Regelung von thermohydraulischen Kreisläufen

Das Institut für Erneuerbare Energien hat in den vergangenen drei Jahren an der Einreichung eines Patents gearbeitet, das ein Regelsystem für thermohydraulische Kreisläufe und dessen Regelverfahren beschreibt.

Ziel der Erfindung ist es, bei allen Anwendungen, bei denen gleichzeitig ein Temperatursollwert und ein Durchflusssollwert hochpräzise nachgeführt werden müssen, eine bessere Regelgüte als mit herkömmlichen Verfahren zu erreichen. Dies kann durch die Kombination von hydraulischen Komponenten mit einer Elektronik erreicht werden, die für die Implementierung von mathematischen, modellbasierten Steuerungen geeignet ist. Der modellbasierte Regelungsansatz ermöglicht es, Verzögerungen aufgrund von Systemträgheit und Wechselwirkungen zwischen Umwälzpumpen und Ventilen auszugleichen.

Für Unternehmen, die ihr geistiges Eigentum durch Patente schützen wollen, ist es von entscheidender Bedeutung, auf dem neuesten Stand der Technik zu sein und zu wissen, welche technischen Probleme in einem bestimmten technischen Bereich noch offen sind. Denn ein Patent kann nur erteilt werden, wenn die zugrunde liegende Idee drei Bedingungen erfüllt: Sie ist neu, weist eine ausreichende erfinderische Tätigkeit auf und hat eine (zumindest potenzielle) gewerbliche Anwendbarkeit. Mit anderen Worten: Patente können nur für wirklich einzigartige Ideen mit potenziellen industriellen Anwendungen erteilt werden.

Die Reise des Instituts für erneuerbare Energien in die Welt des Patentwesens beginnt im Februar 2020 mit der Phase der Patentrecherche. Nach dem vielversprechenden Ergebnis der Recherche wurde eine Patentanmeldung ausgearbeitet und Anfang Oktober 2021 beim italienischen Patent- und Markenamt (UIBM) eingereicht. Im November 2023 traf schließlich die Bestätigung der Patenterteilung durch das UIBM ein. Heutige thermohydraulische Kreislaufsteuerungen werden in der Regel so betrieben, dass sie einem vorgegebenen Zustand in Bezug auf eine gemessene Durchflussmenge und/oder Temperatur folgen. Da sie die Wechselwirkungen zwischen Ventilen und Umwälzpumpen und die Auswirkungen von Trägheiten auf den Flüssigkeitstransport nicht "kennen" können, kommt es bei herkömmlichen Regelungslösungen zu erheblichen Verzögerungen beim Erreichen der gewünschten Betriebszustände. Mit dem entwickelten Steuerungssystem können diese Nachteile in vielen Fällen überwunden werden, ohne auf kostspielige mechanische Lösungen zurückgreifen zu müssen.

Die Erfindung kann zum Beispiel in Heiz- und Kühlsystemen in Wohngebäuden und in Industrieanlagen eingesetzt werden, wo die Zufuhr von Wärmeenergie mit einer bestimmten Leistung erfolgen muss, zum Beispiel bei chemischen oder Lebensmittelprozessen. Anton Soppelsa, ein Forscher, der an vorderster Front an der Patentanmeldung beteiligt war, sagt:"Es ist eine große Genugtuung zu sehen, wie die in unseren Labors durchgeführten experimentellen Arbeiten zu solch innovativen Ideen führen können, die patentiert werden können. Ich hoffe, dass dieses Patent bald vermarktet wird und eine weite Verbreitung findet. Dieerste Anwendung dieses Patents wird jedoch intern erfolgen, in unserem Labor für Wärmepumpen und Energieaustausch, wo ich erwarte, dass es die Arbeit der Mitarbeiter vereinfacht und die Qualität der Tests verbessert.

Der Text des Patents kann über die nachstehenden Hypertext-Verweise abgerufen werden: EN202100025670A1; EP4163554A1; US2023109989A1.

Erteilungsnummer 102021000025670