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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A CIRCULATION PUMP, IN PARTICULAR A HEATING PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/023006
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a circulation pump having a variable speed in a hydraulic system. The method comprises controlling the speed of the circulation pump according to a stored control curve, recognising whether the hydraulic system is at a stationary operating point, and calculating the initial system resistance. At a stationary operating point, the pump speed is lowered until the minimum system curve is reached, and the minimum system resistance is calculated in order to adapt the control curve for controlling the speed of the circulation pump based on a comparison between the determined initial system resistance and the minimum system resistance.

Inventors:
ECKL MARTIN (DE)
MÜLLER BENEDIKT (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/069311
Publication Date:
February 03, 2022
Filing Date:
July 12, 2021
Export Citation:
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Assignee:
KSB SE & CO KGAA (DE)
International Classes:
F24D19/10; F04D15/00
Foreign References:
DE10163987A12003-07-10
DE102017203474A12018-09-06
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Claims:
Patentansprüche Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe, insbesondere Heizungspumpe 1. Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe mit variabler Drehzahl in einer hyd- raulischen Anlage, insbesondere in einer Heizungsanlage, wobei das Verfahren umfasst: i. Regelung der Drehzahl der Umwälzpumpe gemäß einer gespeicherten Regel- kurve, ii. Erkennen ob ein stationärer Betriebspunkt der hydraulischen Anlage vorliegt und Berechnung des initialen Anlagenwiderstandes, iii. Sofern ein stationärer Betriebspunkt vorliegt, Absenken der Pumpendrehzahl bis zum Erreichen der minimalen Anlagenkurve und Berechnung des minima- len Anlagenwiderstandes, iv. Anpassen der Regelkurve für die Drehzahlregelung der Umwälzpumpe auf Grundlage eines Vergleichs des bestimmten initialen und minimalen Anlagen- widerstandes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein stationärer Betriebs- punkt erkannt wird, wenn der Förderstrom eine definierte Grenzabweichung nicht überschreitet, insbesondere der ermittelte Förderstrom für eine definierte Zeitdauer t innerhalb eines definierten Bereichs ∆Q des Förderstromes liegt, wobei der Be- reich ∆Q der definierten Grenzabweichung entspricht. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl solange abgesenkt wird, bis der Förderstrom die definierte Grenzabweichung überschreitet bzw. außerhalb des Bereichs ∆Q liegt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsverhältnis zwischen initialem und minimalem Anlagenwiderstand ermittelt wird und die Regelkurve abgesenkt wird, wenn das Widerstandsverhältnis kleiner als ein erster Grenzwert ist und die Regelkurve angehoben wird, wenn das Verhältnis größer als der erste Grenzwert oder größer als ein zweiter Grenzwert ist. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert zwischen 0,85 bis 0,95, insbesondere bei etwa 0,9 liegt und der zweite Grenzwert zwischen 0,95 bis 1 liegt, insbesondere bei etwa 0,98 liegt. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkurve abhängig vom berechneten Differenzwert zwischen initialem und minimalem Anla- genwiderstand abgesenkt wird, insbesondere unter Berücksichtigung eines einstell- baren Faktors. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenwiderstand für den höchsten, mittels der Regelkurve erreichbaren Betriebspunkt berechnet, um den berechneten Differenzwert, insbesondere unter Berücksichtigung des Faktors reduziert wird und die abgesenkte Regelkurve passend zum reduzierten Anlagen- widerstand bestimmt wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anheben der Regelkurve der Anlagenwiderstand für den höchsten, mittels der Re- gelkurve erreichbaren Betriebspunkt berechnet, dieser Anlagenwiderstand um ei- nen definierbaren Betrag erhöht und die neue, angehobene Regelkurve passend zu diesem erhöhten Anlagenwiderstand berechnet wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenwiderstand für den höchsten, mittels der Regelkurve erreichbaren Be- triebspunkt durch den Schnittpunkt der aktuellen Regelkurve mit der Pumpenkenn- linie bestimmt ist. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren iterativ ausgeführt wird, um die Regelkurve zu optimieren.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkurve eine Regelkurve zur Proportionaldruckregelung ist. 12. Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einer Regelungseinheit, die konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszu- führen.

Description:
Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe, insbesondere Heizungspumpe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe mit variabler Dreh- zahl in einer hydraulischen Anlage, insbesondere in einer Heizungsanlage. Drehzahlgeregelte Heizungsumwälzpumpen werden heute meist mit der Regelart „Pro- portionaldruck“ betrieben. Dabei erfasst die Pumpe automatisch den aktuell vorliegenden Förderstrom und stellt die Förderhöhe entsprechend einer Regelkurve ein. Die Regel- kurve sieht eine Förderhöhe vor, die proportional zum Förderstrom steigt. Je nach Ge- bäude können unterschiedliche Regelkurven eingestellt werden. Die Auswahl der Regel- kurve erfolgt anhand eines zugeordneten Sollwertes, der zwischen 0% und 100% liegt. Figur 1 zeigt in einem Q/H-Diagramm beispielhaft die einstellbaren Regelkurven mit zu- geordneten Sollwerten von 0%, 20%, 40%, 60%, 80% und 100%. Wird an der Pumpenregelung ein Sollwert von 60% eingestellt, so wird die im Bild mar- kierte Regelkurve verwendet. Beträgt der Förderstrom Q=5 m 3 /h, so stellt die Pumpenre- gelung durch Drehzahlanpassung eine Förderhöhe H von 3,5 m ein. Bei einem Förder- strom Q von 3 m 3 /h wird hingegen eine Förderhöhe H von 2,8 m eingestellt. Eine Weiterentwicklung der Proportionaldruckregelung zur Energieeinsparung ist das so- genannte „Dynamic Control“-Verfahren der Anmelderin. Hier wird nach dem Einschalten der Pumpe (t0) zunächst eine klassische Regelkurve, insbesondere Proportionaldruck- kurve eingesetzt (Figur 2a). Gleichzeitig beobachtet die Pumpe ihren Förderstrom Q und prüft, ob dieser innerhalb von konstanten Grenzen verbleibt (konstant bedeutet, der För- derstrom bewegt sich innerhalb der Grenzen Q tolerance wie in Figur 2a dargestellt). Wenn der Förderstrom für eine bestimmte Dauer (Figur 2a „delayTime“) konstant geblieben ist, wird der Betriebspunkt als „stabil“ bezeichnet (hier Zeitpunkt t1). Die Pumpe beginnt dann sehr langsam aber permanent ihre Drehzahl abzusenken (Figur 2b). Als Folge dessen öffnen die Thermostatventile der Heizungsanlage (siehe Figur 2c), um die Raumtemperatur trotz sinkender Drehzahl der Umwälzpumpe konstant zu halten. Sobald die Thermostatventile vollständig geöffnet sind (Zeitpunkt t 2 ), wird die Durchfluss- menge abnehmen und die Grenzen Qtolerance werden gerissen (Zeitpunkt t3). Beim Überschreiten der Grenzen schaltet der Algorithmus zurück auf die statische Re- gelkurve und die Drehzahl erhöht sich auf ihren ursprünglichen Wert, d.h. es wird die Regelkurve mit dem ursprünglichen Sollwert angewendet. Auf diese Weise ist sicherge- stellt, dass im Raum keine Unterversorgung auftreten kann. Nachteilig an dem aufgezeigten Verfahren ist jedoch, dass die Regelung immer auf die ursprünglich eingestellte Regelkurve zurückspringt. Die Erfinder haben diese Tatsache als Anknüpfungspunkt für weitere Verbesserungen des Verfahrens zur Optimierung der Energieeffizienz der Pumpe ausgemacht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ausgehend vom Stand der Technik ein optimiertes Regelverfahren für eine Umwälzpumpe, insbesondere eine Hei- zungsumwälzpumpe aufzuzeigen, das einen effizienteren Betrieb der Umwälzpumpe zu- lässt. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe mit variabler Drehzahl in einer hydraulischen Anlage aus. Die hydraulische Anlage kann eine Hei- zungsanlage sein, deren Anlagenkennlinie aufgrund selbstregulierender Heizkörperther- mostate dynamisch ist. Wie im Stand der Technik wird die Pumpe bzw. deren Drehzahl gemäß einer vorbestimmten Regelkurve eingestellt. Eine solche Regelkurve ist bspw. in einem Q-H-Diagramm definiert und gibt der Pumpenregelung für einen gegebenen För- derstrom eine einzustellende Förderhöhe vor. Die Regelung der Pumpe variiert dann Ihre Drehzahl um die vorgegebene Förderhöhe zu erreichen. Die Regelkurven können bspw. die Förderhöhe proportional zum Förderstrom definieren, so dass die Pumpenregelung eine Proportionaldruckregelung der Pumpe ausführt. Das Verfahren ist jedoch genauso gut auch für andere Regeltypen und Regelkurven anwendbar. Erfindungsgemäß sieht das Verfahren vor, dass während der auf Basis einer vorgegebe- nen Regelkurve ausgeführten Pumpenregelung geprüft wird, ob sich die Pumpe bzw. das hydraulische System in einem stationären Betriebspunkt befindet. Ein stationärer Be- triebspunkt liegt bspw. vor, wenn sich die Anlagenkennlinie nicht ändert, bspw. bleibt der Öffnungsgrad der Thermostatventile einer Heizungsanlage nahezu konstant. In diesem Zustand ermittelt die Pumpe den initialen Anlagenwiderstand, insbesondere unter Ver- wendung des physikalischen Zusammenhangs wobei H für die Förderhöhe und Q für den Förderstrom steht. Wird der vorgenannte sta- tionäre Betriebspunkt erkannt, wird ein Optimierungsprozess zur Optimierung der einge- stellten und angewendeten Regelkurve ausgelöst. Während des Optimierungsprozesses beginnt die Pumpe mit dem Absenken der Pumpendrehzahl, wie dies bereits durch die vorbekannte Funktion „Dynamic Control“ (siehe Figuren 2a-2d) ausgeführt wird. Dabei wird die Drehzahl langsam, jedoch idealerweise permanent reduziert. Durch das Absen- ken der Drehzahl werden in der hydraulischen Anlage verbaute Ventile, insbesondere Thermostatventile, gezwungen weitestgehend zu öffnen, wodurch sich der Anlagenwi- derstand reduziert. Gemäß der Erfindung wird die Drehzahl dabei solange abgesenkt bis sich in der Anlage der geringste Anlagenwiderstand einstellt, d.h. idealerweise alle Ther- mostatventile vollständig geöffnet sind. Ist der Zustand des minimalen Anlagenwiderstands erreicht, wird dieser durch die Pumpe erkannt und die Pumpe berechnet den dann vorliegenden minimalen Anlagenwiderstand, insbesondere gemäß der vorstehenden Gleichung. Für die Optimierung der Regelkurve wird angenommen, dass der energetisch günstige Betriebszustand der Pumpe dann vor- liegt, wenn die hydraulische Anlage den kleinstmöglichen Anlagenwiderstand aufweist. Durch Vergleich des initialen Anlagenwiderstandes mit dem erfassten minimalen Anla- genwiderstand kann nun bestimmt werden, ob und wie weit die beiden Widerstandswerte voneinander abweichen. Auf Grundlage des Vergleichsergebnisses kann nun eine An- passung der Regelkurve erfolgen, um den sich im normalen Regelbetrieb einstellenden initialen Anlagenwiderstand näher an den minimalen Anlagenwiderstand heranzuführen. Wie vorstehend beschrieben soll ein Optimierungsprozess dann ausgelöst werden, wenn ein stationärer Betriebspunkt erkannt wird. Vorteilhafterweise geht die Pumpe von einem stationären Betriebspunkt dann aus, wenn der gemessene, aktuelle Förderstrom eine definierte Grenzabweichung für den Förderstrom nicht überschreitet, d.h. der Förder- strom über einen gewissen Zeitraum konstant bzw. nahezu konstant bleibt. Beispiels- weise muss der gemessene oder mittels Algorithmus von der Pumpe geschätzte Förder- strom für eine definierte Zeitdauer t innerhalb eines definierten Bereichs ∆Q des Förder- stromes liegen. Der Bereich ∆Q definiert die zulässige Abweichung des Förderstroms nach oben und unten, bei dieser immer noch von einem quasi stationären Förderstrom auszugehen ist. Erfindungsgemäß wird die Pumpendrehzahl solange abgesenkt, bis sich in der Anlage der minimale Anlagenwiderstand einstellt. Gemäß bevorzugter Ausführung der Erfindung geht die Pumpe davon aus, dass der Zustand des minimalen Anlagenwiderstandes noch nicht erreicht sein kann, wenn der Förderstrom trotz Drehzahlabsenkung innerhalb der definierten Grenzabweichung bleibt, d.h. innerhalb des Bereichs ∆Q liegt. Begründet ist dies dadurch, dass die Drehzahlabsenkung während des Optimierungsprozesses an- fänglich noch durch das Öffnen der Ventile in der Anlage kompensiert wird, so dass trotz Drehzahlabsenkung der Förderstrom nahezu konstant gehalten werden kann. Sind die Ventile hingegen bereits vollständig geöffnet, so führt eine weitere Reduzierung der Pum- pendrehzahl zu einer zwingenden Abnahme des Förderstroms, was von der Pumpe er- kannt wird. D.h. wird die Grenzabweichung nach weiterer Drehzahlabsenkung überschrit- ten und der Förderstrom liegt nicht mehr innerhalb des Bereichs ∆Q, nimmt die Pumpe an, dass nun der minimale Anlagenwiderstand erreicht sein könnte. Beim Vergleich des Anlagenwiderstandes zur Anpassung der Regelkurve kann vorzugs- weise das Widerstandsverhältnis zwischen initialem und minimalem Anlagenwiderstand betrachtet werden. Die Entscheidung ob und in welcher Form eine Anpassung der Re- gelkurve erfolgen soll wird somit abhängig vom Verhältniswert und somit dem Grad der Abweichung zwischen beiden Widerstandswerten getroffen. Ist das Verhältnis zwischen minimalem zu initialem Widerstandswert groß und liegt insbesondere über einem vorde- finierten ersten Grenzwert, so soll die Regelkurve abgesenkt werden. Das Absenken der Regelkurve hat zur Konsequenz, dass die Pumpe bei vorgegebenem Förderstrom eine geringere Förderhöhe einstellt. Im Gegensatz dazu kann die Regelkurve angehoben wer- den, wenn das Verhältnis größer als der erste Grenzwert ist. Bevorzugt kann für die Ent- scheidung zur Anhebung der Regelkurve auch ein separater (zweiter) Grenzwert definiert sein. Der zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert liegende Korridor definiert einen Wertebereich, für den, sofern das Widerstandsverhältnis zwischen minimalem und initialem Anlagenwiderstand innerhalb dieses Korridors liegt, keine Anpassung der Re- gelkurve ausgeführt wird. Denkbare Werte für den ersten Grenzwert liegen zwischen 0,85 bis 0,95. Bevorzugt ist ein Wert für den ersten Grenzwert von etwa 0,9. Der zweite Grenzwert kann zwischen 0,95 und 1 liegen, besonders bevorzugt ist ein Wert von etwa 0,98. Der Umfang der Anpassung der Regelkurve, d.h. wie weit eine Absenkung oder Anhe- bung erfolgen soll, kann abhängig vom berechneten Differenzbetrag zwischen initialem und minimalem Anlagenwiderstand festgelegt werden, d.h. die Höhe des Differenzbetra- ges ist ausschlaggebend für den Grad der Absenkung der Regelkurve. Gegebenenfalls kann der Differenzbetrag noch mit einem konfigurierbaren Faktor angepasst, d.h. erhöht oder reduziert werden. Die Absenkung der Regelkurve kann gemäß nachstehend beschriebenem Schema erfol- gen. Die Pumpe ermittelt zunächst den Anlagenwiderstand für den höchsten, mittels der aktuell eingestellten Regelkurve erreichbaren Betriebspunkt. Definiert ist dieser bevor- zugt durch den Schnittpunkt der Regelkurve mit der Q-H-Pumpenkennlinie. Der so erhal- tene Anlagenwiderstand wird dann durch den berechneten Differenzwert reduziert, vor- zugsweise unter Berücksichtigung des vorgenannten Faktors. Auf Grundlage des redu- zierten Anlagenwiderstandes wird dann die passende Regelkurve bestimmt, die dann die Pumpenkennlinie bei geringerer Förderhöhe schneidet. Wird hingegen zuvor festgestellt, dass aufgrund des Widerstandsverhältnisses ein Anhe- ben der Regelkurve notwendig ist, kann analog zur vorstehend beschriebenen Vorge- hensweise vorgegangen werden oder alternativ der Anlagenwiderstand im höchsten, mit- tels der aktuell eingestellten Regelkurve erreichbaren Betriebspunkt stattdessen um ei- nen festen, insbesondere vordefinierbaren Betrag erhöht werden. Auf Grundlage des er- höhten Anlagenwiderstandwertes kann dann die passende Regelkurve ausgewählt wer- den. Gemäß bevorzugter Ausführung wird der vorbeschriebene Optimierungsprozess iterativ ausgeführt. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ebenso eine Umwälz- pumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einer Regelungseinheit, die konfigu- riert ist, das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine vorteilhafte Ausführungsvariante des Verfahrens auszuführen. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines kon- kreten Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgezeigt werden. Die nachfolgenden Figu- ren dienen zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es zeigen: Figur 1: ein Q-H-Diagramm mit eingezeichneter Regelkurve für eine Proportionaldruckregelung, Figur 2: diverse Diagrammdarstellungen zur Veranschaulichung der „Dynamic Control- Schritte“ der Anmelderin, Figur 3: der Ablauf der „Dynamic Control –Schritte“ im Q-H-Diagramm, Figur 4: der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens im Q-H-Diagramm, Figur 5: weitere Diagrammdarstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens, Figur 6: ein Q-H-Diagramm mit eingezeichneter aktiver Regelkurve und aktuellem Anlagenwiderstand, Figur 7: das Q-H-Diagramm mit abgesenkter Regelkurve Figur 8: das Q-H-Diagramm mit angehobener Regelkurve, Figur 9: Diagrammdarstellung eines Simulationsergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens und Figur 10: Diagrammdarstellung eines weiteren Simulationsergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die aus dem Stand der Technik bekannte Funktion „Dynamic Control“, d.h. das Erfassen eines stationären Betriebspunktes und das anschließende Absenken der Drehzahl wurde bisher ausschließlich verwendet, um während des Absenkzyklus Energie zu sparen. Dar- über hinaus liefert sie aber auch Informationen über die Anlagenkennlinie. Diese Infor- mationen wurden bislang nicht verwendet. Genau hier setzt die Funktion des erfindungs- gemäßen Verfahrens an, nachfolgend auch als „Advanced Dynamic Control“ bezeichnet, mit dieser ein Optimierungsprozess zur Anpassung der durch die Pumpenregelung der Pumpe eingesetzten aktiven Regelkurve eingeführt wird. Die Grundidee des erfindungs- gemäßen Verfahrens ist es, die Informationen über die Anlagenkennlinie, die während eines Absenkzyklus ermittelt werden, zu verwenden, um den eingestellten Sollwert, der die aktive Regelkurve festlegt, stetig zu optimieren. Zur Erläuterung wird Figur 3 betrachtet. Die Figur zeigt ein Q-H-Diagramm. Bezugszei- chen 12 kennzeichnet die Pumpenkennlinie, Bezugszeichen 11 die Kennlinie des mini- malen hydraulischen Anlagenwiderstandes. Die durchgezogene Linien 10 zeigt das Ver- halten der Funktion „Dynamic Control“. Es ist der gleiche Ablauf, wie in Figur 2 dargestellt, allerdings nicht als zeitliche Abfolge, sondern im Förderstrom-Förderhöhen Diagramm. Der Algorithmus startet in Punkt 1. Solange der Durchfluss innerhalb der Grenzen Q tole- rance bleibt, werden die Drehzahl und dadurch auch die Förderhöhe H reduziert. Da gleich- zeitig die Thermostatventile des Heizkreislaufes öffnen, bleibt der Förderstrom Q kon- stant, bis die Thermostatventile vollständig geöffnet sind. Ein weiteres Absinken der Drehzahl und dadurch der Förderhöhe kann jetzt nicht mehr durch die Thermostatventile ausgeglichen werden, sodass der Förderstrom Q ebenfalls absinkt (Punkt 2). Sobald die Grenzen Q tolerance gerissen werden, schaltet der Algorithmus zurück zur statischen Regelkurve 3 und das Verfahren beginnt von vorn. Wie in Figur 3 zu sehen ist, werden die Grenzen Q tolerance genau dann gerissen, wenn die Thermostatventile vollständig geöffnet sind, das heißt, wenn sich der Betriebspunkt auf der minimalen Anlagenkennlinie 11 befindet. Wenn die Pumpe in diesem Zustand die Berechnung: durchführt, bekommt sie den minimalen hydraulischen Widerstandsbeiwert ζ, mit dem sich die minimale Anlagenkennlinie 11 vollständig beschreiben lässt. Die Idee der Erfindung „Advanced Dynamic Control“ ist es, mit jedem Absenkzyklus et- was dichter an die minimale Anlagenkennlinie 11 heranzukommen, ohne sie zu errei- chen. Veranschaulicht ist dies in Figur 4, die das Verhalten der erfindungsgemäßen Funk- tion „Advanced Dynamic Control“ im Förderstrom-Förderhöhen Diagramm darstellt. Der Algorithmus startet im Startpunkt des ersten Zyklus mit der höchsten Förderhöhe. So- lange der Durchfluss innerhalb der Grenzen Q tolerance bleibt, werden die Drehzahl und dadurch auch die Förderhöhe H reduziert. Da gleichzeitig die Thermostatventile des Heiz- kreislaufes öffnen, bleibt der Förderstrom Q zunächst konstant, bis die Thermostatventile vollständig geöffnet sind. Nach Erreichen der minimalen Anlagenkennlinie 11 nimmt dann bei weiterer Drehzahlabsenkung auch der Förderstrom Q ab, wodurch die Pumpe das Erreichen der minimalen Anlagenkennlinie 11 erkennt. Die Erfindung optimiert dann, wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird, iterativ den Sollwert, der die aktive Regelkurve der Pumpe definiert. Siehe hierzu Figur 1, die mehrere Proportionaldruckregelkurven zeigt. Jede dieser Regelkurven wird über ihren Sollwert eindeutig bezeichnet. Durch Anpassung des Sollwertes beginnt die Pumpe im nächsten Iterationsschritt des Verfahrens somit mit reduzierter Förderhöhe als neuem Startpunkt. Der Default-Sollwert wird vom Nutzer eingestellt. Das Verfahren lässt sich in drei Schritte unterteilen, die dann iterativ ausgeführt werden können. Schritt 1: Finde Anlagenwiderstände mittels „Dynamic Control“ Zunächst läuft die Pumpe mit dem gewählten Default-Sollwert und dem klassischen „Dy- namic Control“. Die Pumpe speichert jedoch den Anlagenwiderstand ζdefault zu Beginn des Absenkungszyklus. Gleichzeitig wird aufgezeichnet, welcher minimale Anlagenwider- stand ζ minimum während des Absenkungszyklus aufgetreten ist. Vergleiche dazu Figur 5, insbesondere Figur 5c. Wenn ζ minimum und ζ default ungefähr gleich groß sind, dann hat sich der Anlagenwiderstand durch die Absenkung nicht verändert. Wenn ζ minimum kleiner als ζ default ist, dann haben die Thermostatventile während des Absenkens der Drehzahl geöffnet. Schritt 2: Finde neuen Sollwert Die Pumpe bewertet, wie sich der Anlagenwiderstand während des letzten Absenkzyklus verändert hat. Falls das Verhältnis von ζminimum und ζdefault klein ist, haben sich die Ther- mostatventile während des Absenkzyklus deutlich geöffnet. Dies ist ein Hinweis, dass der default-Sollwert der Pumpe zu hoch eingestellt ist. In diesem Fall wird der Sollwert von der Steuerung reduziert. Ist das Verhältnis von ζminimum und ζdefault hingegen groß, dann haben sich die Ventile kaum geöffnet, trotz Absenkens der Förderhöhe. Dies ist ein Hinweis, dass der default- Sollwert für diese Anwendung recht niedrig eingestellt ist. In diesem Fall wird der Sollwert von der Steuerung erhöht. Die Schwellwerte, ab wann das Verhältnis von ζ minimum und ζ default als klein bzw. groß be- wertet wird, können eingestellt werden. Hierfür werden folgende Parameter definiert: Tritt der Fall ein, dass der Sollwert reduziert werden soll (ζminimum/ζdefault<thresholdForRe- duceSetpoint), so wird wie folgt vorgegangen: - Es wird die Differenz zwischen ζminimum und ζdefault (Δζ = ζdefault – ζminimum) be- stimmt - Es wird der Anlagenwiderstand ζ an dem höchsten Betriebspunkt bestimmt, der bei der eingestellten Regelkurve auftreten kann. Im Beispiel der Figur 6 ist die Regelkurve mit dem Sollwert 60% aktiviert. Der entsprechende Wider- standswert im höchsten Betriebspunkt wird mit ζ60% bezeichnet. - Dieser Widerstandswert ζ60% wird nun um den Differenzbetrag Δζ unter Be- rücksichtigung eines einstellbaren Faktors reduziert, insbesondere gemäß der nachfolgenden Gleichung: ζnew = ζ60% - Δζ / newSetpointReduceFactor, wobei der newSetpointReduceFactor ein einstellbarer Parameter, bspw.2 sein kann. - Im nächsten Schritt wird dann der passende Sollwert gesucht, der zu einer Regelkurve durch diesen neuen Schnittpunkt der Anlagenkennlinie ζnew mit der Pumpenkennlinie 12 führt. Im Beispiel der Figur 7 ist dies die Regelkurve für den Sollwert 40% - Diese Regelkurve mit dem Sollwert 40 % wird dann für die reguläre Proportio- naldruckregelung der Pumpe aktiviert. Tritt der Fall ein, dass der Sollwert erhöht werden soll (ζ minimum default >thresholdForIn- creaseSetpoint), so wird wie folgt vorgegangen: - Erhöhe den Widerstandswert ζ60% des aktuell vorliegenden Sollwerts (z.Bsp.: 60 %) um einen vorkonfigurierbaren festen Wert incereaseSetpoint - Berechne den Wert ζ new = ζ 60% + increaseSetpoint - Finde den Schnittpunkt der durch ζ new definierten Anlagenkennlinie mit der Pumpenkennlinie 12. - Finde den Sollwert, der zu einer Regelkurve durch diesen Schnittpunkt führt (im Beispiel der Figur 8 ist dies die Regelkurve für den Sollwert 80 %) Schritt 3: Wiederhole die Schritte 1 und 2. Es wird dann iterativ ein optimaler Sollwert gefunden. Ergänzend soll das erfindungsgemäße Verfahren nochmals anhand einer durchgeführten Simulation verdeutlicht werden. Hierzu wurde das erfindungsgemäße Verfahren mittels Matlab/Simulink in eine vorhandene Gebäudesimulationsumgebung implementiert und getestet. In diesem Szenario benötigt das Gebäude einen Volumenstrom von 4,5 m 3 /h, um die geforderte Raumtemperatur zu erreichen. Dieser Volumenstrom wird von den Thermostatventilen eingeregelt. Als Vereinfachung wird zunächst angenommen, dass es nur ein Thermostatventil gibt. Die Pumpe wird zunächst auf einen Sollwert von 10 % eingestellt. Dies entspricht einer sehr kleinen Regelkurve. Figur 9 zeigt den Verlauf des Förderstroms Q (Figur 9a), die Förderhöhe H (Figur 9b), den durch das Verfahren optimierten Sollwert (Figur 9c) sowie den Ventilöffnungsgrad (Figur 9d: 0 % für geschlossen, 100 % für komplett geöffnet). Man erkennt, dass zu Beginn der Simulation das Ventil vollständig geöffnet ist. Kurz nach Beginn der Simulation startet der Schritt 1 (Dynamic Control) und die Förderhöhe sinkt langsam ab. Da das Ventil bereits vollständig geöffnet ist, kann es den Förderstrom nicht mehr konstant halten. Der Förderstrom sinkt ebenfalls ab und es stellt sich eine Unter- versorgung ein. Nach ca.7 Stunden ist der erste Dynamic Control Zyklus abgeschlossen und es folgt der Schritt 2 (Finde neuen Sollwert). Die Pumpe erkennt, dass sofort eine Unterversorgung aufgetreten ist und somit der bisher gewählte Sollwert von 10 % zu klein war. Folglich wird jetzt ein höherer Sollwert von 16 % eingestellt. Dieser Sollwert führt zu den gleichen Ergebnissen wir der vorherige Sollwert von 10 %, sodass nach dem zweiten Dynamic Control Zyklus der Sollwert noch einmal angehoben wird auf 21 % und nach dem dritten Zyklus auf 24 %. Durch das Anheben des Sollwertes auf 24 % reduziert sich der Öffnungsgrad des Ventils auf 92 % (siehe nach 25 Stunden). Dies bedeutet, ab hier liegt keine Unterversorgung mehr vor und das Ventil kann das Absenken der Förderhöhe durch Erhöhen des Öff- nungsgrades kompensieren, sodass der Durchfluss konstant bleibt. Somit ist ein optima- ler Sollwert gefunden. Durch die weiteren Dynamic Control Zyklen ändert sich der opti- male Sollwert nicht mehr signifikant, sondern oszilliert um den optimalen Wert von ca.24 % herum. In Figur 10 sind entsprechende Diagrammdarstellungen eines weiteren Simulationser- gebnisses gezeigt. Die Simulationsbedingung stimmen im Wesentlichen mit der Simula- tion der Figur 9 überein, einziger Unterschied ist der default gesetzte Sollwert, der in diesem Beispiel initial bei 60% lag. Zu Beginn der Simulation hat das Ventil einen Öffnungsgrad von 82 %. Das bedeutet, der Sollwert von 60 % ist recht hoch gewählt. Die Pumpe startet mit Schritt 1 (Dynamic Control), indem sie die Förderhöhe absenkt. Das Ventil öffnet gleichzeitig und hält somit den Förderstrom konstant. Dabei erkennt die Pumpe, dass das Ventil noch im regelbaren Bereich ist und senkt im Schritt 2 den Sollwert auf 55 % ab. Dieses Absinken erfolgt zyklisch, bis die Pumpe wieder in den Bereich des optimalen Sollwertes von ca. 24 % kommt. Dann erkennt die Pumpe, dass das Ventil beinahe vollständig geöffnet ist und senkt den Sollwert nicht noch weiter ab. Mit diesen Simulationen wurde gezeigt, dass die Pumpe immer den optimalen Sollwert findet, bei dem sie mit kleiner Leistungsaufnahme arbeitet und gleichzeitig die höchste Versorgungssicherheit garantiert.