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Temperatur-Kontrollvorrichtung
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Kontrolle der Wärmezufuhr zu Gebäuden od. dgl. geschlosse- nen Räumen, beispielsweise einen Wärmespeicher, der entweder frei aufgestellt oder zumindest einen Teil der Struktur eines Gebäudes bildet.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art, von welcher in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung ein Schaltschema gezeigt ist, verwendet einen Thermostat, der im folgenden als "Aussen"-Thermostat be- nannt wird und welcher ausserhalb des Gebäudes od. dgl. angeordnet ist, so dass er denselben äusseren Be- dingungen wie das Gebäude ausgesetzt ist. Dieser Aussenthermostat besteht aus einem Gehäuse 1, welches zusammen mit der Luft und den im Inneren eingeschlossenenSchaltelementen eine vorherbestimmte W är- mekapazität aufweist.
Das Gehäuse enthält ein temperaturempfindliches, auf die Temperatur der Luft im
Gehäuse ansprechendes Element (nicht gezeigt), um, wenn die Temperatur des temperaturempfindlichen
Elementes unter einem vorherbestimmten Wert sinkt, einen beweglichen Kontakt 2 mit einem festen kal- ten Kontakt 3 zu schliessen und diese Kontakte, wenn die Temperatur über diesem Wert liegt, zu trennen.
Das Gehäuse enthält weiters eine Hilfsheizquelle 4, die, wenn sie gespeist wird, das temperaturempfind- liche Element erwärmt.
Der Arbeitsvorgang dieser bekannten Vorrichtung ist wie folgt : Angenommen, die um und ausserhalb des Gebäudes herrschende Temperatur liegt unterhalb des vorherbestimmten Wertes, aber noch innerhalb eines üblichen angenommenen Bereiches und das temperaturempfindliche Element ist dieser äusseren Um- gebungstemperatur ausgesetzt, so wird, wenn die Anschlussenden 11 und 12 mit einer elektrischen Energie- quelle in Verbindung stehen, dem Heizelement4Energie zugeführt und die daraus resultierende Steigerung der
Temperatur des temperaturempfindlichen Elementes bewirkt eventuell eine Trennung des Kontaktes 2 von dem Kontakt 3. Das Heizelement wird daraufhin aberregt, wobei sich nach einer Zeitspanne das temperatur- empfindliche Element genügend abkühlt, um den Kontakt 2 mit dem Kontakt 3 zusammenzubringen, so dass das Heizelement 4 wieder gespeist wird.
Dieser Kreislauf wird sich so lange wiederholen, als die äussere
Umgebungstemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Der Aussenthermostat ist in be- kannter Weise angeordnet, so dass der Umfang jedes Kreislaufes, während welchem das Heizelement 4 ge- speist wird, direkt dem Wärmeverlust durch das Gehäuse 1 proportional ist, welcher, während dem Vor- gang der Differenz zwischen der äusseren Umgebungstemperatur und der vorherbestimmten Temperatur des temperaturempfindlichen Elementes, bei welcher eine Trennung des Kontaktes 2 von dem kalten Kontakt
3 erfolgt, proportional ist.
Eine Erregerspule 10 eines elektromagnetischen Relais ist mit dem Heizelement 4 in Parallelschal- tung verbunden, wobei das Relais für die Zufuhr von Wärme zu dem Gebäude od. dgl., bestimmt ist. Folglich erhöht sich der Durchschnittsbetrag, mit welchem dem Gebäude Wärme zugeführt wird, direkt proportional zu dem Unterschied zwischen der äusseren Umgebungstemperatur und der vorbestimmten
Temperatur.
Diese bekannte-Anordnung weist die Nachteile auf, dass der Durchschnittsbetrag, mit welchem dem Gebäude Wärme zugeführt wird, nur von diesem Unterschied in der Temperatur abhängt, und keine Vorsorge zur Veränderung der Wärmezufuhr getroffen ist, um beispielsweise eine Veränderung beim Auftreten anderer Wärmequellen, beispielsweise Beleuchtung oder sonstige Inbetriebnahmen, die in dem Gebäude zur Wirkung kommen, zu erreichen.
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Es ist nun bei einer. Anordnung, wie sie oben beschrieben ist, an sich bekannt, einen auf die Wetterbedingungen ausserhalb des Raumes abgestellten Aussenthermostat, welcher mit einer Hilfsheizquelle versehen ist und einen auf die Temperatur innerhalb des Raumes abgestellten Innenthermostat vorzusehen.
Bei dieser Anordnung ist der Innenthermostat für eineveränderung der Arbeitsweise des Aussenthermostates wirksam, wenn die Temperatur im Raum einen bestimmten Wert erreicht oder diesen überschreitet.
Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zur Kontrolle der Wärmezufuhr zu einem abgeschlossenen Innenraum, mit einem Aussen- und einem Innenthermostat, wovon jeder mit einem Hilfsheizelement versehen ist, deren Anordnung einfacher als die vorerwähnte ist und ausserdem eine Kontrolle vorsieht, welche sowohl von den Wetterbedingungen ausserhalb des Raumes als auch von der Temperatur innerhalb desselben abhängig ist.
Die Erfindung besteht darin, dass das Hilfsheizelement des Aussenthermostaten erst gespeist wird, wenn die Temperatur des Aussenthermostaten unter einem ersten vorherbestimmbaren Temperaturwert t, und die Temperatur des Innenthermostaten über einem zweiten vorherbestimmbaren Temperaturwert t liegt und das Hilfsheizelement des Innenthermostaten erst gespeist wird, wenn der Innenthermostat eine Temperatur aufweist, die unter dem zweiten vorherbestimmbaren Temperaturwert t liegt und dass dem Raum Wärme zugeführt wird, wenn der Aussenthermostat eine Temperatur aufweist, die unter dem ersten vorherbestimmbaren Temperaturwert t liegt.
Die Erfindung wird nun an Hand der in den Fig. 2 und 3 der Zeichnung dargestellten Schaltschemen von beispielsweisen Ausführungsformen beschrieben. Die in diesen Figuren angeführten Schaltelemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet.
In dem Schaltschema der Ausführungsform der Fig. 2 ist ein Aussenthermostat dargestellt, der aus einem Gehäuse 1 besteht, welcher einen beweglichen Kontakt 2, ein mit dem beweglichen Kontakt 2 betätigbar verbundenes, temperaturempfindliches Element (nicht gezeigt), einen festen kalten Kontakt 3 und ein Hilfsheizelement 4 einschliesst. Dieser Thermostat arbeitet im wesentlichen genau so, wie der an Hand der Fig. 1 beschriebene Aussenthermostat.
Diese Ausführungsform enthält weiters einen Innenthermostat, bestehend aus einem Gehäuse 5, ein (nicht gezeigtes) temperaturempfindliches Element, einen durch dieses temperaturempfindliche Element betätigbaren beweglichen Kontakt 6, der mit einem festen Kontakt 7 zusammenwirkt, wenn das temperaturempfindliche Element unter einer zweiten vorherbestimmten Temperatur t steht, sowie ein Hilfsheizelement 9, welches, wenn die beiden Kontakte 6 und 7 verbunden sind, gespeist wird und das temperaturempfindliche Element wirksam auf die zweite vorherbestimmte Temperatur t erwärmt. Der Innenthermostat weist auch einen festen Kontakt 8 auf, welcher mit dem beweglichen Kontakt 6 in Verbindung steht, wenn das temperaturempfindliche Element eine Temperatur aufweist, die unter dem zweiten vorherbestimmten Temperaturwert t liegt.
Eine Energiequelle ist mit den Anschlüssen 11 und 12 verbunden. Wenn die beiden Kontakte 6 und 8 miteinander in Berührung stehen, wird eine für das Heizelement 4, eine Speisung bewirkende Schaltung vorbereitet, deren Schaltkreis geschlossen wird, wenn die beiden Kontakte 2 und 3 miteinander in Verbindung kommen.
Zwischen dem Kontakt 3 und dem Anschlussende 12 ist ferner eine Erregerspule 10 eines elektromagnetischen Relais eingeschaltet, das für die Wärmezufuhr zu dem Gebäude od. dgl. vorgesehen ist.
Der Arbeitsvorgang dieser Ausführungsform ist nun wie folgt : Angenommen, die Umgebungstemperatur, welche der Innenthermostat ausgesetzt ist, ist niedrig genug für eine Schliessung der Kontakte 6 und 7, liegt aber noch innerhalb des Temperaturbereiches, über welchem der Innenthermostat noch arbeiten kann, so wird dieser, wenn die Anschlussenden 11 und 12 mit der Energiequelle verbunden sind nach einem Zyldus arbeiten, wobei der durch die beiden Kontakte 6 und 7 bewirkte Umfang jedes Zyklus dem Unterschied zwischen der im Inneren herrschenden Umgebungstemperatur und dem zweiten vorherbestimmten Temperaturwert t direkt proportional ist.
Angenommen die Umgebungstemperatur, welcher der Aussenthermostat ausgesetzt ist, ist konstant und weist einen Wert auf, der so niedrig ist, dass die beiden Kontakte 2 und 3 verbunden sind und die durch das Heizelement 4 erzeugte Wärme anfangs ungenügend ist, um diese Kontakte zu trennen, so wird die Spule 10 ununterbrochen gespeist und die Wärme dem Gebäude od. dgl. fortwährend zugeführt.
Da die iminneren des Gebäudes herrschende Temperatur auf Grund dieser zugeführten Wärme steigt, sinkt der Unterschied zwischen dieser Temperatur und dem zweiten vorherbestimmten Temperaturwert.
Folglich wird auch die Zeitspanne, während welcher die Kontakte 6 und 7 in Verbindung stehen vermindert und umgekehrt die Zeitspanne, während welcher die Kontakte 6 und 8 in Verbindung stehen, vergrössert.
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Wenn nun die Aussentemperatur steigt, so wird der Unterschied zwischen dieser Aussentemperatur und dem vorherbestimmten Temperaturwert, bei welchen das temperaturempfindliche Element des Aussenthermostaten den beweglichen Kontakt 2 betätigt (dieser Temperaturwert wird als erste vorherbestimmbare Temperatur t bezeichnet) kleiner, wodurch der Umfang jedes Zyklus, während welchem die beiden Kontakte 2 und 3 in Verbindung stehen; vermindert und der Durchschnittsbetrag, mit welchem dem Gebäude od. dgl. Wärme zugeführt wird, progressiv reduziert wird.
Diese Reduktion ist der Erhöhung der äusseren Umgebungstemperatur direkt proportional und, da angenommen werden kann, dass der Wärmeverlust des Gebäudes od. dgl. dem Unterschied zwischen der inneren und äusseren Umgebungstemperatur proportional ist, kann die Anordnung die Innentemperatur konstant halten, wenn die Aussentemperatur steigt.
Wenn nun die Aussentemperatur konstant bleibt und der Wärmegewinn durch Inbetriebnahme des Gebäudes vermindert wird, so wird die innere Umgebungstemperatur sinken, und die Zeitspanne, während welcher die Kontakte 6 und 8 verbunden sind, gleichmässig abnehmen.
Die während jeder Periode durch das gespeiste Heizelement 4 zugeführte Wärmemenge nimmt gleichmässig ab und der Zeitanteil, in welchem die Kontakte 2 und 3 verbunden sind, wird sich im Verhältnis dazu erhöhen. Der Durchschnittsbetrag, mit welchem dem Gebäude od. dgl. Wärme zugeführt wird, wird sich deshalb im Verhältnis zur Abnahme der inneren Umgebungstemperatur erhöhen und die Anordnung kann daher auch in diesem Fall die Innentemperatur konstant halten. In der Praxis wurde nun gefunden, dass die oben beschriebene Ausführungsform einen geringfügigen Nachteil aufweist, welcher bei mildem Wetter, wenn sich die äussere Umgebungstemperatur der ersten vorherbestimmten Temperatur nähert, in Erscheinung tritt.
In diesem Fall sind die Kontakte 2 und 3 nur für kurze Perioden getrennt und die innere Umgebungstemperatur hat das Bestreben, langsam über den gewünschten Wert zu steigen. Dieser Nachteil wird durch die Ausführung der Schaltung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, behoben.
Das in Fig. 3 dargestellte Schaltschema betrifft ein Ausführungsbeispiel, welches im wesentlichen ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform ist. Die einzige Abänderung besteht darin, dass der Aussenthermostat mit einem zweiten Hilfsheizelement 13 versehen ist, welches innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und wenn es gespeist wird, zum Heizen des temperaturempfindlichen Elementes des Aussenthermostaten wirksam wird. Das Heizelement 13 ist mit dem Anschlussende 11 und dem Kontakt 8 verbunden und zum Erwärmen des besagten temperaturempfindlichen Elementes vorgesehen, wenn die Kontakte 6 und 8 verbunden sind, auch wenn die Kontakte 2 und 3 voneinander getrennt sind.
Die Wirkung der durch das Heizelement 13 zugeführte Energie ist gleich der Reduzierung der ersten vorbestimmten Temperatur tl und da die durch das Heizglied 13 zugeführte Wärme in dem Masse zunimmt, wie die innere Umgebungstemperatur steigt, arbeitet die Anordnung in der Weise, als wenn sich die erste vorherbestimmte Temperatur progressiv reduziert und die innere Umgebungstemperatur erhöht. Eine langsame Steigerung der inneren Umgebungstemperatur bei mildem Wetter wird deshalb verhindert.
Gemäss der Tatsache, dass die Wärme dem Gebäude od. dgl. intermittierend bzw. in Impulsen zugeführt wird, deren Wechsel gleich der Speiseperiode der Spule 10 ist, sind die beschriebenen Ausführungformen besonders zur Kontrolle der Energiezufuhr zu einem Speicherofen zweckmässiger, als für eine direkte Wärmezufuhr in einen Raum eines Gebäudes.
Es ist weiters ersichtlich, dass als Kontrollmittel gemäss der Erfindung nur zwei Thermostate von einfacher und billiger Konstruktion in Verbindung mit einem gebräuchlichen elektromagnetischen Relais nötig sind.
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