DE4239929A1 - Verfahren zum automatischen Einstellen einer Heizungsanlage auf Sommer- oder Winterbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Bei Heizungsanlagen gehört die Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb und umgekehrt zum altbekannten Stand der Technik. Während des Sommerbetriebes ist die Anlage abgestellt. Ein Einschalten des Brenners erfolgt nur, um bei Be­ darf Brauchwasser aufzuheizen. Während des Winterbetriebes ist die Anlage hin­ gegen eingeschaltet. Es wird Wärme zu Heizzwecken zur Verfügung gestellt. Außer der bekannten Umschaltung von Hand ist auch eine automatische Um­ schaltung möglich. So beschreibt die DE 30 46 369 C2 ein Verfahren zum Re­ geln einer Heizungsanlage, bei dem beim Überschreiten einer festgelegten, kei­ nen weiteren Bedarf an Heizwärme erfordernden Außentemperatur die Heizungs­ anlage selbsttätig abgeschaltet wird. Dieses selbsttätige Abschalten entspricht im Grunde dem erwähnten Umschalten vom Winter- auf den Sommerbetrieb, bei dem dann nur noch in speziellen Bedarfsfällen der Brenner eingeschaltet wird. Sobald die festgelegte Außentemperatur dann wieder unterschritten wird, wird die Heizungsanlage wieder eingeschaltet, d. h. es erfolgt das Umschalten vom Sommer- auf den Winterbetrieb.

Die bekannten Umstellverfahren gehen von einem starren Schwellwertschalter aus. Es wird ein bestimmter Temperaturwert festgelegt, bei dem der Schaltvor­ gang abläuft. Das ist wohl weniger aufwendig als das Umschalten von Hand. Es trifft auch den genaueren Umschaltzeitpunkt als es durch ein aktives Handeln des Betreibers zu erreichen ist. Es berücksichtigt aber nicht in allen Fällen die tatsächlichen Gegebenheiten, wie sie im Wohnraum vorliegen und wie sie vom Betreiber zu den unterschiedlichsten Zeitpunkten eines Tages gewünscht sind. Ein starrer Schwellwertschalter erlaubt es nicht, die Entscheidung zum Um­ schalten der menschlichen Vorstellungsweise in Anlehnung an die tatsächlich em­ pfundenen Bedürfnisse anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Umschalten von einer Betriebsart auf die andere genau zu dem den Bedürfnissen entsprechenden Zeitpunkt zu schaffen. Dadurch soll ein möglichst energiesparender Betrieb der Anlage geschaffen werden und gleichzeitig der notwendige Komfort durch Ein­ haltung der richtigen Raumtemperatur zum richtigen Zeitpunkt gesichert sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Anwendung der im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Maßnahmen.

Die gemessenen Temperaturwerte dienen nicht mehr unmittelbar als Größen zum Umschalten. Sie werden vielmehr in Fuzzygrößen in einem Wertebereich zwi­ schen 0 und 1 umgewandelt. Das geschieht in einem Regelwerk, dem die aktuel­ len Werte der Außen- und Raumtemperatur sowie deren Mittel- und Sollwerte zugeführt werden. Die Fuzzygrößen dienen als Maß für das Heizbedürfnis. Ein Regelwerksschalter bildet dann aus ihnen eine binäre Ausgangsgröße für den Schaltvorgang. Soweit von einem einstellbaren Schwellwert ausgehend die Fuzzy­ größen zum Wert 0 tendieren, erfolgt die Einstellung auf Sommerbetrieb. Ten­ dieren sie zum Wert 1, dann wird der Winterbetrieb eingestellt. Dieser Vorgang ist per Definition auch umkehrbar.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Schaltvorgang durch das Fuzzifizieren der Absolutwerte der menschlichen Ent­ scheidungsweise angepaßt wird. Es erfolgt nicht einfach ein Schalten, sondern ein gewisses Abwägen, ob der Schaltvorgang auch notwendig ist. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, daß tageszeitlich unterschiedliche Entscheidungsstrate­ gien möglich sind, wie sie mit den bisherigen, starren Schwellwertschaltern nicht durchzuführen waren. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, das Regelwerk in mehrere, zu unterschiedlichen Tageszeiten wirkende Regelwerksteile aufzu­ gliedern und in jedem Regelwerk die in dieser Zeitspanne angemessene Entschei­ dung fällen zu lassen. Dabei erfolgt dann die Umschaltung auf die einzelnen Regelwerksteile durch den Regelwerksschalter zu bestimmten Tageszeiten. Auch diese Umschaltung kann über gebildete Fuzzygrößen erfolgen, um einen weichen Übergang von einem Regelwerksteil auf ein anderes zu erzielen.

Es empfiehlt sich, drei Regelwerksteile vorzusehen. Ein erstes ist während der täglichen Zeitphase am Ende der Nachtabsenkung aktiv. In dieser Phase muß entschieden werden, ob überhaupt geheizt werden muß, d. h. ob eine Einstellung auf Winterbetrieb zu erfolgen hat. Diese Zeitphase mit dem ersten Regelwerks­ teil in Aktion endet kurz nach dem Ablauf der eingestellten Nachtabsenkung. Während des normalen Tagesbetriebes ist das zweite Regelwerksteil aktiviert. Es hat zu entscheiden, ob eine Umschaltung vom Sommer- zum Winterbetrieb oder vom Winter- zum Sommerbetrieb erfolgen muß. Schließlich gibt es noch eine dritte Zeitphase vor dem Beginn der erneuten Nachtabsenkung, in der das dritte Regelwerksteil aktiviert wird. Während dieser Tageszeit sinkt die Außentempera­ tur ab. Ein Schaltvorgang in Richtung des Sommerbetriebes wie während der Tagesphase ist hier nicht mehr angebracht. Es wird nur noch entschieden, ob die Anlage auf Heizbetrieb eingestellt werden soll. Wesentlich in allen drei Tages­ phasen ist dabei die Tatsache, daß die Steuerung in Abhängigkeit von den abso­ luten Werten über die in den Regelwerksteilen gebildeten Fuzzygrößen erfolgt.

In der Zeitphase des normalen Tagesbetriebes mit einer gegenläufigen Schalt­ möglichkeit auf Sommer- bzw. Winterbetrieb darf keine Direktregelung der Raumtemperatur durch das zugeordnete Regelwerksteil erfolgen. Das Regelwerk darf nicht auf kurzfristige Temperaturschwankungen reagieren und die Anlage im Wechsel ein- und ausschalten. Vielmehr müssen langfristige Entscheidungen in Richtung Sommer- oder Winterbetrieb mit gültigem Bestand gefällt werden. Um dieses zu erreichen, werden zum Einstellen des Sommer- bzw. Winterbetriebes unterschiedliche Regelsätze mit einem Abstand zwischen beiden Schaltpunkten verwendet. Nach dem Abschalten einer Betriebsart ist eine weitere Veränderung der Umstände erforderlich, um die andere Betriebsart einzuschalten.

Der Betreiber muß grundsätzlich die Möglichkeit haben, das Einstellen des Sommer- bzw. Winterbetriebes zu beeinflussen. Das geschieht über den verstell­ baren Schwellwert im Regelwerksschalter. Wird er stärker zum Wert 0 hin ver­ stellt, dann erfolgt ein bevorzugtes Einstellen der diesem Wert zugeordneten Betriebsweise. Bei einem Verstellen zum Wert 1 hin ist das Gegenteil der Fall.

Will der Betreiber von Hand eine Einstellung auf Sommer- oder Winterbetrieb vornehmen, dann muß er nur den Schwellwert auf die Endwerte 0 bzw. 1 ein­ stellen. In diesem Fall ist die automatische Umschaltung überbrückt.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur den schematischen Aufbau einer Regelvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Ein Regelwerk R aus drei Regelwerksteilen R₁, R₂, R₃ wandelt eingehende Temperaturwerte in Fuzzygrößen in einem Wertebereich zwischen 0 und 1 um. In Abhängigkeit von der Tageszeit t aktiviert ein Regelwerksschalter RS eines der Regelwerksteile R₁ oder R₂ oder R₃. Die erhaltenen Fuzzygrößen wandelt er in eine binäre Ausgangsgröße für einen Schaltvorgang im Sinne des Winterbe­ triebes oder während des üblichen Tagesbetriebes auch im Sinne des Sommerbe­ triebes um. Durch einen Schwellwertschalter S kann der Schaltvorgang beeinflußt oder bei einer Einstellung auf 0 oder 1 gar auf Sommer- oder Winterbetrieb fixiert werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum automatischen Einstellen einer Heizungsanlage auf Sommer- oder Winterbetrieb in Abhängigkeit von der Außen- und Raumtemperatur oder daraus abgeleiteten Größen, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuellen Temperaturwerte in einem Regelwerk (R) in Fuzzygrößen in einem Wartebereich zwischen 0 und 1 umgewandelt werden, und daß ein Regelwerksschalter (RS) aus diesen Größen eine binäre Ausgangs­ größe für den Schaltvorgang bildet, und zwar von einem einstellbaren Schwell­ wert ausgehend bei zum Wert 0 tendierenden Fuzzygrößen im Sinne des Som­ merbetriebes (oder Winterbetriebes) und bei zum Wert 1 tendierenden Fuzzy­ größen im Sinne des Winterbetriebes (oder Sommerbetriebes).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwerksschalter (RS) in dem aus mehreren Regelwerksteilen (R₁, R₂, R₃) bestehenden Regelwerk (R) zu unterschiedlichen Tageszeiten das jeweils zugeordnete Regelwerksteil (R₁ oder R₂ oder R₃) akti­ viert und von diesem die gebildeten Fuzzygrößen zum Auslösen des Schaltvor­ ganges erhält.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Aufteilung des Regelwerkes (R) in drei Regelwerksteile (R₁-R₃) das erste (R₁) in der täglichen Zeitphase um die Been­ digung der Nachtabsenkung, das zweite (R₂) während des üblichen Tagesbetriebes und das dritte (R₃) vor dem Beginn der erneuten Nachtabsenkung aktiviert wird und daß in der ersten und dritten Zeitphase durch den Regelwerksschalter (RS) nur ein Schaltvorgang im Sinne des Winterbetriebes und in der zweiten Zeitphase ein Schaltvorgang im Sinne des Sommer- oder Winterbetriebes auslösbar ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zeitphase unterschiedliche Regel­ sätze mit einer Hysterese zwischen beiden Schaltpunkten die Schaltvorgänge im Sinne des Sommer- oder Winterbetriebes auslösen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert im Regelwerksschalter (RS) von den Werten 0 bis 1 frei einstellbar und damit das automatische Einstellen auf Sommer- oder Winterbetrieb beeinflußt oder bei einer Einstellung auf die Werte 0 oder 1 festgelegt wird.