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特表2022-508555建物を暖房するために流体ベクトル温度を制御するためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-19
(54)【発明の名称】建物を暖房するために流体ベクトル温度を制御するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
F24F 11/84 20180101AFI20220112BHJP
【ＦＩ】
F24F11/84
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021542288
(86)(22)【出願日】2019-07-19
(85)【翻訳文提出日】2021-05-18
(86)【国際出願番号】 IB2019056203
(87)【国際公開番号】W WO2020065417
(87)【国際公開日】2020-04-02
(31)【優先権主張番号】102018000009019
(32)【優先日】2018-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521129222
【氏名又は名称】アルペリア・バルトゥッチ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＰＥＲＩＡ ＢＡＲＴＵＣＣＩ Ｓ．Ｐ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(74)【代理人】
【識別番号】100210701
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 義則
(72)【発明者】
【氏名】ルカ・バルボーニ
(72)【発明者】
【氏名】ジョルジャ・ファレッラ
(72)【発明者】
【氏名】ジョヴァンニ・バルトゥッチ
(72)【発明者】
【氏名】アレッサンドロ・フォンティ
(72)【発明者】
【氏名】フランチェスコ・コッキオーニ
(72)【発明者】
【氏名】アレッサンドロ・ベッリーニ
【テーマコード（参考）】
3L260
【Ｆターム（参考）】
3L260AA01
3L260AA04
3L260AA08
3L260AA09
3L260AB06
3L260BA03
3L260BA23
3L260CA32
3L260CA34
3L260CA39
3L260CB37
3L260EA04
3L260FA03
3L260FA10
3L260FB26
3L260FB32
(57)【要約】
本発明は、建物を暖房するためのシステム２０に関する。このシステムは、キャリア流体を加熱するように適合された熱発生器２３と、建物１に含まれる熱負荷に熱を伝達するのに適した少なくとも１つの放射要素２１と、キャリア流体を熱発生器２３から放射要素２１に伝達するための送達導管２５１と、キャリア流体を放射要素２１から熱発生器２３に伝達するための戻り導管２５３と、送達導管２５１に沿って配置され、戻り導管２５３に接続された三方弁５０であって、三方弁５０は、送達導管２５１内のキャリア流体を戻り導管２５３内のキャリア流体に混合するように動作可能である、三方弁５０と、キャリア流体の温度および建物１の外側の環境の温度を測定するように配置された複数の温度センサ９０、９５と、熱発生器２３、三方弁５０および温度センサ９０、９５に動作可能に接続された制御ユニット８０と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
建物を暖房するためのシステム（２０）であって、－キャリア流体を加熱するように適合された熱発生器（２３）と、
－建物（１）に含まれる熱負荷に熱を伝達するのに適した少なくとも１つの放射要素（２１）と、
－前記キャリア流体を前記熱発生器（２３）から放射要素（２１）に伝達するための送達導管（２５１）と、
－前記キャリア流体を前記放射要素（２１）から前記熱発生器（２３）に伝達するための戻り導管（２５３）と、
－前記送達導管（２５１）に沿って配置され、前記戻り導管（２５３）に接続された三方弁（５０）であって、前記三方弁（５０）は、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体を前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体に混合するように動作可能である、三方弁（５０）と、
－前記キャリア流体の温度および前記建物（１）の外側の環境の温度を測定するように配置された複数の温度センサ（９０）と、
－前記熱発生器（２３）、前記三方弁（５０）および前記温度センサ（９０）に動作可能に接続された制御ユニット（８０）と、を備え、
前記制御ユニット（８０）は、
ａ）前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の流れの方向に関して、前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の温度（ＴＷ）を取得し、
ｂ）前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の流れの方向に関して、前記三方弁（５０）の上流の前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の温度（ＴＣ）を取得し、
ｃ）前記建物（１）の外側の環境の温度（ＴＥ）を取得し、
ｄ）外部環境の前記温度（ＴＥ）の関数として計算された前記システム（２０）の簡略化されたモデルに基づいて、前記三方弁の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の第１の目標温度（ＴＷ１）を推定し、
ｅ）前記熱発生器（２３）および前記三方弁（５０）のうちの少なくとも１つを作動させて、前記三方弁（５０）の下流の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）に周期的な摂動を生成し、
ｆ）前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）と前記摂動に基づく前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＣ）との間の温度差（ΔＴ）に基づいて、前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の第２の目標温度（ＴＷ２）を決定し、
ｇ）前記第１の目標温度（ＴＷ１）と前記第２の目標温度（ＴＷ２）を組み合わせて、総目標温度（ＴＷＴ）を取得し、
ｈ）前記熱発生器（２３）および前記三方弁（５０）のうちの少なくとも１つを作動させて、前記三方弁の下流の前記送達導管内の前記キャリア流体（ＴＷ）を前記総目標温度（ＴＷＴ）にもたらし、
ｉ）前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）と前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＣ）との間の目標温度の差（ΔＴＯＰＴ）に達するまで、ステップｅ）からｈ）を繰り返す、
ように構成される、
システム（２０）。
【請求項2】
前記制御ユニット（８０）は、摂動および観察、極値探索およびスライディングモードから選択されたモデルに基づかない制御を実施する前記第２の目標温度（ＴＷ２）を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項3】
前記制御ユニット（８０）は、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）と前記温度（ＴＷ）の周期的摂動の摂動の関数としての前記温度（ＴＣ）との間の前記温度差（ΔＴ）の最大点または最小点として前記目標温度差（ΔＴＯＰＴ）の達成を識別するように構成される、請求項２に記載のシステム（２０）。
【請求項4】
前記制御ユニットは、前記導管（２５１、２５３）内の前記キャリア流体の前記温度差（ΔＴ）と、前記建物（１）の外側の環境の前記温度（ＴＥ）に適合した前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）との間の関係として簡略化されたモデルを定義する、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項5】
前記システムは、前記建物（１）が受ける日射（Ｉ）を測定するのに適した照射センサ（９５）をさらに備え、前記制御ユニット（８０）は、測定された日射量（Ｉ）に基づく前記システム（２０）の前記簡略化されたモデルを変更するように構成される、請求項４に記載のシステム（２０）。
【請求項6】
前記制御ユニット（８０）は、前記キャリア流体の温度測定値（ＴＷ、ＴＣ）および外部環境の前記温度（ＴＥ）を格納し、そのような格納された測定値に基づいて前記システム（２０）の前記簡略化されたモデルを定義するように構成される、請求項４に記載のシステム（２０）、
【請求項7】
前記制御ユニット（８０）は、外部エンティティ（１００）に接続して気象情報を取得し、前記気象情報に基づく前記システム（２０）の前記簡略化されたモデルに基づいて実行される前記第１の目標温度（ＴＷ１）の推定値を変更するように構成される、請求項４に記載のシステム（２０）。
【請求項8】
前記制御ユニット（８０）は、－前記建物（１）の少なくとも１つの選択された部分（１０）に関連する温度（ＴＡｍａｘ、ＴＡｍｉｎ）を検出し、
－前記建物（１）の前記少なくとも１つの選択された部分（１０）の温度（ＴＡ）を許容値の範囲内に保つために、前記総目標温度（ＴＷＴ）を第１の制限値（ＴＷｍａｘ）に制限するか、前記総目標温度（ＴＷＴ）を第２の制限値（ＴＷｍｉｎ）に上げるように構成される、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のシステム（２０）。
【請求項9】
前記制御ユニット（８０）は、前記建物（１）の前記少なくとも１つの選択された部分（１０）に関連する前記温度（ＴＡｍａｘ）を測定するように適合されたさらなるセンサ（９０Ｄ、９０Ｅ）に接続されたコントローラ（８５）を備え、前記コントローラ（８５）は、
－前記建物（１）の前記選択された部分（１０）の前記温度（ＴＡｍａｘ）をより高い閾値内に維持する、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体（ＴＷ）の温度の許容可能な最大値として第１の限界値（ＴＷｍａｘ）を決定する、ように構成される、請求項８に記載のシステム（２０）。
【請求項10】
前記さらなるセンサ（９０Ｄ）によって測定された前記温度（ＴＡｍａｘ）は、前記建物（１）の平均温度（ＴＡＭ）よりも高い平均温度（【請求項11】
前記制御ユニットは、前記建物（１）の少なくとも１つの第２の選択された部分（１０）に関連する第２の温度（ＴＡｍｉｎ）を測定するように適合された第２のさらなるセンサ（９０Ｅ）に接続された第２のコントローラ（８５）を備え、前記コントローラ（８５）は、
－前記建物（１）の前記選択された部分（１０）の前記温度（ＴＡｍｉｎ）をより低い閾値内に維持する、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体（ＴＷ）の温度の許容可能な最小値として第２の限界値（ＴＷｍｉｎ）を決定する、ように構成される、請求項８に記載のシステム（２０）。
【請求項12】
前記第２のさらなるセンサ（９０Ｅ）によって測定された前記第２の温度（ＴＡｍｉｎ）は、前記建物（１）の平均温度（ＴＡＭ）よりも低い平均温度（【請求項13】
前記制御ユニット（８０）は、前記三方弁（５０）に接続された弁コントローラ（８６）を備え、－前記三方弁（５０）の動作条件を調整して、前記熱発生器（２３）からの前記キャリア流体と前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体を混合して、総目標温度（ＴＷＴ）で前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体を得る、ように構成される、請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載のシステム（２０）。
【請求項14】
前記制御ユニット（８０）は、前記熱発生器（２３）から出力される前記キャリア流体の温度（ＴＨ）を測定するための前記送達導管（２５１）に接続された温度センサ（９０Ａ）と、前記熱発生器（２３）、前記弁コントローラ（８６）および前記温度センサ（９０Ａ）に接続された発生器コントローラ（８７）とを備え、前記発生器コントローラ（８７）は、
－前記三方弁（５０）が所望の動作条件にある状態で、総目標温度（ＴＷＴ）で前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体を得るように、前記熱発生器（２３）の動作を調整して、前記熱発生器（２３）から出力される前記キャリア流体の前記温度（ＴＨ）を変更する、ように構成される、請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載のシステム（２０）。
【請求項15】
建物を暖房するためのシステム（２０）を制御する方法であって、前記システムは、キャリア流体を加熱するように適合された熱発生器（２３）と、建物（１）に含まれる熱負荷に熱を伝達するのに適した少なくとも１つの放射要素（２１）と、前記キャリア流体を前記熱発生器（２３）から前記放射要素（２１）に伝達するための送達導管（２５１）と、前記キャリア流体を前記放射要素（２１）から前記熱発生器（２３）に伝達するための戻り導管（２５３）と、前記送達導管（２５１）に沿って配置され、前記戻り導管（２５）に接続された三方弁（５０）と、を備え、前記三方弁（５０）は、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体を前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体に混合するように動作可能であり、前記方法は、ａ）前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の流れの方向に関して、前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の温度（ＴＷ）を取得する（４０３）ステップと、
ｂ）前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の流れの方向に関して、前記三方弁（５０）の上流の前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の温度（ＴＣ）を取得する（４０３）ステップと、
ｃ）前記建物（１）の外側の環境の温度（ＴＥ）を取得する（１１０１）ステップと、
ｄ）外部環境の前記温度（ＴＥ）の関数として計算された前記システム（２０）の単純化されたモデルに基づいて、前記三方弁の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の第１の目標温度（ＴＷ１）を推定する（１１０１）ステップと、
ｅ）前記熱発生器（２３）および前記三方弁（５０）のうちの少なくとも１つを作動させて（１１１５、１１１７、１１１９；４０１）、前記三方弁（５０）の下流の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）に周期的な摂動を生成するステップと、
ｆ）前記摂動に基づく、前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）と前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＣ）との間の温度差（ΔＴ）に基づいて、前記三方弁（５０）の下流の前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の第２の目標温度（ＴＷ２）を決定する（１１０３；４０５、４０７、４０９、４１１、４１３）ステップと、
ｇ）前記第１の目標温度（ＴＷ１）と前記第２の目標温度（ＴＷ２）を組み合わせて（１１０５）、総目標温度（ＴＷＴ）を取得するステップと、
ｈ）前記熱発生器（２３）および前記三方弁（５０）のうちの少なくとも１つを作動させて（１１１５、１１１７、１１１９）、前記三方弁の下流の前記送達導管内の前記キャリア流体（ＴＷ）を前記総目標温度（ＴＷＴ）にもたらすステップと、
ｉ）前記送達導管（２５１）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＷ）と前記戻り導管（２５３）内の前記キャリア流体の前記温度（ＴＣ）との間の目標温度差（ΔＴＯＰＴ）に達するまで、ステップｅ）からｈ）を繰り返すステップと、
を含むステップを提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物の温度を制御するためのシステムの分野に言及する。特に、本発明は、例えば、住宅用建物のような建物を暖房するためのシステムに言及する。
【背景技術】
【0002】
現在の自動管理技術は、非常に効率的な温度制御システムの実施を可能にするか、既存の温度制御システムと関連付けてその性能を最適化できる。
【0003】
どちらの場合も、温度制御システムは、建物の１つまたは複数の部屋（例えば、建物の１つまたは複数の住宅ユニットおよび／またはその単一の部屋）で望ましい温度を確保するように管理され、システムのエネルギ消費を最小限に抑える。その結果、システムの運用コストとそのような温度制御システムの汚染排出物も最小限に抑えられ、明確な経済的および環境的利益が得られる。
【0004】
例えば、米国特許第８，２００，３４４号明細書は、空気処理ＨＶＡＣシステムの制御プロセスを最適化する極値探索制御（ＥＳＣ）を記載している。特に、システムの動作の急激な変化が検出されると、システムは、リセットされる。
【0005】
この場合、制御システムは、システムの動作が変更されるたびに、初期化とＥＳＣの実施手順を繰り返す。
【0006】
米国特許第８，２００，３４５号明細書はまた、ＥＳＣに基づいてＨＶＡＣシステムを制御するための方法を記載している。この場合、ＥＳＣアルゴリズムがシステムのダンパに物理的な動作限界に対応する動作条件を課すときに発生する、いわゆる「アクチュエータの飽和状態」を解決するための手順が説明されている（例えば、弁が完全に開いている、または閉まっている）。
【0007】
この場合、最適値への収束速度に影響を与えることなく、弁が限界作業状態になるのを回避するために、ＥＳＣの結果に制限がある。
【0008】
米国特許出願公開第２０１１／０２７６１８０号明細書は、システムの入力と出力との間の関係を決定するために自己最適化制御戦略を使用する処理回路を備えるプロセスを作動させるためのシステムを記載している。処理回路は、自己最適化制御戦略の使用から、学習した関係に基づいて動作する他の制御戦略に切り替えるように構成されている。
【0009】
この場合、ＥＳＣによって提供された結果に基づいて制御モデルを選択するために、その動作の準備段階でのみＥＳＣを使用するシステムが提案される。その結果、提案された制御システムは、実質的にゼロの適応能力を示す。
【0010】
米国特許出願公開第２０１６／０１３２０２７号明細書は、システムの出力信号を受信し、それに複数の入力制御信号を提供するように構成された通信インターフェースを含むＥＳＣスイッチングコントローラを記載している。コントローラは、出力信号から、入力制御信号のそれぞれについて対象の変数を参照する性能勾配を抽出するように構成された復調モジュールを備える。コントローラは、そのような性能勾配の以前の値の履歴を使用して抽出された性能勾配を安定化するように構成された安定化モジュールを備える。生成された値により、性能勾配がゼロに近づく。コントローラは、入力制御信号を摂動するように構成された信号の摂動モジュールを備え、それらのそれぞれに摂動信号を追加する。
【0011】
言い換えると、ＥＳＣの結果は、最適な結果への収束速度に影響を与えることなく、以前の反復に基づいて経験的に修正される。
【0012】
米国特許出願公開第２０１７／０１７６９５４号明細書は、摂動の発生器、通信インターフェース、位相遅延推定器、および帯域幅推定器を備える自己構成型ＥＳＣコントローラについて説明している。摂動信号発生器は、保存された摂動周波数で摂動信号を識別し、通信インターフェースを介してシステムの制御入力に供給する。推定器は、システムの出力信号を受信し、出力信号の位相遅延を推定し、したがって、位相遅延に基づいて帯域幅を推定する。次に、推定された帯域幅を使用して、保存されている摂動周波数を更新する。
【0013】
この場合、コントローラは、複雑な推定プロセスを実施して、ＥＳＣが全てのサイクルで使用する動作パラメータを調整し、動作の精度を向上させる。
【0014】
要約すると、上記の文献のＨＶＡＣシステムは、ＥＳＣの動作のそれぞれの側面を最適化するために、毎回ＥＳＣコントローラの変形を実施する。しかしながら、実施されたコントローラのいずれも、最適値に到達することを単純化および高速化することを可能にせず、特に、最適値に迅速に到達するために必要な計算能力を増やすことなく、そのような最適値を決定するために必要な反復回数を大幅に削減する。
【0015】
Ｓａｖａ Ｍａｒｉｎｋｏｖ、Ｂｒａｍ ｄｅ Ｊａｇｅｒ、およびＭａａｒｔｅｎ Ｓｔｅｉｎｂｕｃｈによる、「適応外乱フィードフォワードによる極値探索制御」ＩＦＡＣ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌｕｍｅｓ、Ｖｏｌｕｍｅ ４７、Ｉｓｓｕｅ ３、２０１４、ｐａｇｅｓ ３８３－３８８という題の記事は、ＥＳＣの収束の精度と速度を向上させることができる制御システムに適用される摂動を定義するために、摂動とＥＳＣの最適入力との間の静的マッピングを近似するための多変量および直交チェビシェフ多項式に基づく予測ブランチを含むＥＳＣについて説明している。特に、そのようなシステムは、電気エネルギを生成するためのタービンを制御するために使用される。
【0016】
言い換えれば、この記事は、ＥＳＣが使用する摂動を事前に推定して、特性パラメータの変動に対する応答時間が非常に速いことを特徴とするシステム、すなわち、タービンによってエネルギを生成するためのシステムの収束速度を上げるために最適なものを特定するＥＳＣを提案する。
【0017】
米国特許第９，９８２，９０３号明細書は、冷蔵庫、相互に別個の熱交換器、およびコントローラを備えるＨＶＡＣシステムを記載している。冷蔵庫は、ＨＶＡＣシステムが機械的冷却状態で動作しているときに、冷却対象の負荷に機械的冷却を供給するように構成されている。熱交換器は、ＨＶＡＣシステムがフリークーリング状態で動作しているときにフリークーリングを提供するように構成されている。コントローラは、空気の外部温度を予測し、予測された温度が少なくとも最小期間閾値温度を下回った場合に、機械的冷却状態での動作からフリークーリングに切り替えるように構成されている。
【0018】
この場合、ＨＶＡＣシステムは、コントローラによって交互にアクティブ化される２つの気温調整回路を備え、これは、２つの回路のどちらをアクティブ化するのが最も有利かを予測しようとする。その結果、ＨＶＡＣシステムは、特に、かさばり、高価になる。さらに、両方のシステムで非アクティブから通常の動作に、またはその逆に移行するには、効率が最適値を下回る時間が必要である。最後に、システムを頻繁にアクティブ化してオフにすると、そのコンポーネントの摩耗が加速し、システムの耐用年数と効率が低下する可能性がある。
【0019】
結論として、出願人は、効率的に動作でき、特に、システムの消費を最小限に抑え、その堅牢性を確保できるが、同時に暖房される建物のサイズによる高い熱慣性にもかかわらず、建物の外部要因（温度および／または他の環境条件の変化）および／または内部要因（熱の必要性の変化）による変化に迅速に適応できる建物用の暖房システムの既知の解決策の欠如を発見した。
【発明の概要】
【0020】
本発明の目的は、先行技術の欠点を克服することである。
【0021】
特に、本発明の目的は、暖房される建物に関連する１つまたは複数の熱負荷の変化に迅速に適応でき、同時にシステムの効率的な動作を保証できる建物を暖房するためのシステムを有することである。
【0022】
本発明のさらなる目的は、建物を暖房するためのシステムを制御することを可能にし、暖房される１つまたは複数の熱負荷の変化に迅速に応答することを可能にし、システムの効率的な動作を保証する制御方法を有することである。
【0023】
本発明の他の目的は、１つまたは複数の熱負荷の変化に対するその高い応答速度および特に効率的な動作を保証するように、それを制御するために建物内に存在する暖房システムに関連付けることができる制御ユニットを有することである。
【0024】
本発明のこれらおよび他の目的は、本明細書の不可欠な部分を形成する添付の請求の範囲の特徴を組み込んだ装置を介して達成される。
【0025】
一実施形態では、システムは、キャリア流体を加熱するように適合された熱発生器と、建物に含まれる熱負荷に熱を伝達するのに適した少なくとも１つの放射要素と、熱発生器から放射要素にキャリア流体を伝達するための送達導管と、キャリア流体を放射要素から熱発生器に伝達するための戻り導管と、送達導管に沿って配置され、戻り導管に接続された三方弁と、を備え、三方弁は、送達導管内のキャリア流体を戻り導管内のキャリア流体に混合するように動作可能である。システムはまた、キャリア流体の温度および建物の外の環境の温度を測定するように配置された複数の温度センサと、熱発生器、三方弁および温度センサに動作可能に接続された制御ユニットと、を備える。制御ユニットは、次の方法でシステムを制御するように構成されている。導管内の流体の流れの方向に関して、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の温度および三方弁の上流の戻り導管内のキャリア流体の温度が取得される。建物外の環境の温度も取得される。制御ユニットは、外部環境の温度の関数として計算されたシステムの簡略化されたモデルに基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第１の目標温度を推定する。さらに、制御ユニットは、熱発生器と三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流のキャリア流体の温度に周期的な摂動を生成し、送達導管内のキャリア流体の温度と、前記摂動に基づく戻り導管内のキャリア流体の温度との間の温度差に基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第２の目標温度を決定する。第１の目標温度および第２の目標温度は、電子ユニットによって組み合わされて、総目標温度を取得し、これは、熱発生器および三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体を総目標温度にもたらす。コントロールユニットは、送達導管内のキャリア流体の温度と戻り導管内のキャリア流体の温度との間に目標温度差が達するまで、総温度の調整を繰り返す。
【0026】
そのような解決策のおかげで、送達導管内のキャリア流体の温度を調整して、出て行く導管および戻り導管内のキャリア流体の温度変化を最小限に抑えることが可能であり、すなわち、熱負荷に伝達される熱を最小限に抑えることができる。このようにして、システムの消費を効果的に削減することが可能であり、特に、暖房システムの最適な作業条件の達成は、特に、迅速かつ正確である。実際、第１の目標温度は、最適点に迅速に近づくことを可能にし、次に、迅速に収束する第２の目標温度を介して到達する。すなわち、反復回数が少なくなる。その結果、制御ユニットは、暖房システムによって暖房される建物の高い熱慣性にもかかわらず、熱発生器および三方弁の動作を最適な方法で調整できる。
【0027】
一実施形態では、制御ユニットは、摂動および観察、極値探索およびスライディングモードの中から選択されたモデルに基づかない制御を実施することによって第２の目標温度を決定するように構成される。
【0028】
このようにして、暖房システムの動作を最適化することを可能にする送達導管内のキャリア流体の温度は、システムの複雑なモデルを使用することなく、および／または多数の参照変数を取得することなく効率的に到達できる。
【0029】
特に、モデルに基づかない制御、好ましくは、極値探索制御を実施することにより、制御ユニットは、目標温度差の到達を、送達導管内のキャリア流体の温度と温度の周期的摂動の関数としての温度との間の温度差の最大点または最小点として識別できる。このように、制御ユニットは、低い計算能力で効率的に動作する。好ましくは、最適点に到達するための勾配の計算に基づく方法を使用する場合、勾配の推定は、フィルタリングおよび位相結合技術の両方で実行でき、あるいは、例えば、忘却係数の再帰的最小二乗法やカルマンフィルタを使用するなど、適応フィルタを使用して実行することもできる。
【0030】
一実施形態では、制御ユニットは、導管内のキャリア流体の温度差と、建物の外側の環境の測定された温度に適合された送達導管内のキャリア流体の温度との間の関係として簡略化されたモデルを定義する。
【0031】
このようにして、制御ユニットは、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第１の目標温度を迅速に特定できる。特に、建物の外気温にモデルを適合させることで、外気温の変化による熱負荷の変化を予測でき、建物の熱慣性の影響を低減する。
【0032】
さらに、暖房システムは、建物が受ける日射を測定するのに適した照射センサなど、環境要因を評価するための他のセンサを備えることができ、モデルの複雑さを大幅に増加させることなく、簡略化されたモデルのより正確な補正を取得できる。この場合、制御ユニットは、外部温度測定と組み合わせて、測定された日射量に基づいてシステムの簡略化されたモデルを変更するように構成されている。
【0033】
追加的または代替的に、制御ユニットは、キャリア流体の温度および外部温度の進行などのシステムの動作情報を定期的または継続的に格納できる。制御ユニットは、格納された情報の少なくとも一部の解析に基づいて簡略化されたモデルを定義する。
【0034】
このようにして、システムの実際の動作および／または建物が曝される環境条件に基づいて、簡略化されたモデルを更新できる。
【0035】
さらに、制御ユニットは、外部ユニットに接続して天気予報などの気象情報を取得し、取得した気象情報に基づいてシステムの簡略化されたモデルによる予測を変更するように構成できる。
【0036】
これにより、建物の熱慣性にもかかわらずシステムの速度をさらに上げることが可能になり、システムの測定外乱に対する堅牢性が向上する。例えば、温度測定値と予測温度を比較すると、システムの効率を低下させる可能性のある外乱によって不正確な測定値および／または妥協した測定値を検出できる。
【0037】
一実施形態では、制御ユニットは、建物の少なくとも１つの選択された部分に関連する温度を検出し、総目標温度を第１の限界値に制限するか、または総目標温度を第２の限界値に上げて、建物の少なくとも１つの選択された部分の温度を許容値の範囲内に維持するように構成される。
【0038】
このようにして、このさらなるレベルの確実性で、暖房システムが建物の一部を過度に高温または低温にしないことを保証して、ユーザの標準的な快適レベルを確保し、および／または建物の暖房に関連する基準が尊重されることを保証することが可能である。
【0039】
詳細には、制御ユニットは、建物の１つまたは複数の部分、または選択された部屋に関連する温度を測定するように適合されたセンサに接続されたコントローラを備えることができる。この場合、コントローラは、選択された部屋の温度をより高い閾値内に維持する、送達導管内のキャリア流体の温度の許容可能な最大値として第１の限界値を決定するように構成される。好ましくは、温度は、建物の平均温度よりも高い平均温度を有する部屋で測定される。
【0040】
二重の方法で、制御ユニットは、建物の他の選択された部屋に関連する温度を測定するように適合されたセンサに接続されたコントローラを備えることができる。この場合、コントローラは、選択された部屋の温度をより低い閾値より上に維持する、送達導管内のキャリア流体の温度の許容可能な最小値として第２の限界値を決定するように構成される。好ましくは、温度は、建物の平均温度よりも低い平均温度を有する部屋で測定される。
【0041】
一実施形態では、制御ユニットは、三方弁に接続された弁コントローラを備え、三方弁の動作条件を調整して、熱発生器からのキャリア流体と戻り導管内のキャリア流体を混合して、総目標温度で三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体を得るように構成される。
【0042】
さらに、制御ユニットは、熱発生器から出力されるキャリア流体の温度を測定するために送達導管に接続された温度センサ、および発生器コントローラを備えることができる。発生器コントローラは、熱発生器、弁コントローラ、および温度センサに接続され、熱発生器の動作を調整して、熱発生器から出力されるキャリア流体の温度を変化させて、三方弁が所望の動作条件にある状態で、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体を総目標温度で得るように構成される。
【0043】
このようにして、制御ユニットは、２つの導管内のキャリア流体の温度差を最適化して、ボイラの消費（およびそのオンとオフのステップの制限）を削減するなど、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の温度を所望の値に維持でき、同時に、好ましくは、熱負荷の変化に対する暖房システムの高い応答能力を確保するなど、三方弁を最適な動作条件に維持することができる。
【0044】
さらに、コントローラは、熱発生器の最適なオン／オフ切り替え条件を決定できる。これは、送達流体の所望の平均温度を保証するが、例えば、従来のボイラにおける活性化前の洗浄サイクルのエネルギの影響を考慮して、発生器のエネルギ消費を最小限に抑える。
【0045】
本発明の異なる態様は、暖房システムを制御するための対応する方法を提案する。この方法は、
ａ）送達導管内のキャリア流体の流れの方向に関して、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の温度を取得するステップと、
ｂ）戻り導管内のキャリア流体の流れの方向に関して、三方弁の上流の戻り導管内のキャリア流体の温度を取得するステップと、
ｃ）建物の外の環境の温度を取得するステップと、
ｄ）外部温度の関数として計算されたシステムの簡略化されたモデルに基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第１の目標温度を推定するステップと、
ｅ）熱発生器および三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流のキャリア流体の温度に周期的な摂動を生成するステップと、
ｆ）前記摂動に基づく、送達導管内のキャリア流体の温度と戻り導管内のキャリア流体の温度との間の温度差に基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第２の目標温度を決定するステップと、
ｇ）第１の目標温度と第２の目標温度を組み合わせて、総目標温度を取得するステップと、
ｈ）熱発生器および三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体を総目標温度にもたらすステップと、
ｉ）送達導管内のキャリア流体の温度と戻り導管内のキャリア流体の温度との間で目標温度差に達するまで、ステップｅ）からｈ）を繰り返すステップと、
を提供する。
ａ）送達導管内のキャリア流体の流れの方向に関して、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の温度を取得するステップと、
ｂ）戻り導管内のキャリア流体の流れの方向に関して、三方弁の上流の戻り導管内のキャリア流体の温度を取得するステップと、
ｃ）建物の外の環境の温度を取得するステップと、
ｄ）外部温度の関数として計算されたシステムの簡略化されたモデルに基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第１の目標温度を推定するステップと、
ｅ）熱発生器および三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流のキャリア流体の温度に周期的な摂動を生成するステップと、
ｆ）前記摂動に基づく、送達導管内のキャリア流体の温度と戻り導管内のキャリア流体の温度との間の温度差に基づいて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体の第２の目標温度を決定するステップと、
ｇ）第１の目標温度と第２の目標温度を組み合わせて、総目標温度を取得するステップと、
ｈ）熱発生器および三方弁のうちの少なくとも１つを作動させて、三方弁の下流の送達導管内のキャリア流体を総目標温度にもたらすステップと、
ｉ）送達導管内のキャリア流体の温度と戻り導管内のキャリア流体の温度との間で目標温度差に達するまで、ステップｅ）からｈ）を繰り返すステップと、
を提供する。
【0046】
本発明のさらなる特徴および目的は、以下の説明からより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0047】
本発明は、目的を説明するために提供され、限定されない目的のために提供され、添付の図面に示されるいくつかの例を参照して以下に説明される。これらの図面は、本発明の異なる態様および実施形態を示し、適切な場合、異なる図で類似している構造、構成要素、材料、および／または要素を示す参照番号は、類似の参照番号で示されている。
【0048】
【図1】本発明の一実施形態に係る暖房システムが設置されている建物の基本的なスキームである。
【図2】本発明の一実施形態に係る暖房システムのブロック図である。
【図5】本発明の実施形態に係る暖房システムの動作パラメータの進行のグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【0049】
本発明は様々な修正および代替の構成を受けることができるが、いくつかの好ましい実施形態が図面に示され、以下で詳細に説明される。しかしながら、本発明を図示された特定の実施形態に限定する意図はないが、逆に、本発明は、請求の範囲に定義される本発明の範囲に含まれる全ての修正、代替構造、および同等物を網羅することを意図することを理解されたい。
【0050】
「例えば」、「など」、「または」の使用は、特に明記されていない限り、限定されない非排他的な代替案を示す。「含む」の使用は、特に明記しない限り、「含むがこれに限定されない」ことを意味する。
【0051】
【0052】
建物１は、互いに分離された建物の複数の部分を備え、簡潔にするために、以下、部屋１０という用語で示される。部屋１０は、相互に異なる形状および容積にでき、さらに、部屋１０のグループは、建物内の異なる高さに配置できる。図１の例では、２つのレベルに配置された４つの部屋１０が示されている。例えば、建物１は、住宅または商業ビルであり、部屋１０のそれぞれは、異なるアパートまたはオフィス／商業企業に対応する。
【0053】
そのような部屋１０のそれぞれの温度を調整するために、暖房システム２０は、複数の放射要素２１、例えば、ラジエータ、ファンコイル、ファンヒータ、放射床および／または天井パネルなどを備える。特に、各部屋１０において、それぞれが配水ネットワーク２５を介して、熱発生器２３（例えば、ボイラ）と流体接続されている１つまたは複数の放射要素２１を配置することが可能である。分配ネットワーク２５は、暖房システム２０内でのキャリア流体（例えば、水）の循環を可能にする。
【0054】
知られているように、キャリア流体は、熱発生器２３によって加熱温度ＴＨに加熱され、それが放射要素２１に到達すると、一般に、建物１０が配置されている外部環境３０の外部温度ＴＥとは異なる（例えば、より高い）所望の室温ＴＡを得るために、部屋１０に熱を放出する。換言すれば、部屋１０の所望の室温ＴＡと外部環境３０の外部温度ＴＥとの間の差は、放射要素２１の熱負荷に対応する。有利には、暖房システム２０は、例えば、太陽放射、風の有無、力および方向、および降水の有無などのような、熱負荷を決定するための他の環境要因を考慮できる。
【0055】
図２に見られるように、分配ネットワーク２５は、送達導管２５１および戻り導管２５３を備える。送達導管２５１は、「熱い」キャリア流体の流れ（図２の矢印によって概略的に示される）が、熱発生器２３から放射要素２１に、そしておそらく、高温の衛生水用のボイラ／貯水槽のような暖房システム２０の他の要素（図示せず）に移送されることを可能にする。他方、戻り導管２５３は、「冷たい」キャリア流体の流れ（図２の矢印によって概略的に示される）が、放射要素２１から熱発生器２３に移送されることを可能にする。
【0056】
有利には、分配ネットワーク２５を介してキャリア流体を圧送するように適合されたポンプ４０が、送達導管２５１上に配置される。
【0057】
さらに、戻り導管２５３と流体接続で結合されている三方弁５０もまた、送達導管２５１上に配置されている。例えば、三方弁５０は、送達導管２５１に沿って、熱発生器２３とポンプ４０との間に配置されている。三方弁５０を作動させて、熱発生器から出力される「熱い」キャリア流体を、戻り導管２５３内の「冷たい」キャリア流体と混合して、送達導管２５１内のキャリア流体の流れの方向に関して、以下、混合キャリア流体として示される、三方弁５０の下流の送達導管２５１内のキャリア流体の温度を調整する（特に、低くする）ことができる。
【0058】
好ましくは、サーモスタット弁６０は、放射要素２１によってそれが配置されている部屋１０と交換される熱をユーザが調整できるように、各放射要素２１の送達導管２５１上に配置されている。
【0059】
任意選択で、送達導管２５１および戻り導管２５３は、選択的に利用可能なキャリア流体のための熱発生器２３への戻り経路を作るために、送達導管２５１および戻り導管２５３のそれぞれの端部を一緒に接続するバイパス弁７０を介して流体接続で選択的に結合することができる。
【0060】
さらに、暖房システム２０は、本文書の残りの部分に記載されるように、暖房システム２０の動作を制御するために、少なくとも熱発生器２３および三方弁５０に動作可能に接続された電子制御ユニット８０を備える。
【0061】
複数のセンサ９０が制御ユニット８０に接続されて、暖房システム２０の動作情報および／または建物１の状態情報を提供する。考慮される例では、熱いキャリア流体の温度ＴＨを測定するために、三方弁５０の上流の送達導管２５１と結合された第１の温度センサ９０Ａが提供され、混合キャリア流体の温度ＴＷを測定するために、三方弁５０の下流の送達導管２５１と結合された第２の温度センサ９０Ｂが提供され、および冷たいキャリア流体の温度ＴＣを測定するために、好ましくは、三方弁５０の上流の戻り導管２５３と結合された第３の温度センサ９０Ｃが提供される。
【0062】
好ましくは、少なくとも１つのセンサ９０Ｄは、建物全体１の平均温度ＴＡＭよりも高い平均室温
を有する部屋１０に配置される。例えば、建物１の全ての部屋１０の室温ＴＡの平均として計算される。このような部屋１０は、好ましくは、建物１内のその位置に基づいて選択される。例えば、建物１の中間の高さに配置され、周囲の壁が南に露出している部屋１０は、他の部屋１０と比較して、より高い平均室温
を有するであろう。おそらく、各部屋の平均温度は、システムの実施ステップ中に検出できる。好ましくは、より高い平均室温
を有する複数の部屋１０（例えば、３つ）が選択され、センサ９０Ｄがそれらのそれぞれに配置される。
【0063】
さらに、少なくとも１つのセンサ９０Ｅが、建物１の平均温度ＴＡＭよりも低い平均室温
を有する部屋１０に配置されている。また、この場合、部屋１０は、好ましくは、建物１内のその位置に基づいて選択される。例えば、地上に配置され、周囲の壁が北に露出している部屋１０は、他の部屋１０と比較して、より低い平均室温
を有するであろう。おそらく、各部屋の平均温度は、システムの実施ステップ中に検出できる。好ましくは、より低い平均室温
を有する複数の部屋１０（例えば、３つ）が選択され、センサ９０Ｅがそれらのそれぞれに配置される。
【0064】
また、外部環境３０の外部の温度ＴＥを検出するための温度センサ９０Ｆが存在する。好ましくは、暖房システム２０はまた、他の環境パラメータを取得するための１つまたは複数のセンサを備える。例えば、建物１が受ける太陽放射Ｉを測定するために、照射センサ９５を建物１に関連付けることができる。
【0065】
制御ユニット８０は、（例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡのうちの１つまたは複数を含む）処理モジュール８１、メモリユニット８３、および好ましくは、１つまたは複数の入力コントローラモジュール８５および８６、（例えば、ＰＩＤコントローラを含む）出力コントローラモジュール８７を備える。一般に、制御ユニット８０は、同期信号（クロック）を生成するための回路、入出力信号用の増幅器、電源回路などのような、１つまたは複数の補助回路（図示せず）を備えることができる。
【0066】
考慮される例では、処理モジュール８１は、メモリユニット８３、コントローラモジュール８５および８６、少なくともセンサ９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｆおよび９５と動作可能に結合されている。有利には、処理モジュール８１はまた、適切なデータ伝送チャネル１０５を介して、外部電子エンティティ１００（例えば、暖房システム２０を管理する会社のサーバ）に動作可能に接続できる。
【0067】
さらに、第１の入力コントローラモジュール８５は、建物１の平均温度ＴＡＭよりも高い平均室温
を有する部屋１０の室温ＴＡｍａｘを測定する温度センサ９０Ｄに接続されている。
【0068】
同様に、第２の入力コントローラモジュール８５は、建物１の平均温度ＴＡＭよりも低い平均室温
を有する部屋１０の室温ＴＡｍａｘを測定する温度センサ９０Ｅに接続されている。
【0069】
コントローラ８５が存在しない場合、センサ９０Ｄおよび９０Ｅは、処理モジュール８１と動作可能に結合される。
【0070】
最後に、出力コントローラモジュール８７は、温度センサ９０Ａ、熱発生器２３、および三方弁５０と動作可能に結合されている。
【0071】
図３のフロー図を参照して、本発明の一実施形態に係る暖房システム２０の動作を次に説明する。
【0072】
一般に、制御ユニット８０は、各部屋１０を所望の室温ＴＡにもたらしおよび／または維持するように暖房システム２０の動作を調整するように構成され、熱発生器３０の消費および／またはオン／オフサイクルを低減する。例えば、所望の室温ＴＡは、サーモスタット（図示せず）を介して設定することができる。追加的または代替的に、１つまたは複数のデフォルトの室温ＴＡをメモリ８３に保存することができる。
【0073】
特に、制御ユニット８０は、センサ９０Ｆおよび９５からそれぞれ外部温度ＴＥおよび照射測定Ｉを取得し、それらを暖房システム２０の簡略化されたモデル１１０１への入力として供給する。
【0074】
任意選択で、簡略化されたモデル１１０１は、処理モジュール８１が外部エンティティ１００から取得する、他の前述のセンサによって提供される入力測定値および／または天気予報に関連する情報（例えば、将来の期間内の予測温度および照射条件）を受信することができる。このような測定値と情報は、簡略化されたモデルまたはそれによって提供される結果を修正するために使用できる。
【0075】
有利には、簡略化されたモデル１１０１は、暖房システム２０の設置ステップの終わりに定義され、メモリ８３に格納され得る。追加的または代替的に、簡略化されたモデル１１０１は、メモリ８３に格納された暖房システムの機能パラメータ、およびセンサ９０Ａ～９０Ｃおよび／またはサーモスタット弁６０によって取得された温度の測定値に基づいて定期的に定義または更新できる。
【0076】
好ましい実施形態では、簡略化されたモデル１１０１は、混合流体の温度ＴＷと、外部温度ＴＥおよび測定された照射Ｉの関数としての冷たいキャリア流体の温度ＴＣと温度ＴＷとの間の温度差ΔＴとの関係ｆに基づいて定義できる（およびおそらく、他のセンサによって取得された、および／または外部エンティティ１００によって提供された他の情報）。
【0077】
代替的に、出願人は、簡略化されたモデル１１０１のパラメータが、線形回帰によって、あるいは、例えば、非線形ＡＲＸのような非線形関数のクラス、またはスペクトル解析および相互相関に基づく方法または周波数解析のための他の方法によって定義され得ると決定した。
【0078】
さらに、出願人は、簡略化されたモデル１１０１が、暖房システム２０の動作中に修正／更新され得、センサ９０、９５によって提供された実行された測定値をメモリ８３に記録し、例えば、ＳＡＲＩＭＡＸモデルを使用して、取得された測定値、より一般的には建物１の熱進行が受ける周期的／季節的性質を考慮に入れることができる簡略化されたモデル１１０１を取得するなど、入力変数としてそのような履歴データを使用できることを決定した。
【0079】
制御ユニット８０によって作成された簡略化されたモデル１１０１は、三方弁５０の下流の送達導管２５１内の混合キャリア流体をもたらす目標温度ＴＷ１を推定することを可能にする。検討した実施形態では、目標温度ＴＷ１は、２つの導管２５１および２５３内のキャリア流体の温度ＴＷと温度ＴＣとの間の温度差ΔＴを、最適値ΔＴＯＰＴに向けることを可能にする。これは、１つまたは複数の部屋１０において所望の室温ＴＡを確保することが可能であり、熱いキャリア流体の温度ＴＨを最小化し、および／または熱発生器２３のスイッチオン／オフを最小化する。一実施形態では、簡略化されたモデル１１０１は、目標温度ＴＷ１を決定し、温度差ΔＴの準最適値ΔＴＳＯＰＴに到達することを可能にし、例えば、最適値ΔＴＯＰＴの７５％～９５％の間に含まれる。好ましくは、目標温度ＴＷ１は、外部温度ＴＥおよび照射Ｉの値が一定であるか、または所定の許容範囲内にある限り、実質的に一定の値である。
【0080】
詳細には、簡略化されたモデル１１０１は、外部温度ＴＥおよび測定された照射Ｉの関数として、温度ＴＷと温度差ΔＴとの間の関係ｆ上の最適な作業点を特定する目標温度ＴＷ１を決定するように構成できる。例えば、最適な作業点は、関係ｆの角度係数、または一次導関数が、第１の値、例えば、最大値から第２の値、例えば、すなわち、関係ｆの「エルボー」でより低い値に変化する点として特定できる。
【0081】
簡略化されたモデル１１０１と並行して、制御ユニット８０は、最適値ΔＴＯＰＴに到達し、導管２５１および２５３内のキャリア流体の温度ＴＷおよびＴＣの変化に対して動的にそれを維持することを可能にするなど、可変目標調整温度ＴＷ２を決定することを目的とするモデルに基づかない制御手順１１０３を作成する。その測定値は、制御手順１１０３への入力で提供される。例えば、制御手順１１０３は、摂動および観察、極値探索およびスライディングモードの中から選択される手順を備える。好ましい実施形態では、制御手順１１０３は、極値探索制御手順を実施することを提供する。
【0082】
特に図４のフロー図を参照すると、制御手順１１０３は、例えば、正弦波方式で、周期的に可変調整温度ＴＷ２を供給する（ブロック４０１）ことを提供する。そのような調整温度ＴＷ２は、以下に説明するように、混合キャリア流体の温度ＴＷに対応する摂動を引き起こすように、それぞれのコントローラ８６および８７を介して三方弁５０および／または熱発生器２３を作動させるための基準として使用される。
【0083】
続いて、制御手順１１０３は、調整温度ＴＷ２によって決定される摂動に対する暖房システム２０の応答を識別するために、２つの導管２５１および２５３内のキャリア流体の温度ＴＷおよび温度ＴＣを監視（ブロック４０３）することを提供する。詳細には、手順１１０３は、最適値ΔＴＯＰＴに対応する最大点、あるいは最小点に到達したかどうかを検証する（決定ブロック４０５）。肯定的な場合（ブロック４０５の出力分岐Ｙ）、調整温度ＴＷ２は、最適値ΔＴＯＰＴに到達することを可能にし、最適値ΔＴＯＰＴとは異なる温度差ΔＴを決定する２つの導管２５１および２５３内のキャリア流体の温度ＴＷおよびＴＣが変化するまで、それは変更されないままになる（ブロック４０７）。おそらく、許容範囲外、例えば、１つまたは複数の放射要素２１とそれぞれの部屋１０との間の熱交換の変化による。
【0084】
これとは異なり（ブロック４０５の出力分岐Ｎ）、手順１１０３は、最適値ΔＴＯＰＴに到達するために、調整温度ＴＷ２を上昇させる必要があるか（ブロック４０９の出力分岐Ｙ）、または低下させる必要があるか（ブロック４０９の出力分岐Ｎ）を識別する（決定ブロック４０９）。その結果、ブロック４０３に戻る前に調整温度ＴＷ２の値を変更して（それぞれ、ブロック４１１で、ブロック４１３で、）、選択された変更に続く２つの導管２５１および２５３内のキャリア流体の温度測定値ＴＷおよびＴＣの進行を監視する。
【0085】
図３のフロー図に戻ると、目標温度ＴＷ１と調整温度ＴＷ２を組み合わせて、総温度ＴＷＴを取得する。例えば、温度ＴＷ１とＴＷ２を合計して（ノード１１０５を加算）、総温度ＴＷＴを取得する。
【0086】
好ましくは、制御ユニット８０は、このようにして得られた総温度ＴＷＴが、１つまたは複数の部屋１０の室温ＴＡを許容温度範囲外にもたらさないことを検証するように構成される。例えば、制御ユニット８０は、例えば、法的な制限に従って、システム２０の消費を制限するため、および／またはシステム２０の汚染／温室効果ガスの排出を制限するために、室温ＴＡが１８℃から２２℃の間に含まれるか、１８℃と２２℃に等しいことを確認する。
【0087】
この動作は、センサ９０Ｄおよび９０Ｅに接続されたコントローラ８５のおかげで実施される。詳細には、１つまたは複数の第１のコントローラ８５、図３の例に１つ、は、それぞれのセンサ９０Ｄ、図３の例に１つが見える、によって提供される室温測定ＴＡを監視して、建物１の平均ＴＡＭよりも高い平均室温ＴＡを有する１つまたは複数の部屋１０における最大室温ＴＡｍａｘを検出する。例えば、平均温度ＴＡＭは、１つまたは複数のセンサおよび／またはサーモスタットによってリアルタイムで提供される測定値に基づいて、処理モジュール８１によって決定される。追加的または代替的に、１つまたは複数の平均温度ＴＡＭは、システム２０の設置中および／またはその後に実行される、室温ＴＡの経時的な解析に基づいて得られたメモリ８３に格納することができる。
【0088】
第１のコントローラ８５は、手順１１０７、例えば、ＰＩＤ制御、を実施して、温度ＴＡｍａｘがより高い閾値、例えば、２２℃、を超えて上昇しないことを保証する混合キャリア流体の温度ＴＷの最大許容値ＴＷｍａｘを決定する。
【0089】
許容最大値ＴＷｍａｘは、総温度ＴＷＴと比較され（ブロック１１０９）、２つのより低い値が選択される。
【0090】
同様に、１つまたは複数の第２のコントローラ８５、図３の例に１つ、は、センサ９０Ｅ、図３の例に１つ、によって提供される室温測定値ＴＡを監視して、建物１の平均温度ＴＡＭよりも低い平均室温ＴＡを有する１つまたは複数の部屋１０における最小室温ＴＡｍｉｎを検出する。
【0091】
第２のコントローラ８５は、手順１１１１、例えば、ＰＩＤ制御、を実施して、温度ＴＡｍｉｎがより低い閾値、例えば、１８℃、を下回らないことを保証する混合キャリア流体の温度ＴＷの最小許容値ＴＷｍｉｎを決定する。
【0092】
最小許容値ＴＷｍｉｎは、ブロック１１０９によって出力で提供される温度、すなわち、総温度ＴＷＴ、または許容最大値ＴＷｍａｘと比較され（ブロック１１１３）、２つの大きい方の値が選択される。
【0093】
言い換えれば、制御ユニット８０は、出力ブロック１１１３において、総温度ＴＷＴ、特に、総温度ＴＷＴの中から選択された基準温度ＴＷＳＰ、許容最大値ＴＷｍａｘまたは最小許容値ＴＷｍｉｎを提供する。
【0094】
基準温度ＴＷＦは、混合キャリア流体の温度ＴＷと冷たいキャリア流体の温度ＴＣとの間の温度差ΔＴを変化させて、最適値ΔＴＯＰＴに到達するために使用される。この目的のために、制御ユニット８０は、選択された基準温度ＴＷＦに基づいて、熱発生器２３および三方弁５０のうちの少なくとも１つを作動させる。特に、基準温度ＴＷＦは、弁５０の下流の送達導管２５１内で混合キャリア流体を形成するために混合される熱いキャリア流体および冷たいキャリア流体の比率を変更するように、熱発生器２３の制御を変更するため、および／または三方弁５０の開口を変更するために使用できる。
【0095】
検討された例では、選択された基準温度ＴＷＦは、混合キャリア流体の温度ＴＷの測定値も受信するコントローラ８６への入力で提供される。コントローラ８６は、基準温度ＴＷＦおよび混合キャリア流体（センサ９０Ｂによって提供される）の現在の温度ＴＷに基づいて三方弁５０の開位置を決定する弁制御信号ＳＶを生成する弁調整手順（ブロック１１１５）を実施する。弁制御信号ＳＶは、混合キャリア流体の温度ＴＷが選択された基準温度ＴＷＦに対応するように（すなわち、ＴＷ＝ＴＷＦ）、温度ＴＣの冷たいキャリア流体と温度ＴＨの熱いキャリア流体との間の混合を調整する動作条件、または開放、を決定するために三方弁５０に提供さる。
【0096】
このようにして、制御システム８０は、三方弁５０の下流の導管２５３内の混合キャリア流体の温度ＴＷを迅速に変更することができ、システム２０が、放射要素２１に関連する熱負荷の変化に迅速に応答することを可能にする。
【0097】
制御システム８０、特に、発生器コントローラ８７はまた、三方弁５０の動作条件に基づいて、熱発生器２３から出力される熱いキャリア流体の温度ＴＨを調整するための温度調整手順（ブロック１１１７）を実施する。特に、手順１１１７は、入力において弁制御信号ＳＶを受信し、熱いキャリア流体の温度ＴＨをもたらすことができる熱い基準温度値ＴＨＳＰを決定する。有利には、手順１１１７は、熱発生器２３の消費を低減することを可能にする熱い基準温度値ＴＨＳＰを識別するように構成される。
【0098】
熱い基準温度値ＴＨＳＰは、例えば、ヒステリシスに基づいて、発生器コントローラ８７によって実施される発生器調整手順（ブロック１１１９）への入力で提供される。発生器調整手順１１１９はまた、熱いキャリア流体の温度ＴＨの測定値を入力で受信し、キャリア流体出力の温度ＴＨを熱い基準温度値ＴＨＳＰにもたらすのに適した発生器制御信号ＳＧを出力に提供するように構成される。
【0099】
好ましい実施形態では、熱い基準温度値ＴＨＳＰは、三方弁５０を所望の動作条件に戻すことができるように決定される。例えば、出願人は、その下流の送達導管２５１内のキャリア流体が、８０％の熱いキャリア流体および２０％の冷たいキャリア流体を含む混合物によって与えられるように、三方弁５０の所望の動作条件を特定した。出願人による解析は、三方弁５０のそのような動作条件が、広いダイナミックに亘って混合キャリア流体の温度ＴＷを効率的に変更することを可能にし、同時に、熱発生器２３の効率的な動作を保証することを強調した。
【0100】
次に、図５のグラフを参照して、熱いキャリア流体の温度ＴＨおよび三方弁５０の動作条件の組み合わせ調整の例を説明する。
【0101】
最初に、弁制御信号ＳＶは、図５に見られるように、三方弁５０の所望の動作条件に対応する値ＳＶ０の周りで振動する。
【0102】
その結果、混合キャリア流体の温度ＴＷは、第１の目標値ＴＷＳＰ０の近傍に達する。これらの条件では、図５に示されるように、温度差ΔＴは、第１の最適値ΔＴＯＰＴ０に近づき、このような値の周りで非常に抑制された方法で振動する。
【0103】
時間ｔ０で、第２の目標値ＴＷＳＰ１への変更、例えば、第１の目標値ＴＷＳＰ０よりも低い、がある場合、弁調整手順１１１５は、弁制御信号ＳＶをほぼ瞬時に変更し、熱いキャリア流体と冷たいキャリア流体の混合比率を変更して、混合キャリア流体の温度ＴＷを実質的に第２の目標値ＴＷＳＰ０にもたらすようにする。図示の例では、弁制御信号ＳＶは、三方弁５０を作動させて、冷たいキャリア流体の比率を実質的に増加させ、熱いキャリア流体の比率を減少させ、したがって、混合キャリア流体の温度ＴＷの値を減少させる。このようにして、温度差ΔＴは、第２の最適値ΔＴＯＰＴ１に迅速に到達する。
【0104】
三方弁５０の動作条件の変化と実質的に並行して、発生器コントローラ８７によって実施される温度調整手順１１１７は、熱い基準値ＴＨＳＰを動的に変化させる。熱い基準値ＴＨＳＰに基づいて、発生器調整手順１１１９は、三方弁５０を所望の動作条件で動作させることを可能にする、検討した例における第１の温度値ＴＨ０よりも実質的に低い第２の温度値ＴＨ１で熱いキャリア流体を得るように、熱発生器２３の動作を調整する。
【0105】
特に、熱いキャリア流体の温度ＴＨの変化は、結果として、三方弁５０の下流の混合キャリア流体の温度ＴＷを変化させる。弁コントローラ８６は、混合キャリア流体の温度ＴＷのこの変化を検出し、結果として、弁制御信号ＳＶを、所望の動作条件に対応する値ＳＶ０の周りの振動に戻るまで調整する（図５のランプの増加）。
【0106】
その結果、第２の時間ｔ１で、熱発生器２３は、第２の温度値ＴＨ１で熱いキャリア流体を提供し、したがって、熱発生器２３の消費を低減し、一方、三方弁５０は、所望の動作条件で動作し、暖房システム２０の特に効率的な動作条件を得る。
【0107】
図６のフロー図は、本発明の代替の実施形態に係る暖房システム２０の動作を示している。
【0108】
特に、暖房システム２０は、コントローラ８５を提供しない。この場合、動作は、最小室温ＴＡｍｉｎおよび最大室温ＴＡｍａｘが制御ユニット８０のコントローラモジュール８１によって直接取得され、制御手順１１０３’の修正版への入力として提供されるという点で、上記のものとは異なる。詳細には、修正された制御手順１１０３’は、適用される摂動、すなわち、１つまたは複数の部屋１０で到達する最小室温ＴＡｍｉｎよりも低い、または最大室温ＴＡｍａｘよりも高い室温ＴＡを回避するような調整温度ＴＷ２を決定することを提供する。
【0109】
このように考案された本発明は、添付の請求の範囲の結果として、本発明に含まれる多くの修正および変形を受けることができる。
【0110】
例えば、暖房システム２０は、三方弁の上流に配置された油圧分離器またはデカップラ、分配ネットワークにおける過圧／不足圧力を回避するための１つまたは複数の安全弁および／または通気弁、濾過モジュール、脱灰装置、スラッジ除去装置などの他のコンポーネントを備えることができる。
【0111】
一実施形態では、多くの三方弁を分配ネットワーク２５に配置できる。例えば、三方弁は、建物の同じ部屋１０に配置された放射要素のグループのように、各放射要素または放射要素２１のグループに提供できる。この場合、制御ユニット８０は、対応する室温ＴＡに従って、各放射要素２１、または放射要素２１のグループとの間の入力および出力におけるキャリア流体の混合を制御するように構成される。
【0112】
さらに、制御手順１１０３に提供された入力を、例えば、ヒステリシスの追加などの非線形技術、またはデータ調整のためのオンラインヒューリスティックの使用、例えば、正規化、革新閾値、最大革新、端末制約などで処理することを妨げるものは何もない。このようにして、暖房システム２０の最適な調整を決定し、それに従う際のシステムの信頼性を高めることが可能である。
【0113】
有利なことに、コントローラ８５、８６および８７はまた、ＰＩＤパラメータなどのその動作パラメータの最適化方法および／またはアルゴリズムを実施できる。例えば、コントローラは、最適な調整またはチューニングを求めるための専用のラムダチューニング（lambda-tuning）方法または極値シーク（extremum seeking）制御を実施できる。
【0114】
さらに、コントローラ８５、８６、および８７のうちの１つまたは複数を省略して、１つまたは複数の分散モジュールによって形成するか、またはそれらを単一の統合電子ユニットに処理モジュール８１と一緒に実施できる。さらに、制御ユニット７０の動作は、おそらくモデル予測制御を含む単一のソフトウェアブロックに属する命令を実行することによって実施できる。最後に、全ての詳細を他の技術的に同等の要素に置き換えることができる。
【0115】
結論として、使用される材料、ならびに偶発的な形状およびサイズは、この理由のために以下の請求項の保護の範囲から逸脱することなく、特定の実施要件に従って何であってもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】