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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
UND STAND DER TECHNIK
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Allgemein
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Überwachung und Wartung von
Fernwärmeanordnungen
mit einer großen
Anzahl von lokalen Einheiten, oft Subzentraleinheiten genannt, die
einen Wärmetauscher
umfassen. Mit Wartung sind in der vorliegenden Anmeldung Reparaturen
gemeint sowie Anpassung unterschiedlicher Komponenten der lokalen
Einheit, wie etwa Ventile, Pumpen, Sensoren usw.; Reinigung unterschiedlicher
Komponenten der lokalen Einheit, wie etwa verschiedener Durchgänge des
Wärmetauschers
für Primär- und Sekundärfluide,
Ventile, Rohrleitungen; Austausch von Komponenten oder der gesamten
lokalen Einheit usw.
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Genauer
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fernwärmeanordnung,
wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, siehe FR-A-2
651866.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren für eine Fernwärmeanordnung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 22.
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Traditionell
sind solche Fernwärmeanordnungen
von einem Wartungspersonal überwacht
worden, das nacheinander die unterschiedlichen lokalen Einheiten
besucht und Ablesungen unterschiedlicher Parameter der lokalen Einheiten
vorge nommen hat. Diese Ablesungen wurden dann, normalerweise bei
einer späteren Gelegenheit,
zum Bestimmen des Zustandes der lokalen Einheit und zur Ermittlung
verwendet, ob sie eine Wartung, wie etwa Reinigung oder Reparatur,
benötigt.
Die Grundlage für
solche Bestimmungen wurde somit in historischen Daten gefunden.
Die Ablesungen sind zu unterschiedlichen Zeitpunkten für unterschiedliche
lokale Einheiten vorgenommen worden.
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In
einem Bericht des Svenska Fjärrvärmeföreningen,
FVF 2000:03 AVKYLNINGEN I ETT FJÄRRVÄRMESYSTEM
ist beschrieben, wie wichtig der effiziente Betrieb aller lokalen
Einheiten in einer Fernwärmeanordnung
ist, das heißt
mit einem angemessenen Abkühlen
des Primärfluidums,
das durch die lokale Einheit strömt.
Um das Abkühlen
der unterschiedlichen lokalen Einheiten zu überwachen, ist vorgeschlagen
worden, die mittleren Werte von Daten über eine Stunde oder über 24 Stunden
zu registrieren, die die Temperaturen des Primärfluidums, das der lokalen
Einheit zuströmt
bzw. sie verlässt,
umfassen sowie die Außentemperatur, die
tatsächliche
Belastung und die Strömung
des Primärfluidums
durch die lokale Einheit.
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Die
Patentliteratur beschreibt auch die Überwachung individueller Heizvorrichtungen,
die nicht einen Teil eines gemeinsamen Wärmesystems bilden. Die GB-B-2171506 offenbart
einen individuellen Plattenwärmetauscher
mit einer Anzahl von Sensoren zum Erfassen unterschiedlicher Parameter,
umfassend Druck und Temperaturen. Die Sensoren sind mit einem Mikroprozessor
verbunden, um die Effizienz des Wärmetauschers anzuzeigen. Der
Mikroprozessor liefert Daten, Alarmsignale oder Steuersignale auf
der Grundlage der erfassten Parameter. Mittels eines solchen Alarmsignals
kann ein Benutzer Informationen darüber erhalten, ob der Wärmetauscher
gereinigt werden muss.
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Die
DE-U-20 003 685 offenbart eine individuelle Vorrichtung zum Heizen
eines Hauses. Die Vorrichtung ist von herkömmlichem Typ, z.B. mit einem Ölbrenner.
Die Vorrichtung umfasst eine Steuerausrüstung und eine Datenspeichereinrichtung
zum Speichern von Wartungsintervallen, evtl. auftretenden Unzulänglichkeiten
und eines Identifikationscodes. Diese gespeicherten Daten können mittels
Radiokommunikation an eine Serviceeinheit übertragen werden, um einen
Service, eine Reparatur usw. der Vorrichtung zu initiieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeiten zur Überwachung
der Effizienz einer Fernwärmeanordnung
zu verbessern. Genauer wird auf eine einfache und schnelle Bestimmung
der lokalen Einheit der Fernwärmeanordnung
abgezielt, die die niedrigste Effizienz hat und die den größten Wartungsbedarf
hat.
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Dieses
Ziel wird erreicht durch die eingangs definierte Anordnung, die
durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definierten Merkmale
charakterisiert ist.
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Durch
eine solche Anordnung kann in einfacher Weise eine effiziente Überwachung
der Funktion der unterschiedlichen lokalen Einheiten in einer Fernwärmeanordnung
erhalten werden. Da der momentane Wert des ersten Parameters jeder
lokalen Einheit für
die zweite Einrichtung verfügbar
ist, ist es möglich,
zu jedem Moment diejenige lokale Einheit zu bestimmen, die momentan
mit der niedrigsten Effizienz arbeitet und somit den größten Wartungsbedarf
in der Form von Reinigung, Reparatur oder Anpassung der unterschiedlichen Komponenten
der lokalen Einheit aufweist. Die zweite Einheit ist in einer solchen
Anordnung in einfacher Weise durch einen normalen Computer realisiert,
der die momentanen Werte des ersten Parameters, z.B. über irgendein
Kommunikationsprotokoll, empfängt.
Alle lokalen Einheiten in einer solchen Anordnung haben im Wesentlichen
die gleichen Betriebsbedingungen im Hinblick auf die Außentemperatur,
die Sonne, Niederschlag usw. Es ist daher möglich, eine derartige verlässliche
Bestimmung auf der Grundlage von lediglich einem momentanen Wert
des ersten Parameters zu erstellen. Das ist auch möglich, selbst
wenn die lokalen Einheiten nicht vom gleichen Typ sind. Sie können z.B.
unterschiedlich dimensioniert sein und eine unterschiedliche Anzahl
von Wärmetauschern
enthalten. Die unterschiedlichen lokalen Einheiten können auch
unterschiedlich alt sein. Dank der Tatsache, dass die Bestimmung
auf der Grundlage von nur einem Momentanwert für die verschiedenen lokalen
Einheiten erfolgen kann, muss die Anordnung nicht irgendeinen ausgewählten Speicher,
z.B. an der zweiten Einrichtung, aufweisen.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung dient die zweite Einrichtung zum Vergleichen des Wertes des
ersten Parameters der lokalen Einheiten und zum Erstellen einer
Reihenfolge unterschiedlicher lokaler Einheiten im Hinblick auf
den Wartungsbedarf der lokalen Einheiten. Eine solche Reihenfolge
kann in einfacher Weise als eine Liste mittels des oben erwähnten Computers
der zweiten Einheit realisiert werden. Die für die Erstellung einer solchen
Liste erforderliche Software ist relativ einfach, insbesondere in
solchen Fällen,
wo der momentane Wert des ersten Parameters zu einem vergleichbaren
Wert der jeweiligen lokalen Einheiten verarbeitet worden ist. Es
liegt natürlich
auch innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, eine solche Verarbeitung
der momentanen Werte an der zweiten Einrichtung vorzusehen oder
eine Teilverarbeitung an den lokalen Einheiten und die Endverarbeitung
mittels der zweiten Einrichtung durchzuführen. Zum Durchführen der
Wartung an einer lokalen Einheit kann eine neue Bestimmung auf der
Grundlage des neuen Momentanwertes erfolgen. Es ist dann leicht
feststellbar, ob die Wartung den beabsichtigten Effekt hatte, das
heißt
ob die lokale Einheit nicht länger
irgendeinen Wartungsbedarf hat. Weiterhin kann die Position der
lokalen Einheit in der Reihenfolge auf leichte Weise bestimmt werden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die erste Einrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen
eines tatsächlichen
Momentanwertes des ersten Parameters. Die erste Einrichtung kann
somit kontinuierlich den Wert des ersten Parameters erfassen und
diesen Wert z.B. über
die Kommunikationseinrichtungen weitergeben, wenn er von der zweiten
Einrichtung angefordert wird. Die erste Kommunikationsvorrichtung
jeder lokalen Einheit kann dann vorteilhafterweise dazu dienen,
die Kommunikation eines solchen tatsächlichen Momentanwertes zu
einem im Wesentlichen beliebigen Zeitpunkt zu erlauben. Weiterhin
kann jede lokale Einheit vorteilhafterweise einen Digitalcomputer
umfassen, der mindestens teilweise die erste Einrichtung umfasst
und zur Übertragung
des Momentanwertes des ersten Parameters in automatischer Weise
an die zweite Einrichtung über
die Kommunikationsvorrichtungen dient. Z.B. kann die erste Einrichtung
einen oder mehrere Sensoren umfassen, die den Momentanwert des Drucks
und/oder der Temperaturen des Primärfluidums bzw. des Sekundärfluidums
liefern, wobei der Digitalcomputer aus diesen Parametern einen Momentanwert
eines anderen Parameters errechnet, der als ein Vergleichswert mit
anderen lokalen Einheiten dienen kann.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst die erste Einrichtung einen ersten Sensor,
der dazu dient, die Temperatur des Primärfluidums zu erfassen, wenn
es den Wärmetauscher
der lokalen Einheit verlässt,
wobei der Parameter auf diese Temperatur bezogen ist. Diese Temperatur
des Primärfluidums ist
ein wesentlicher Parameter in diesem Zusammenhang und zeigt die
Betriebseffizienz der lokalen Einheit an, das heißt den Umfang
der Abkühlung.
In einer einfachen Ausführungsform
kann diese Temperatur den ersten Parameter bilden.
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In
ausgeklügelteren
Ausführungsformen
kann diese Temperatur in geeigneter Weise einen Teil des ersten
Parameters bilden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst die erste Einrichtung auch einen zweiten Sensor,
der dazu dient, die Temperatur des Primärfluidums zu erfassen, das
dem Wärmetauscher
der lokalen Einheit zugeführt
wird, wobei der Parameter sich auf diese Temperatur bezieht. Wird
auch die Temperatur des Primärfluidums
berücksichtigt,
das dem Wärmetauscher
zugeführt
wird, wird eine noch verbesserte Messung der Effizienz bzw. der
Abkühlung
der lokalen Einheit erreicht.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfasst die erste Einrichtung einen dritten Sensor, der zum Erfassen
der Temperatur des Sekundärfluidums
dient, wenn es die Wärmetauscher
der lokalen Einheit verlässt, wobei
der Parameter sich auf diese Temperatur bezieht. Auf die selbe Weise
kann die erste Einrichtung auch einen vierten Sensor umfassen, der
zum Erfassen der Temperatur des Sekundärfluidums dient, das den Wärmetauschern
der lokalen Einheit zugeführt
wird, wobei der Parameter sich auf diese Temperatur bezieht.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die erste Einrichtung zum Errechnen einer logarithmischen
mittleren Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen, die von
den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren erfasst wurden,
wobei die Parameter sich auf die so errechnete Temperaturdifferenz beziehen.
Eine solche logarithmische mittlere Temperaturdifferenz ist ein
herkömmliches
Maß der
Effizienz einer Wärmetauschvorrichtung
in einer lokalen Einheit in einer Fernwärmeanordnung.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die erste Einrichtung zum Errechnen von NTU-Werten
aus den von den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren erfassten
Temperaturen, wobei der Parameter sich auf diese NTU-Werte bezieht.
Solche NTU-Werte können
auch verwendet werden zum Bestimmen der Effizienz der unterschiedlichen
Wärmetauschvorrichtungen
und z.B. zum Bestimmen, ob ein Wärmetauscher
verschmutzt ist und gereinigt werden muss. Ein Wärmetauscher mit einem hohen
NTU-Wert ist effizienter als ein Wärmetauscher mit einem niedrigen
NTU-Wert.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Leitungsnetzwerk eine Rückführleitung
für den
Transport des Primärfluidums
von den lokalen Einheiten zurück
zur Zentraleinheit, wobei die Anordnung einen Sensor umfasst, der
dazu dient, die Temperatur des Primärfluidums in der Rückführleitung
zu erfassen, wobei der Parameter sich auf diese Temperatur des Primärfluidums
bezieht. Durch einen solchen Sensor ist es möglich, die gemeinsame Temperatur
des Primärfluidums
in der Rückführleitung
auf die vom ersten Sensor erfassten Temperaturen zu beziehen. Der
Unterschied zwischen diesen Temperaturen des ersten Fluidums, das
an die Zentraleinheit zurückgeführt wird,
definiert, ob eine lokale Einheit im Hinblick auf die mittleren
Temperaturen des Primärfluidums,
die die unterschiedlichen Wärmetauschvorrichtungen
der lokalen Einheiten verlassen, besser oder schlechter arbeitet.
Durch den Vergleich dieser unterschiedlichen Temperaturdifferenzen
für die
unterschiedlichen lokalen Einheiten kann man eine Reihenfolge der
Kühlkapazität der lokalen
Einheiten in der Anordnung erstellen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die erste Einrichtung zum Ermitteln der Größe der Strömung des
heißen
Primärfluidums
durch die Wärmetauschvorrichtung,
wobei der Parameter sich auf diese Strömungsgröße bezieht. Wird die oben erwähnte Temperaturdifferenz
für jede
lokale Einheit mit der Größe der Strömung multipliziert,
erhält
man einen Parameter, der den gewichteten Beitrag der lokalen Einheit zur
Gesamttemperatur des Primärfluidums definiert,
das durch die Rückführleitung
strömt.
Durch den Vergleich dieser Zahlen für unterschiedliche lokale Einheiten
erhält
man eine gewichtete Reihenfolge, die angibt, welche lokalen Einheiten
am schlechtesten (die größte negative
Zahl) und welche am besten (die größte positive Zahl) im Hinblick
auf das Kühlen
arbeiten, das heißt
ein solcher Parameter definiert die Größe des Einflusses der lokalen
Einheit auf die Effizienz der gesamten Fernwärmeanordnung.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst jede lokale Einheit ein Steuerventil zum Steuern
der Strömung
des heißen
Primärfluidums
durch die Wärmetauschvorrichtung.
Vorteilhafterweise kann der Parameter auch bezogen sein auf eine
Ventilposition des Steuerventils. Ein solcher Parameter liefert
auch ein Maß für die Strömung durch
die Wärmetauschvorrichtung
der lokalen Einheit.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dient die erste Einrichtung zum Bestimmen einer Druckdifferenz
zwischen dem Primärfluidum,
das der lokalen Einheit zugeführt
wird, und dem Primärfluidum, das
die lokale Einheit verlässt,
wobei sich der Parameter auf diese Druckdifferenz bezieht. Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Kommunikationsvorrichtungen eine Einrichtung
zur Kommunikation mittels Radiowellen. Die Kommunikation kann auch über ein
Mobiltelefonnetzwerk oder ein Computerkommunikationsnetzwerk, wie
z.B. ein Intranet oder über
das Internet, erfolgen. Eine solche Lösung bietet eine Kommunikation über große Distanzen
mittels offener Kommunikationsprotokolle, z.B. TCP/IP. Es ist auch
möglich,
dass die Kommunikationsvorrichtungen eine Einrichtung zur Kommunikation über ein
Netzwerk zur Verteilung von Elektrizität umfassen.
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Das
Ziel wird auch erreicht durch das eingangs definierte Verfahren,
das gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte, wie sie im
kennzeichnenden Teil von Anspruch 22 definiert sind.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
des Verfahrens sind in den abhängigen
Ansprüche
24 bis 32 definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun genauer anhand einer Beschreibung
unterschiedlicher Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 offenbart
schematisch eine Fernwärmeanordnung
nach der Erfindung.
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2 offenbart
genauer eine lokale Einheit der Fernwärmeanordnung aus 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER UNTERSCHIEDLICHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 offenbart
eine Fernwärmeanordnung,
umfassend eine wärmeproduzierende
Zentraleinheit 1 zum Liefern eines heißen Primärfluidums an eine Anzahl von
lokalen Einheiten 2. Die Zentraleinheit 1 kann eine
Heizanlage oder eine kombinierte Strom- und Heizanlage umfassen,
die Energie z.B. durch Ölverbrennung
produziert. Die Zentraleinheit 1 kann jedoch irgendeine
Einheit sein, die ein heißes
Primärfluidum
liefert, z.B. Abwärme
von einem industriellen Prozess.
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Weiterhin
umfasst die Fernwärmeanordnung
ein Leitungsnetzwerk, das sich in einem geschlossenen Kreislauf über die
Zentraleinheit 1 erstreckt. Das Leitungs netzwerk umfasst
eine Speiseleitung 3 für
die Zufuhr des heißen
Primärfluidums
an die lokalen Einheiten 2 und eine Rückführleitung 4 für die Rückfuhr des
Primärfluidums
an die Zentraleinheit 1. In bekannter Weise kann das Leitungsnetzwerk 3, 4 verschiedene
Unternetzwerke 3', 4' enthalten,
die alle im geschlossenen Kreislauf enthalten sind. Die Fernwärmeanordnung
kann auch untergeordnete Netzwerke (nicht offenbart) umfassen, die
in sich geschlossen und mit dem Leitungsnetzwerk 3, 4 oder
dem Unternetzwerk 3', 4' über einen
Wärmetauscher
verbunden sind. Das Fluidum in einem solchen untergeordneten Netzwerk
ist somit vom Primärfluidum
getrennt. Die Fernwärmeanordnung
umfasst auch mindestens eine Pumpe 5 für die Zirkulation des heißen Primärfluidums über das
Leitungsnetzwerk 3, 4, 3', 4'. Die verschiedenen Unternetzwerke 3', 4' können auch
separate Zirkulationspumpen (nicht offenbart) umfassen.
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Die
lokalen Einheiten 2 können
an der höchsten
Hierarchie des Leitungsnetzwerks 3, 4 oder mit
irgendeinem Unternetzwerk 3', 4' verbunden sein.
Weiterhin umfasst die Zentraleinheit 1 konventionelle Steuereinrichtungen 6 zum
Steuern unterschiedlicher Komponenten der Anordnung, z.B. der Pumpe 5.
Weiterhin umfasst die Anordnung einen Temperatursensor 7 zum
Erfassen der Temperatur des Primärfluidums
in der Rückführleitung 4.
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2 offenbart
genauer eine Ausführungsform
einer lokalen Einheit 2. Es ist anzumerken, dass die lokalen
Einheiten 2 auf viele unterschiedliche Weisen innerhalb
des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert
ist, ausgestaltet sein können.
Die lokale Einheit 2 umfasst einen ersten Sekundärkreislauf 11 zum
Heizen und einen zweiten Sekundärkreislauf 12 zur
Produktion von heißem
Leitungswasser. Der erste Sekundärkreislauf 11 ist
mit dem Leitungsnetzwerk 3, 4 über einen ersten Wärmetauscher 13 verbunden.
Der zweite Sekundärkreislauf 12 ist
mit dem Leitungsnetzwerk 3, 4 über einen zweiten Wärmetauscher 14 verbunden.
In der offenbarten Ausführungsform
umfasst die Wärmetauschvorrichtung
der lokalen Einheit 2 somit zwei Wärmetauscher 13, 14.
Es ist jedoch anzumerken, dass mehr oder weniger Wärmetauscher
in dieser Wärmetauschvorrichtung
enthalten sein können.
Im ersten Sekundärkreislauf 11 kann
das Primärfluidum
vom Leitungsnetzwerk 3, 4 direkt in die Radiatoren 15 geführt werden.
Es ist auch möglich,
dass der erste Sekundärkreislauf 11 und/oder
der zweite Sekundärkreislauf 12 zwei
aufeinander folgend angeordnete Wärmetauscher zum Vorheizen und
Endheizen des Sekundärfluidums
im jeweiligen Sekundärkreislauf 11, 12 umfassen.
Der erste Sekundärkreislauf 11 umfasst,
außer
den oben erwähnten
Radiatoren, auch eine Zirkulationspumpe 16 und einen Temperatursensor 17.
Der zweite Sekundärkreislauf 12 umfasst
eine Anzahl von Auslässen 18,
das heißt
unterschiedliche Formen von Zapfpunkten für Heißwasser. Es ist auch eine Einlassleitung 19 für die Zufuhr
von Leitungswasser vorgesehen. Auch der zweite Sekundärkreislauf 12 umfasst in
der offenbarten Ausführungsform
eine Zirkulationspumpe 20 und einen Temperatursensor 21 zum
Erfassen der Temperatur des abgehenden Sekundärfluidums. Es ist anzumerken,
dass der Sekundärkreislauf 12 nicht geschlossen
sein muss, das heißt
es gibt keine Rückfuhr
des Leitungswassers über
eine Pumpe 20.
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Auf
der Primärseite
umfasst die lokale Einheit 2 auch eine Einrichtung zum
Umsetzen der Steuerung des Betriebs der lokalen Einheit 2.
Diese Einrichtung umfasst zwei Steuerventile 25 und 26.
Das Steuerventil 25 dient zur Steuerung der Größe der Strömung des
heißen
Primärfluidums,
das dem ersten Wärmetauscher 13 zugeführt wird.
Eine solche Steuerung kann durch die Anpassung der Ventilposition
des Steuerventils 25 erreicht werden. Auf eine solche Weise
kann die effektive Zufuhr an den ersten Sekundärkreislauf 11 gesteuert werden.
In entsprechender Weise dient das zweite Steuerelement 26 zur
Steuerung der Größe der Strömung des
Primärfluidums,
das dem zweiten Wärmetauscher 14 durch
eine Anpassung der Ventilposition zugeführt wird. Die Steuerungen 25, 26 und
die Pumpen 16, 20 sind mit einem Steuerelement 27 verbunden.
In der offenbarten Ausführungsform
sind auch Erfassungselemente 29 und 30 zum Erfassen
der Ventilposition der Steuerelemente 25 bzw. 26 vorgesehen.
Die Ventilposition der Steuerventile 25, 26 kann
alternativ direkt im Steuerelement 27 als eine Funktion
des Steuersignals bestimmt werden, das an die Steuerventile 25, 26 gegeben
wird.
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Weiterhin
kann die lokale Einheit 2 Drucksensoren 31, 32 zur
Erfassung des Drucks des Primärfluidums
umfassen, das in die lokale Einheit 2 einläuft, und
des Primärfluidums,
das die lokale Einheit 2 verlässt. Die Drucksensoren 31 und 32 sind
geeigneterweise auch mit dem Steuerelement 27 verbunden.
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Auch
die Temperatursensoren 17 und 21 sind mit dem
Steuerelement 27 verbunden. Weiterhin kann die lokale Einheit
eine Mehrzahl von weiteren Temperatursensoren umfassen, die alle
mit dem Steuerelement 27 verbunden sind. Ein Temperatursensor 33 dient
zum Erfassen der Außentemperatur.
Ein Temperatursensor 34 dient zum Erfassen der Temperatur
des Primärfluidums,
das die lokale Einheit 2 verlässt, und zweite Temperatursensoren 35 und 36 dienen
zum Erfassen der Temperatur des Primärfluidums, das den ersten Wärmetauscher 13 bzw.
den zweiten Wärmetauscher 14 verlässt. Zwei
Temperatursensoren 37 und 38 dienen zum Erfassen
der Temperatur des ersten Primärfluidums
am Einlass des ersten Wärmetauschers 13 bzw.
am Einlass des zweiten Wärmetauschers 14.
Zwei Temperatursensoren 39 und 40 dienen auch
zum Erfassen der Temperatur des Sekundärfluidums, das dem ersten Wärmetauscher 13 bzw.
dem zweiten Wärmetauscher 14 zugeführt wird.
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Die
lokalen Einheiten 2 umfassen auch eine Kommunikationsvorrichtung 50,
die die Kommunikation, vorzugsweise in zwei Richtungen, zwischen
den lokalen Einheiten 2 und einer Empfangskommunikationsvorrichtung 50 umfasst.
Die Kommunikationsvorrichtungen 50 sind mit dem Steuerelement 27 verbunden.
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Auch
die Zentraleinheit 1 kann eine solche Kommunikationsvorrichtung 50 umfassen,
die mit der schematisch offenbarten Einrichtung 6 verbunden
ist.
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Die
Kommunikationsvorrichtungen 50, 51 können entsprechend
bekannter Kommunikationsprinzipien arbeiten, z.B. können die
Kommunikationsvorrichtungen 50 Einrichtungen zum Übertragen
von Signalen über Radiowellen
umfassen. Die Kommunikationsvorrichtung 50 kann auch zur
Kommunikation über
das Mobiltelefonnetzwerk dienen. In diesem Fall kann jede lokale
Einheit 2 eine Art von Mobiltelefon enthalten.
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Die
Kommunikationsvorrichtungen 50, 51 können auch
eine Einrichtung zur Kommunikation über ein Computernetzwerk enthalten,
z.B. das Internet oder z.B. irgendein öffentliches oder privates Intranet.
Weiterhin können
die Kommunikationsvorrichtungen 50, 51 eine Einrichtung
zur Kommunikation über
ein Netzwerk zur Verteilung von Elektrizität umfassen. Die Kommunikation
kann auch über
eine oder mehrere der Kommunikationsarten erfolgen.
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Die
Steuerelemente 27 der unterschiedlichen lokalen Einheiten 2 umfassen
einen Digitalcomputer mit einer ersten Einheit 52 zum Empfangen
der Signale der unterschiedlichen Sensoren 17, 21, 29–40 und
zum Steuern verschiedener Funktionen der lokalen Einheit 2.
In der offenbarten Ausführungsform
dient die erste Einheit 52 des Steuerelements 27 zur
Steuerung der Steuerventile 25 und 26 und der
Pumpen 16 und 20. Der Digitalcomputer der Steuereinrichtung 27 kann
auch eine zweite Einheit 53 zum Verarbeiten der Signale
von den unterschiedlichen Sensoren 17, 21, 29–40 umfassen
sowie eine Kommunikationseinheit, die mindestens einen Teil der
erwähnten
Kommunikationseinheit 50 bildet. In den Fällen, wo
die Kommunikation über
irgendein Datenprotokoll, z.B. TCP/IP, erfolgt, wird die Kommunikationsvorrichtung 50 von
herkömmlichen
Kommunikationskarten mit dazugehöriger
Software und Modem, ISDN-Einheiten usw. gebildet.
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Die
Anordnung umfasst auch eine zweite Einrichtung, über die die lokalen Einheiten 2 und
die Zentraleinheit 1 über
die Kommunikationsvorrichtung 51 und 50 kommunizieren.
Diese zweite Einrichtung kann aus einer oder mehreren separaten
Einheiten bestehen, wie es in 1 angedeutet
ist, oder sie kann einen Teil der Zentraleinheit 1 bilden.
Die zweite Einrichtung umfasst in der offenbarten Ausführungsform
einen Digitalcomputer 61, der eine gewöhnliche Datenbank 62 umfasst,
die zur Aufnahme von Informationen von einer der lokalen Einheiten 2 über die
Kommunikationsvorrichtung 51 dient.
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Die
zweite Einrichtung kann auch einen Digitalcomputer 63 umfassen,
der Daten von der Datenbank 62 des Computers 61 empfängt und
geeignete Verarbeitungen erfordert. Der Computer 63 ist
für einen
Benutzer zugänglich.
Der Computer 63 kann direkt mit dem Computer 61 verbunden
werden oder, wie in 1 offenbart, zur Kommunikation
der Computer 61 über
eine Kommunikationsvorrichtung 63 über irgendein Netzwerk, z.B.
ein Intranet oder das Internet, über
Radiokommunikation über
ein Netzwerk für
die Verteilung von Elektrizität
usw., dienen. Die Anordnung kann auch mehrere Computer 63 für unterschiedliche
Benutzer umfassen.
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Die
Anordnung nach der Erfindung kann z.B. auf die folgende Art arbeiten.
Die Sensoren 7, 17, 21, 27, 29–40 jeder
der lokalen Einheiten erfassen einen momentanen Wert eines jeweiligen
Parameters und übergeben
diesen Wert an die erste Einheit 52 des Kontrollelementes 27.
Mittels der zweiten Einheit 53 werden die empfangenen momentanen
Werte im Hinblick auf lokale Betriebsbedingungen verarbeitet, und
ein Parameter, der sich auf die Effizienz der Einheiten bezieht,
wird bestimmt. Lokale Betriebsbedingungen können z.B. die Außentemperatur
umfassen, die über
den Sensor 33 erfaßt
wird, oder die Größe der Strö mung des
Primärfluidums,
die über
die Sensoren 29, 30 oder über die Steuersignale, die
an die Steuerventile 25, 26 geliefert werden,
erfaßt
wird.
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Danach
wird der Momentanwert dieses Parameters in automatischer Weise über die
Kommunikationsvorrichtung 50 und 51 zu einem Computer 61 an
die Datenbank 62 geliefert. In der Datenbank 62 befindet
sich somit der Momentanwert der Parameter für alle lokalen Einheiten 2.
Diese Werte werden miteinander verglichen und eine Rangliste wird
erzeugt. Aus dieser Rangliste kann der Benutzer entnehmen, welche
lokale Einheit 2 am schlechtesten arbeitet und welche somit
den größten Wartungsbedarf
hat. Die Liste kann mittels des Computers 61 erzeugt und
in der Datenbank 62 gespeichert werden. Ein Benutzer kann
somit über
den Computer 63 eine Liste herunterladen und auf eine solche
Weise Informationen über
jede lokale Einheit 2 erhalten, die den größten Wartungsbedarf
hat. Die Liste kann im Wesentlichen kontinuierlich mit neuen Momentanwerten
der Parameter erneuert werden. Die Erzeugung der Liste kann auf
verschiedene Weise verwaltet werden. Z.B. kann die Datenbank 62 lediglich
die Momentanwerte der Parameter speichern, wobei der Benutzer dem Computer 63 eine
aktuelle Liste entnimmt. Ein Benutzer kann auch die Liste direkt
vom Computer 61, z.B. als ein Ausdruck oder als Bildschirmanzeige,
empfangen.
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Jeder
Sensor 7, 17, 21, 27, 29–40 liefert
einen solchen tatsächlichen
Momentanwert des Parameters zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt.
Dieser Wert kann dann an den Computer 61 über die
Datenbank 62 entweder kontinuierlich übergeben werden oder wenn der
Computer 61 nach dem Wert dieses Parameters zu einem im
Wesentlichen beliebigen Zeitpunkt fragt. Es ist auch möglich, das
Signal von den Sensoren 7, 17, 21, 27, 29–40 direkt
an den Computer 61 zu liefern und Berechnungen der Parameter
zentral für
alle oder einige der lokalen Einheiten 2 zu ermöglichen.
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Nach
einer Ausführungsform
wird das Signal von den Sensoren 34, 35, 36,
die die Temperatur t'out des Primärfluidums erfassen, wenn es
die Wärmetauschvorrichtung 13, 14 verlässt, entweder
für jede
der Wärmetauschvorrichtungen 13, 14 separat
verwendet oder die gemeinsame Temperatur beider Wärmetauschvorrichtungen 13, 14.
Diese Temperatur t'out kann den Parameter bilden, der verglichen
wird und ein Maß für die Effizienz
der Abkühlung
der Wärmetauschvorrichtungen 13, 14 liefert.
Vorteilhafterweise kann diese Temperatur t'out zum vom
Sensor 7 erhaltenen Signal in Bezug gesetzt werden, das
heißt
zur Temperatur des Primärfluidums,
bevor es an die Zentraleinheit 1 geliefert wird und wenn
es sich stromabwärts
von der letzten lokalen Einheit befindet. Der Unterschied zwischen
diesen Temperaturen des Primärfluidums,
das an die Zentraleinheit 1 zurückgeführt wird, definiert, ob eine
lokale Einheit 2 besser oder schlechter als der Durchschnitt
arbeitet. Wird diese Temperaturdifferenz mit der Größe der Strömung durch
die lokale Einheit 2 multipliziert, erhält man einen Parameter, der
den gewichteten Beitrag der Einheit 2 zur Gesamttemperatur
des primären
Fluidums definiert, das durch die Rückfuhrleitung 4 strömt. Durch
den Vergleich dieser Zahlen für
unterschiedliche lokale Einheiten 2 erhält man eine gewichtete Rangordnung
der lokalen Einheiten 2, das heißt welche die schlechtesten
(größte negative
Zahl) und welche die besten (größte positive
Zahl) im Hinblick auf die Abkühlung
sind.
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Weiterhin
wird das Signal von den Sensoren 37 und/oder 38,
die die Temperatur t'in des Primärfluidums erfassen, das den
Wärmetauschvorrichtungen 13, 14 zugeführt wird,
zur Bestimmung des Parameters verwendet. Wenn auch die Temperatur
t'in des
Primärfluidums
berücksichtigt
wird, das der Wärmetauschvorrichtung zugeführt wird,
erhält
man ein besseres Maß für die Effizienz
oder die Abkühlung
der lokalen Einheit 2. Die Signale von den Sensoren 17 und 21,
die die Temperatur t'out des Sekundärfluidums erfassen, wenn es
die jeweilige Wärmetauschvorrichtung 13, 14 verlässt, und
das Signal von den Sensoren 39, 40, die die Temperatur t''in des zweiten
Sekundärfluidums
erfassen, wenn es der jeweiligen Wärmetauschvorrichtung zugeführt wird, können auch
zur Bestimmung des zu vergleichenden Parameters verwendet werden.
Mittels dieser Signale kann die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz
für den
jeweiligen Wärmtauscher 13, 14 nach
der folgenden Formel errechnet werden:
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Mittels
dieser Temperaturen t'out, t'in, t''out,
t''in können die
sogenannten NTU-Werte
errechnet werden. Diese können
ausgedrückt
werden als Theta1 = (t'in – t'out)/lmtd Theta2 = (t''out – t''in)lmtd.
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Da
Theta1 und Theta2 für
die unterschiedlichen Wärmetauscher 13 und 14 verglichen
werden, erhält man
auch ein Maß für die Effizienz
der unterschiedlichen Wärmetauscher 13, 14 der
unterschiedlichen lokalen Einheiten 2. Es ist anzumerken,
dass ein Vergleich von Theta1, das sich auf die Primärseite der
Wärmetauscher 13, 14 bezieht,
für die
unterschiedlichen lokalen Einheiten 2 hin reicht zur Bestimmung
einer Rangfolge des Wartungsbedarfs der Wärmetauscher 13, 14.
Da die Größe der Strömung des
Primärfluidums
durch die Wärmetauscher 13, 14 auch
berücksichtigt
wird, kann ermittelt werden, wie verschmutzt diese Wärmetauscher sind.
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Die
Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern
kann innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche variiert und modifiziert
werden.