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Elektrische Warmwasserheizung.
Der allgemeinen Verwendung des elektrischen Stromes zur Heizuns : von Wohnräumen stehen bisher, trotz den erheblichen Vorteilen der elektrischen Heizung gegenüber allen andern Heizungsarten. die hohen Betriebskosten entgegen. Einen Hauptpunkt für diese hohen Betriebskosten bildet der Umstand.
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erzeugung selbsttätig unterbricht, wenn die Erwärmung einen den persönlichen Ansprüchen entsprechenden Grad erreicht hat, und selbsttätig wieder bewirkt, wenn dieser Wärmegrad unterschritten wird. Wohl sind elektrische Öfen mit selbsttätigen Schaltern, von denen einer durch die Temperatur des zu heizenden
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von Wohnräumen, Sälen, Werkstätten usw.
Die elektrischen Trockenheizungsöfen erzeugen bekanntlich trockene Luft und verteilen die Wärme ungleichmässig im Raum. Dieser Übelstand haftet den Zentralheizungen weniger an, welche ausserdem geringere Betriebskosten haben, als die bekannten elektrischen Öfen. Zentralheizungen haben jedoch unter anderem den Nachteil, dass sie grosse Anlagekosten und unter Umständen Schwierigkeiten in der Beschaffung von geeignetem Brennmaterial verursachen, infolge erheblicher Wärmeverluste in den Rohrleitungen einen im Vergleich zur elektrischen Heizung geringen Nutzeffekt haben und eine sachverständige Bedienung erfordern.
Um die Vorteile der beiden genannten Heizungsarten zu vereinigen und ihre Nachteile zu beseitigen und namentlich eine Reserve für fehlendes Brennmaterial und die Möglichkeit der voneinander unabhängigen Beheizung einzelner Räume zu schaffen, ist schon vorgeschlagen worden, in die bekannten Wannwasserheizungskorper elektrische Heizwiderstände einzubauen. Die Aus-und Einschaltung des Heizstromes geschieht bisher meistens von Hand, wobei jedoch, wie bei der Lokalheizung durch Ofen für festes Brennmaterial, gewöhnlich mehr Wärme- einheiten erzeugt werden, als für das Wärmebedürfnis der im Räume sich aufhaltenden Personen erforderlich ist.
Da die Aussentemperatur beständig Schwankungen unterworfen ist. ist es ausserordentlieh schwierig, ja sogar unmöglich, in den zu beheizenden Räumen fortwährend den gleichen Wärmegrad einzuhalten, was aber unter Umständen, z. B. in Krankenhäusern, von grossem Vorteil wäre. Um dem elektrischen Strom zu Heizzwecken besser Eingang zu verschaffen, ist schon der Vorschlag gemacht worden, zu Zeiten niedrigen Strompreises durch elektrische Kraft Wärme zu erzeugen und diese auf einen Wärmespeicher zu übertragen, welcher die aufgenommene Wärme zur Zeit hohen Strompreises an die zu beheizenden Räume abgibt. Zu diesem Zweck werden durch Uhrwerke gesteuerte Schalter verwendet. welche den Heizstrom zu den gegebenen Zeitpunkten ein-und ausschalten.
Auf die Raumtemperatur nehmen aber solche Schalter keine Rücksicht. Es wird deshalb auch bei diesen Heizungseirichtungen im allgemeinen mehr Wärme erzeugt, als erforderlich ist, und deshalb ist auch ein solcher Heizungsbetrieb zu kostspielig, um mit den andern bekannten Heizungseinrichtungen für feste Brennstoffe mit Erfolg in Wettbewerb treten zu können.
Die Verwertung von Quecksilberkontaktthermometern zum Ein- und Ausschalten von Relais, die einen den Heizstrom steuernden Momentschalter betätigen, wurde zwar auch schon vorgeschlagen, um bei einem bestimmten Wärmegrad die Ausschaltung des Stromes herbeizuführen0 Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, dass bei solchen Steuerungseinrichtungen, die infolge der erheblichen Leistung der ein-und auszusehaltenden Energie verhältnismässig grosse Abschaltwege und deshalb bei momentan wirkenden Schaltern einen relativ grossen Kraftaufwand erfordern, die Ouecksilberkontakt-
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stromkreis angeschlossen werden können, und selbst da führen die Unterbrechungsfunken zu einer baldigen Zerstörung des Thermometers.
Praktisch werden bisher gewöhnliche Quecksilberkontaktthermometer unfehlbar zerstört, wenn sie in einen Starkstromkreis eingeschaltet sind, denn die Unterbrechungsfunken bewirken zuerst eine Unterbrechung der Quecksilbersäule und dann infolge Entstehen eines Überdruckes im Innern des Glaskörpers die Zerstörung des letzteren. Aus diesem Grunde war es bisher nicht möglich, praktisch brauchbare, d. h. betriebssichere, mit Queeksilberkontaktthermometer arbeitende, elektrische Heizei11l'ichtungen für Wohnräume zu schaffen, die ermöglichen, den fortwährenden Schwankungen der Aussentemperatur in den Räumen fortwährend eine dem Zwecke der Räume entsprechende gleichbleibende oder beliebig veränderliche Wärme einzuhalten.
Denn nur hiedurch ist es möglich, den Stromverbrauch genau dem Wärmeverbrauch anzupassen und die Erzeugung überschüssiger Wärme zu verhindern, welche natürlich auch unnützen Stromkonsum zur Folge hat. Die wirksame Verhinderung dieses unnützen Stromkonsums ermöglicht einen sparsamen Betrieb mit der elektrischen Heizungsei11l'ichtung, so dass diese in bezug auf die Betriebskosten den andern bisher gebräuchlichen Heizungsarten nicht ungünstiger gestellt ist, ja sogar mit zunehmender Verbilligung des Heizstromes noch vorteilhafter ist.
Die Erlangung dieses Ergebnisses ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch eine beispielsweise Ausführungsform der elektrischen Warmwasserheizung gemäss Erfindung für eine einzelne Lokalheizung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Gebäudeheizungsanlage, bei welcher die Heizung jedes einzelnen Raumes von einer gemeinsamen Bedienungsstelle aus geregelt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein an einer geeigneten Stelle des zu beheizenden Raumes anzubringendes Thermometer 1 mit mehreren Kontaktdrähten 2 versehen, auf deren im Kreis verteilte Kontakte 3 ein drehbarer Schalter 4 eingestellt werden kann. Das Thermometer ist unten durch die Leitung 5 an einem Draht einer Hauptstromleitung 6 angeschlossen. Der Drehschalter 4 steht durch die Leitung 7 mit einem hoch empfindlichen Relais 8, 9 bekannter Bauart in Verbindung. Das andere Ende der Relaiswicklung ist durch die Leitung 10 mit dem andern Draht der Hauptstromleitung 6 verbunden. Der Relaisanker 9 beherrscht zwei Kontakte 11 und 12 und ist durch die Leitung 13 mit einem Schleifkontakt 14 in Verbindung, an welchem der eine Draht der Hauptstromleitung 6 angeschlossen ist. Der andere Draht der letztern ist mit einem Schleifkontakt 15 in Verbindung.
Die Schleifkontakte 14 und 15
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elektrisch voneinander isoliert auf einer gemeinsamen Achse 18, die zwei leitend miteinander verbundene Schleifringe 19 und 20 trägt und unter Zwischenschaltung eines auf der Zeichnung nicht ersichtlichen Getriebes mit grosser Übersetzung ins Langsame von einem Elektromotor 21 angetrieben wird. Der Schleifring 20 ist an einer Stelle seines Umfanges unterbrochen. Die Kontaktsegmente 17 und 16 verbinden in entsprechender Stellung die Kontakte 14 und 15 mit korrespondierenden Kontakten 22 und 23, an denen die Stromleitung 24 des elektrischen Heizkörpers 25 angeschlossen ist, der in einem freistehenden Warmwasserheizkörper 26 mit Ausdehnungsgefäss 27 eingebaut ist. Im Bereich des Schleifringes 20 befinden sich zwei Kontakte 28, 29.
Der Kontakt 28 hat mit dem Relaiskontakt 12 und der Kontakt 29 mit dem Relaiskontakt 11 Verbindung.
Ein am Schleifring 19 anliegender Kontakt 30 ist an der einen Bürste des Elektromotors 21 angeschlossen, dessen andere Bürste mit dem Kontakt 15 in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Heizungseinrichtung ist folgende :
Der Drehschalter 4 des Thermometers 1 wird auf denjenigen Kontakt 3 eingestellt, welcher die Temperatur angibt, auf welche der zu beheizende Raum erwärmt werden soll. Steht das Quecksilber des Thermometers mit dem betreffenden Kontakt 3, auf den der Gleitkontakt 4 eingestellt ist, ausser Verbindung, so ist die Relaisspule 8 stromlos. Der Hebelanker 9 liegt selbsttätig am Kontakt 12 an. Die Kontaktsegmente 16 und 17 sind so eingestellt, dass der Heizkörper 25 unter Strom steht, die Heizungseinrichtung also in Tätigkeit ist.
Sobald infolge zunehmender Raumtemperatur die Quecksilbersäule des Thermometers mit dem Kontakt in Berührung kommt, auf den der Schalter 4 eingestellt ist, wird der Stromkreis der Relaisspule 8 geschlossen und deren Ankerhebel 9 auf den Kontakt 11 eingestellt.
Der Ankerhebel 9 schliesst nun beim Berühren des Kontaktes 11 den Stromkreis 6, lj', 9, 11, 29, 20, 19, 30, 21, 15, 6. Der Elektromotor 21 treibt die Welle 18 mit den Schleifringen 19und 20 und den Segmenten 16 und 17 an, welch letztere beim Verlassen der Kontakte 14 und 15 den Heizstrom unterbrechen. Der Antrieb wird nach einer halben Umdrehung der Welle 18, d. h. wenn die Unterbrechung des Schleifringes 20 den Kontakt 29 erreicht, unterbrochen.
Infolge der Verwendung eines Elektromotors, der den Schalter unter Vermittlung einer hohen Übersetzung ins Langsame antreibt, die zur Umschaltung nötige Arbeit im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen mit momentan wirkendem Relais also auf einen grösseren Zeitraum verteilt, genügt ein ganz schwacher Motor, der wiederum mit einem Relais mit so geringer Schaltleistung ein-und ausgeschaltet werden kann, dass bei infolge abnehmender Raumtemperatur sieh senkender Quecksilbersäule im Thermometer die Entstehung eines Unterbrechungs- funkens normalerweise nicht möglich ist. Über der Quecksilbersäule ist in das Thermometer eine Gasfüllung eingebracht, welche keinen Unterbrechungsfunken aufkommen lässt oder einen solchen unschädlich
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macht.
Hiefür hat sich z. B. das Stickstoffgas als geeignet erwiesen. Wird im Thermometer der Strom unterbrochen, so geht der Ankerhebel 9 selbsttätig auf den Kontakt 12 zurück und schliesst den Stromkreis 6, 13, 9, 12, 28, 20, 19, 30, 21, 15, 6. Der Elektromotor dreht den Schalter 16, 17 wieder um eine halbe Umdrehung und schliesst dadurch den Heizstromkreis wieder. Hat die Wärme in dem zu beheizenden Raum den Grad erreicht, auf welchen das Thermometer eingestellt ist, so beginnt das beschriebene Spiel von neuem.
Die elektrische Heizungseinrichtung kann nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 nach Art einer Zentralheizung von einer gemeinsamen Stelle aus bedient werden, wie es beispielsweise für Gasthäuser, Anstalten und grössere Gebäulichkeiten von besonderem Vorteil ist. In dem in Fig. 2 gezeichneten Ausführungsbeispiel sind sechs Räume, a, b, c, d, e, f, angenommen. In jedem dieser Räume ist ein freistehender Warmwasserheizkörper.' mit elektrischem Einsatzheizkörper, ein Motorsehalter sowie ein Thermometer 1 mit mehreren Kontaktanschlüssen, jedoch ohne Gleitkontakt, angeordnet.
Die Drehschalter 4 für die Thermometer aller Räume sind auf einer gemeinsamen Schalttafel 32 vereinigt.
Jeder Drehschalter 4 kann unabhängig von den andern auf eine in dem zugehörigen Raum gewünschte Temperatur eingestellt werden, indem die Kontaktdrähte jedes Thermometers durch je eine Leitung 33 (für die verschiedenen Leitungen ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine gezeichnet) mit einem Kontaktstück für den Drehschalter 4 in Verbindung stehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass für jeden der verschiedenen Räume ein anderer Wärmegrad gewählt werden kann und leicht übersichtlich, sozusagen mit einem Blick, festgestellt werden kann, auf welchen Wärmegrad jeder Raum erwärmt wird bzw. eingestellt ist.
Die beschriebene elektrische Heizungseinrichtung arbeitet vollkommen selbsttätig, indem sie ermöglicht, jeden einzelnen Raum eines Gebäudes, trotz den fortwährenden Schwankungen der Wärme im Freien, fortwährend auf dem der Zweckbestimmung des betreffenden Raumes entsprechenden Wärmegrad zu erhalten. In jedem Heizkörper werden mit grösster Genauigkeit nur so viel Wärmeeinheiten erzeugt, als durch die Wärmeleitung der Mauern, Wände, Böden, Decken, Fenster, Türen usw. der betreffenden Räume fortwährend verlorengehen. Sinkt die äussere Temperatur, so wird es ganz selbsttätig mehr Heizstrom brauchen und umgekehrt ist der Stromverbrauch selbsttätig kleiner mit der Zunahme der Aussentemperatur0 Die vorliegende Heizungseinrichtung ist deshalb äusserst sparsam im Stromverbrauch.
Gegenüber den bisher üblichen Zentralheizungen hat die vorliegende Heizungseinrichtung ausser dem erheblichen Vorzug der beliebigen Regulierfähigkeit jedes Raumes den grossen Vorteil, dass keine unnötige Wassermenge, die in Rohrleitungen von einem Heizkörper zum andern gefördert wird, erwärmt werden muss, die Arbeit für die Heizungsbedienung und deren Kosten wegfallen, die Beschaffung von Brennstoffen wegfällt. Bei Neuanlagen fallen auch der Lagerraum für die Brennstoffe, der Zentralheizungsraum und die Kamine weg. Die Anschaffungs-und Betriebskosten einer solchen Heizungseinrichtung sind deshalb erheblich kleiner als bei den üblichen Zentralheizungen.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Elektrische Warmwasserheizung, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis eines in einen freistehenden Warmwasserheizkorper eingebauten elektrischen Heizkörpers durch einen von einem Relais überwachten Elektromotor unter Übersetzung ins Langsame antreibbaren Schalter gesteuert wird. welches Relais in den Stromkreis eines am Hauptstromnetz angeschlossenen regulierbaren Kontaktquecksilberthermometers eingeschaltet und so bemessen ist, dass in letzterem normalerweise keine Unter- brechungsfunken von zerstörender Wirkung auftreten können, das Ganze zum Zwecke, den Schwankungen der äusseren Temperatur Rechnung tragend, unter möglichster Einschränkung des Stromverbrauches eine gleichbleibende Raumtemperatur zu erzielen.