarmingsweerstanden 31, 31a heeft en (b) dat het gehele systeem 29 weergegeven kan worden door een totaal aantal bits van 128, zal de bestuurde weerstandsverwarming 31a 35 bekrachtigd worden voor een eerste aantal bits van 16 (128 ge- _ j 8500064

«V

- 14 - ta 4.

deeld door 4 verwarmingsorganen, en het quotient 32 vermenigvuldigd met 50 % of 0,5) en hij zal gedurende 50 % van elke looptijd afgezet worden, dat wil zeggen dat deel van de looptijd weergegeven, door het verschil tussen het quotient van het 5 aantal bits en het eerste aantal bits.

Wanneer we een ander voorbeeld gebruiken zal ' worden aangenomen dat het stelsel 29 dat de ruimte verwarmt acht verwarmingsweerstanden. 31, 31a omvat, waarvan één het bestuurde verwarmingsorgaan 31a is. Verder wordt aangenomen dat 10 de besturingsband 41 die evenredig is met op de kamertemperatuur gebaseerde verwarming een bandbreedte van 9,6°C heeft, dat de ingestelde temperatuurwaarde 21 °C is en dat de werkelijke kamertemperatuur 16,5°C is. Xn overeenstemming met de bovenbeschreven werkwijze voor het berekenen van het samenstellingsgetal, 15 is de evenredige bandbreedte 8,0, het aantal verwarmingsorganen N^, en daarom is het aantal toenames 8 en is berekend, dat de breedte van elke toename 1,2°C is. Omdat het verschil tussen de werkelijke temperatuur en de ingestelde temperatuurwaarde 4,5°C is, wordt berekend dat het samenstellingsgetal 4,5 gedeeld 20 door 1,2 is., ofwel 3,75. De betekenis van dit samenstellings getal is dat, om de werkelijke temperatuur in overeenstemming te brengen met de ingestelde temperatuurwaarde, het programma-schakelbord 55 in het begin drie verwarmingsorganen 31 in de groep bekrachtigt en dat het verder het bestuurde verwarmings-25 orgaan 31a voor 75 % van elke looptijd moet bekrachtigen. Omdat alle acht verwarmingsorganen worden weergegeven door een aantal bits van 128, wordt het bestuurde verwarmingsorgaan 31a weergegeven door een aantal bits van 128 gedeeld door 8 ofwel 16 bits. Aangezien dit laatste verwarmingsorgaan 31a voor 75 % van elke 30 looptijd bekrachtigd moet worden, zal het voor 12 van elke 16 bits bekrachtigd worden.

Wanneer het eerste bestuurde verwarmingsorgaan 31a op de bovenbeschreven manier intermitterend bekrachtigd wordt en wanneer de op een microprocessor gebaseerde uitrusting 35 gebruikt wordt, heeft het de voorkeur dat elektrische spanning 8500064 0 i - 15 - wordt toegevoerd aan en weggeleid van het verwarmingsorgaan 31a door een elektronische schakeling 57 die reageert op digitale besturingssignalen van het programmaschakelbord 55 en door een bekrachtigingsschakeling 63 die bekrachtiging en afzetten van 5 het bestuurde verwarmingsorgaan 31a mogelijk maakt alleen ge durende die korte perioden dat de netspanning gekoppeld aan de netaansluitklemmen 65 niet groter is dan ongeveer 9 % van zijn piekwaarde, dat wil zeggen ongeveer 12,5 % van zijn fictieve waarde. Deze korte perioden doen zich natuurlijk alleen voor 10 wanneer de netspanningswaarde zich dicht in de buurt van een nulspanningsas bevindt, iets wat elke seconde 120 keer gebeurt bij een 60 Hz netspanning. Schakelen op deze manier is gewenst omdat het het voortbrengen van valse radiofrequente interferentie geweldig zal verminderen.

15 Men heeft gevonden dat de volgende bestand delen gébruikt kunnen worden bij het bouwen van de schakeling getoond in figuur 3. Weerstanden zijn aangegeven in ohm, met 5 % tolerantie tenzij andere specificaties.

Figuur 3 20 R14 51 R15 560

R16 820 R17 1QK

R18 47K R19 360 Q1 ZN3703 Q2 ..GES5822

Ml MOC3041 M2 Crydom D2425 25 Terwijl slechts enkele variaties in de werk wijze volgens de uitvinding beschreven zijn is heljfiiiet de bedoeling daardoor^maar alleen door de reikwijdte van de conclusies jdie volgen,begrensd te worden.

8500064 |

Claims (16)

1. Werkwijze ter besturing van een ruimtever-warmingsstelsel, omvattende meerdere elektrische verwarmings-weerstanden en bevattende de stappen van: 5 het berekenen van het samenstellingsgetal van de verwarmingsweerstanden waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden om de werkelijke temperatuur in een ruimte te doen stijgen naar een ingestelde temperatuurwaarde, waarbij het samenstellingsgetal een geheel deel en een gebroken deel 10 IU heeft; het intermitterend bekrachtigen van een eerste bestuurd verwarmingsorgaan; het continu bekrachtigen van een groep van tweede verwarmingsweerstanden, waarbij de groep verwarmingsor-15 ganen omvat waarvan het aantal gelijk is aan het gehele deel; het herhaaldelijk opnieuw berekenen vain het samenstellingsgetal; het afzetten van de groep van tweede ver--warmingsorganen als functie van het gehele deel van het samen- 20 stellingsgetal, waarbij de gemiddelde tijdsduur van het intermitterend bekrachtigen van het eerste verwarmingsorgaan gelijk is aan het gebroken deel; en het afzetten van het eerste verwarmingsorgaan wanneer het gebroken deel gelijk is aan nul. 25

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de berekeningsstap de volgende stappen omvat: het kiezen van een bandbreedte in graden voor een band evenredig met de verwarming; het verdelen van de bandbreedte in meerdere ^ toenames, waarbij elke toename een gelijke toenamebreedte in graden heeft; het bepalen van het verschil in graden tussen de ingestelde temperatuurwaarde en de werke-lijke temperatuur in de ruimte; 35 en het delen van het verschil door de toename- 8500064 Λ. - 17 - breedte teneinde het samenstellingsgetal van de verwarmings-organen af te leiden.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin de bandbreedte gebaseerd is op temperaturen van de uit het stelsel 5 stromende lucht.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarin de verwarmingsorganen, die de groep van tweede verwarmingsweer-standen omvatten, achtereenvolgens bekrachtigd worden.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarin de 10 stap van het verdelen van de bandbreedte tot stand gebracht wordt door het delen van de ba rdbreedte door het aantal elektrische verwarmingsweerstanden in het ruimteverwarmingsstelsel.

6. Werkwijze ter besturing van een ruimtever-warmingsstelsel met een eerste bestuurde verwarmingsweerstand 15 geschikt voor gemoduleerde besturing door intermitterende be krachtiging en met meerdere tweede verwarmingsweerstanden, waarbij de werkwijze de stappen bevat van: het kiezen van een totaal aantal bits dat representatief is voor het gehele verwarmingsvermogen van het 20 verwarmingsstelsel; het voortbrengen van een signaal dat representatief is voor een ingestelde temperatuurwaarde die in een ruimte gehandhaafd moet worden; het voortbrengen van een signaal dat repre-25 sentatief is voor de werkelijke temperatuur in de ruimte; j het berekenen van het samenstellingsgetal van de verwarmingsweerstanden waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden om de werkelijke temperatuur te doen stijgen naar een waarde die gelijk is aan de ingestelde temperatuur-30 waarde, waarbij het samenstellingsgetal een gebroken deel bevat; het herleiden van het gebroken deel tot een eerste aantal bits dat representatief is voor een deel van een looptijd waarin het bestuurde verwarmingsorgaan bekrachtigd moet worden; 35 en het herhaaldelijk intermitterend bekrach- 8 5 0 0 0 6 4 i i •V v v - 18 - tigen van het bestuurde verwarmingsorgaan gedurende de looptijd, waarbij het bestuurde verwarmingsorgaan bekrachtigd wordt voor dat gedeelte van de looptijd dat weergegeven wordt door het eerste aantal bits, en waarbij het bestuurde verwarmingsor- | 5 gaan wordt af gezet gedurende dat deel van de looptijd dat weer gegeven wordt door het verschil tussen het totaal aantal bits en het eerste aantal bits.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin het l samenstellingsgetal verder een geheel deel omvat en waarin de 10 werkwijze verder de stap bevat van het continu bekrachtigen van een aantal tweede verwarmingsweerstanden, waarbij het aantal gelijk is aan het gehele deel.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de berekeningsstap de stappen bevat van: 15 het voortbrengen van een opdrachtsignaal dat representatief is voor het verschil tussen het signaal van de ingestelde temperatuurwaarde en het signaal van de werkelijke temperatuur; het voortbrengen van een antwoordsignaal 2Ó dat representatief is voor het verschil tussen het samenstel lingsgetal van de verwarmingsweerstanden, waarvan vereist wordt dat ze bekrachtigd worden, en een samenstellingsgetal van ver-warmingsweerstanden die werkelijk bekrachtigd worden; het detecteren van elke fout tussen het op-25 drachtsignaal en het antwoordsignaal; en het tot slot bekrachtigen van een van de tweede verwarmingsweerstanden Waardoor de gedetecteerde fout weggewerkt wordt.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de 30 gekozen looptijd tenminste 1 seconde is en niet groter is dan 30 seconden.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarin het totaal aantal bits het binair getal is dat het dichtst ligt bij het produkt van een vermenigvuldigtal 60 en een vermenigvuldiger, 35 waarbij de vermenigvuldiger het aantal seconden is in de geko- 8500064 A - 19 - zen looptijd.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, waarin de gekozen looptijd tenminste 1 seconde is en niet groter is dan 30 seconden.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarin het totaal aantal bits het binair getal is dat het dichtst ligt bij het produkt van een vermenigvuldigtal 60 en een vermenigvuldiger, waarbij de vermenigvuldiger het aantal seconden is in de gekozen looptijd.

13. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de intermitterende bekrachtiging van het bestuurde verwarmings-orgaan herhaald wordt gedurende meerdere opeenvolgend voorkomende looptijden.

14. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de 15 gekozen looptijd ongeveer 2 seconden is en waarin het totaal aantal bits 128 is.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, waarin de intermitterende bekrachtiging van het gemoduleerde verwarmings-orgaan plaatsvindt door digitale signalen, gestuurd naar een 20 elektronische schakeling, die geschikt is voor bestuurd koppe len en loskoppelen van het gemoduleerde verwarmingsorgaan aan een netspanning.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin de elektronische schakeling geschikt is voor bestuurd schakelen 25 van een triac en waarin het koppelen en loskoppelen zich alleen kan voordoen in korte periodes waarin de netspanningswaarde. dicht in de buurt van een nulspanningsreferentieas ligt, waardoor valse radiofrequente interferentie verminderd wordt. i j j 8500064