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Anlage zur thermostatischen Steuerung der Heizung von Räumen
Die Steuerung der Beheizung eines Zimmers, eines Büros oder allgemein einer beliebigen Räumlichkeit eines Bauwerks durch einen auf die Umgebungstemperatur ansprechenden Thermostaten, der sich im Raume befindet und durch den Benutzer einstellbar ist, entspricht noch nicht allen Bedingungen an Komfort, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit, selbst wenn die Beheizung des Raumes unabhängig von der Beheizung anderer Räume des Bauwerkes, z. B. für den Fall unterbrochen werden kann, wenn der in Frage stehende Raum nicht benutzt wird oder wenn ein Fenster dieses Raumes geöffnet ist. Insbesondere kann die Unterbrechung der Beheizung eine so starke Abkühlung bewirken, dass die Gefahr des Einfrierens besteht, was mit erheblichen Schäden verbunden ist.
Darüber hinaus gestattet es die Steuerung durch einen Raumthermostaten allein nicht, in bequemer Weise ein nutzloses Heizen zu vermeiden, wenn der Raum nicht benutzt wird, noch ermöglicht sie eine Beheizung, bevor der Raum von neuem benutzt wird oder, im Fall eines Schlafzimmers, bevor dessen Benutzer erwacht bzw. aufsteht.
Es sind zwar auch thermostatische Steuerungen der Heizung von Räumen bekanntgeworden, bei denen die in den einzelnen Räumen befindlichen Thermostaten über je eine Steuerleitung mit einer Zentralsteuerstelle in Verbindung stehen, jedoch dienen diese Steuerleitungen nur dazu, die Heizung für den Nachtbetrieb in Abhängigkeit von anderen Thermostaten zu bewirken.
Durch die Erfindung wurde demgegenüber die Aufgabe gelöst, eine thermostatisch gesteuerte Raum- heizanlage zu schaffen, die es dem Benutzer eines Raumes gestattet, nach seinem Belieben die automatische oder individuelle Steuerung der Beheizung des Raumes einzustellen und die es ausserdem ermöglicht, von einer Zentralsteuerstelle aus, der eine Gruppe von Räumen, z. B. die Gesamtheit der Räume eines Gebäudes, untersteht, durch Fernbedienung diese individuelle Steuerung in einem beliebigen dieser Räume ausser
Betrieb oder wieder in Betrieb zu setzen, sei es, um die Beheizung zu unterbrechen oder um das erforderliche Mindestmass der Beheizung sicherzustellen, um z. B. die Gefahren des Einfrierens zu vermeiden, oder um eine Wiederbeheizung unabhängig von der Individualsteuerung sicherzustellen, bis in diesem Raum eine vorher festgelegte Anfangstemperatur erreicht ist.
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Anlage zur thermostatischen Steuerung der Heizung von Räumen besitzt in bekannter Weise in jedem Raum einen eigenen Thermostaten, der mit einer zentralen
Steuerstelle in Verbindung steht. Um jedoch die vorerwähnten Vorteile zu erreichen, ist die Anordnung so getroffen, dass jeder Thermostat drei Kontaktstellen aufweist, nämlich eine erste, normalerweise geschlossene Kontaktstelle, die zum Anheizen dient und durch den Thermostaten bei Erreichung einer Maximaltemperatur geöffnet wird, eine zweite Kontaktstelle, die vom Thermostaten bei Erreichen einer Minimaltemperatur geschlossen wird und eine dritte Kontaktstelle, von der der eine Kontakt nach Belieben des Benutzers mittels Handhabe einstellbar ist und die bei Absinken der Raumtemperatur auf den eingestellten Wert geschlossen wird.
Die erste Kontaktstelle ermöglicht ein Anheizen von der Zentralsteuerstelle aus, indem man dort den Stromkreis dieser Kontaktstelle schliesst, vorausgesetzt, dass diese nicht schon durch den Thermostaten geöffnet ist, d. h. also wenn die Raumtemperatur nicht ohnehin bereits den vorgesehenen Maximalwert erreicht hat.
Die zweite Kontaktstelle verhindert, dass die Temperatur des Raumes auf einen Wert absinkt, bei dem Frostschäden zu befürchten sind. Die dritte Kontaktstelle gestattet die beliebige Wahl einer Temperatur durch den Benutzer des Raumes, soweit diese innerhalb des Bereiches zwischen der vorbestimmten, maximalen bzw. minimalen Temperatur liegt, und wenn der Stromkreis dieses Kontaktes in der Zentralsteuerstelle geschlossen ist. Die Zentralsteuerstelle kann also diese Solltemperatursteuerung unterbrechen, beispielsweise wenn der Raum nicht benutzt wird.
Bei der Anlage nach der Erfindung wird weiters vorzugsweise eine Fernablesung der durch den unabhängigen Thermostaten jedes Raumes gemessenen Temperatur von einer zentralen Stelle aus, d. h. die Übertragung des Ergebnisses der vom Thermostaten durchgeführten Messung zur Zentralstelle ermöglicht, u. zw. durch eine sehr einfache und nur sehr geringen Kostenaufwand erfordernde Einrichtung, die darin besteht, dass der Raumthermostat eine weitere Kontaktstelle, bestehend aus einem Schleifkontakt, der auf
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einem Potentiometer gleitet, aufweist, welche in Reihe mit einem den Strom herabsetzenden Zusatzwiderstand und einem Messinstrument über einen in der Zentralsteuerstelle befindlichen Schaltkontakt an Spannung legbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Anlage gemäss der Erfindung kann auch ein unmittelbarer Vergleich der gewählten und der gemessenen Raumtemperatur dadurch ermöglicht werden, dass die Einstellhandhabe des Thermostaten einen entlang einer Temperaturgradskala beweglichen Zeiger aufweist und dass der Thermostat einen ebenfalls entlang einer Temperaturgradskala beweglichen Zeiger trägt.
Die gesteuerte Raumheizvorrichtung kann von beliebiger Art sein. Es sei lediglich angegeben, dass, wenn es sich dabei um einen Strahlungsheizkörper einer Zentralheizung handelt, der die Wärme einem umlaufenden Medium entnimmt, das von einer zentralen Quelle bezogen wird, der elektrische Steuerstromkreis ein Elektromagnetventil steuern kann, das den Durchtritt des Mediums durch die Heizvorrichtung regelt.
Nachstehend sind an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schema eines Raumthermostaten mit abgenommener Abdeckung ; Fig. 2 ist ein Schnitt ent-
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ein Schema der Gesamtanlage eines Steuerstromkreises ; Fig. 5 ist ein Einbauschema der Zentralsteuerstelle unter Darstellung der elektrischen Stromkreise ; Fig. 6 ist eine Ansicht des Schaltbrettes in der Zentralstelle.
Der beispielsweise in Fig. 1 - 3 dargestellte Raumthermostat besteht aus einer Grundplatte 1 aus Isoliermaterial, die zum Tragen des Mechanismus dient und zu diesem Zweck eine ringförmige Auswölbung 2 aufweist, die zum Anbringen eines kreisförmigen Bimetallstreifenträgers 3 aus Metall dient, der an seinem hinteren Ende eine Verbreiterung 4 aufweist, die dazu bestimmt ist, sich gegen die Aussenfläche der
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in der gewünschten verdrehten Stellung unbeweglich gehalten ist. Der Bimetallstreifenträger 3 trägt einen thermostatischen Bimetallstreifen 6 von Spiralenform, dessen freies Ende einen leitenden Bügel 7 trägt, der zur Achse des Bimetallstreifens parallel liegt und auf die Kontakte des Thermostaten wirkt.
Der erste Kontakt 8, der Anheizkontakt, der regelbar und an der Grundplatte 1 mittels Schrauben 9 befestigt ist, ist von zwei Kontaktstücken 10,11 gebildet, die normalerweise miteinander in Berührung stehen, so dass der Stromkreis geschlossen ist, die sich jedoch voneinander entfernen, wenn die Temperatur (z. B. auf 25 C) ansteigt, da dann der Bügel 7 das Kontaktstück 11 verschiebt.
Der zweite Kontakt 12, der Sicherheitskontakt, der ebenfalls regelbar ist und an der Grundplatte 1 mittels Schrauben 13 befestigt ist, besteht aus einer Kontaktlamelle 14, die mit dem Bügel 7 zur Berührung gelangt, wenn die Temperatur auf ihren Mindestwert (beispielsweise 5 C) absinkt, der in dem Raum aufrechterhalten werden muss, um die Gefahr von Frostschäden 2U-beseitigen.
Der Bügel 7 trägt vom einen Zeiger 15, der hinter einem Sichtfenster 16 beweglich ist, das in einem Deckel 17 vorgesehen ist, der den Mechanismus schützt und der entlang des Fensters eine Skala in Celsiusgraden zum direkten Ablesen der Temperatur aufweist, die mittels des Bimetallstreifens gemessen und von dem Zeiger 15 angezeigt wird. Der Bügel 7 trägt ferner eine Metallzunge 18, die auf einem Potentiometer gleitet, das einen Teil des Widerstandes 19 bildet, dessen eines Ende mit dem Sicherheitskontakt 12 elektrisch leitend verbunden ist.
In der Achse des Bimetallstreifenträgers 3 ist eine Welle 20 aus Metall montiert, die gegen den Bimetallstreifenträger 3 durch eine Buchse 21 sowie durch Isolierscheiben 22 und 23 elektrisch isoliert ist, die gegen die hintere und vordere Stirnfläche des Bimetallstreifenträgers 3 aufgesetzt sind. Ein Kopf 24 am hinteren Ende der Welle 20 liegt unter dem Druck einer an der isolierenden Grundplatte 1 befestigten Blattfeder 25 unter Reibung an der Scheibe 22 an und die Welle 20 ist dadurch unter Reibung festgehalten. An der Welle20 ist vor dem Bimetallstreifenträger 3 die Nabe 26 des dritten Kontaktes (des Solltemperaturkontaktes) befestigt, die eine Bandspirale 27 trägt, die in einem Kontakt 28 endet, der zum Zusammenwirken mit dem Bügel 7 dient.
Die Welle 20 geht durch die Kappe 17 hindurch und nimmt ein Regelhandrad 29 auf, das an dieser Welle mittels einer Schraube 30 fixiert ist. Dieses Handrad trägt einen Zeiger 31, der sich entlang der Skala des Fensters 16 bewegt. An der Kappe getragene Anschläge 32, 33 begrenzen die Verdrehung des Handrades.
Das Aufleuchten einer Anzeigelampe 34, die zum Heizungssteuerstromkreis parallel geschaltet und im Deckel 17 montiert ist, zeigt den Betrieb der Heizung an.
In Fig. 1 sind in strichpunktierten Linien bei 35, 36, 37, 38 und 39 elektrische Verbindungsleitungen angedeutet, die von beliebiger geeigneter Art sein können und die mit dem festen Kontaktstück 10 des Anheiz-
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Kontaktstück 11 des Kontaktes 8 und mit dem Bimetallstreifenträger mittels je einer der Schrauben 5 verbunden sind.
Der Thermostat ist mit sechs Verbindungsklemmen 41-46 ausgestattet. Die Klemmen 41-44 dienen zur Aufnahme der vier Verbindungsleiter zur Zentralsteuerstelle und die Klemmen 45-46 zur Aufnahme der beiden Stromkreisleiter des Steuerstromkreises für die Heizvorrichtung des mit dem Thermostat ausgestatteten Raumes. Die Klemmen 41-43 sind im Inneren des Thermostaten mit den Verbindungsleitungen 35, 36 bzw. 37 verbunden, die an den drei Kontakten enden. Die Klemmen 44-45 sind untereinander direkt durch eine Verbindungsleitung 40 verbunden. Die Klemme 46 ist über die Verbindungsleitungen 38, 39 mit dem beweglichen Kontaktstück 11 des Anheizkontaktes bzw. mit dem Bimetallstreifen verbunden. Die Lampe 34 schliesslich ist zwischen die Klemmen 44 und 46 geschaltet.
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Die Heizvorrichtung ist in Fig. 1 bei 47 in sehr kleinem Massstab schematisch angedeutet, und bei 48 ist ein Magnetventil als Steuerventil dargestellt. Dieses Ventil erhält Strom über den Teil des Steuerstromkreises, der an den Klemmen 45 und 46 angeschlossen ist und der in Reihe mit dem Magnetventil 48 einen oder mehrere Unterbrecher 49 enthalten kann, die durch ein oder mehrere Fenster derart steuerbar sein können, dass sie den Stromkreis beim Öffnen eines Fensters unterbrechen.
Bevor die Steuerzentrale beschrieben wird, die den Steuerstromkreis vervollständigt, sei im Interesse des Verständnisses daraufhingewiesen, dass die drei Klemmen 41-43 als die Klemmen von drei Speisezweigleitungen betrachtet werden können, die zum Steuerstromkreis parallel geschaltet sind und die mit je einem der drei Kontakte verbunden sind, während die Klemme 44 die Rückleitung des Stromkreises bildet, so dass das Magnetventil48 über die Klemmen 45, 46 mit Strom gespeist wird (wenn der Unterbrecher 49 sich in der Einschaltstellung befindet, in der der Stromkreis geschlossen ist) wenn ein beliebiger der drei Kontakte sich in Schliessstellung befindet und wenn sein Stromkreiszweig in der Zentralstelle geschlossen ist.
Der erste der Kontakte, der Anheizkontakt 8, wird über die Klemme 41 grundsätzlich nur zu dem vom Thermostaten unabhängigen Anheizen gespeist, z. B. bevor der Raum benutzt wird oder bevor der Benutzer eines Schlafzimmers aufsteht. Das Anheizen wird automatisch durch die Tätigkeit des Bimetallstreifens und seine Wirkung auf den Kontakt 11 beendigt.
Der zweite Kontakt 12, der Sicherheitskontakt, wird grundsätzlich dauernd über die Klemme 42 gespeist, so dass vermieden wird, dass die Temperatur unter jenes Minimum sinkt, unterhalb dessen Frostschäden zu befürchten sind. Die darauf folgende Heizung wird durch den Kontakt zwischen dem Bügel 7 des Bimetallstreifens und der Lamelle 14 gesichert, wobei der Steuerstrom durch den Bimetallstreifen und die Verbindungsleitung 39 fliesst.
Der dritte Kontakt 26, 27, 28 wird über die Klemme 43 und die Verbindungsleitung 37 gespeist, wenn gewünscht wird, dass sich die Beheizung des Raumes nach der Stellung dieses Kontaktes richtet, der mittels des Handrades 29 eingestellt wird, so dass die Heizung nach Wunsch des Benutzers unter der individuellen thermostatischen Steuerung erfolgt.
Im folgenden wird die Steuerung von der Zentralsteuerstelle aus an Hand der schematischen Darstellung der Anlage in Fig. 4 und an Hand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Die Zentralstelle ist mit ebenso vielen Umschaltblöcken ausgestattet, wie Räume zu steuern sind, und die Stromzufuhr erfolgt über zwei gemeinsame Leiter 50, 51, die über einen Spannungswandler 52 zum Niedertransformieren der Spannung gespeist sein können. Fig. 5 zeigt drei solche Umschaltblöcke von gleicher Ausbildung, die sich auf der Figur lediglich durch die Stellung eines Umschalters unterscheiden, dessen Handbetätigungsmittel 53 eine von drei verschiedenen Stellungen einzunehmen vermag, so dass es genügt, einen dieser Umschaltblöcke zu beschreiben.
Die Beschreibung erfolgt an Hand des linken Blockes, in dem die Bezugszeichen eingeschrieben sind, sowie an Hand der Fig. 4, die das Schema der Anlage eines Steuerstromkreises mit den von dem zugehörigen Thermostaten hergestellten elekrisch leitenden Verbindungen darstellt.
Der Leiter 50 ist mit sämtlichen Handeinstellmitteln 53 über Verbindungsleitungen 54 sowie mit einer der Klemmen eines gemeinsamen Galvanometers 55 verbunden, dessen andere Klemme mit einem gemeinsamen Leiter 56 verbunden ist, der zur Ablesung der Temperatur in einem beliebigen Raum benutzt werden kann.
Jeder Block weist einen Drücker 57 mit Feder auf, der die Rolle eines beweglichen Kontaktstückes spielt, das normalerweise gegen ein Kontaktstück 58 angedrückt wird, das, wie das Handbetätigungsmittel 53, mit dem Speiseleiter 50 verbunden ist, sich jedoch von diesem Kontaktstück 58 löst, wenn er betätigt wird, und dann mit einem am Leiter des Galvanometers 56 angeschlossenen Kontaktstück 59 zur Berührung gelangt. Im übrigen ist jeder Block mit einer Anzeigelampe 60 ausgestattet, die in Reihe geschaltet ist und deren eine Klemme mit dem Speiseleiter 51 verbunden ist.
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mostaten des betreffenden Raumes verbunden sind. Der Leiter 64 ist mit der zweiten Klemme der in Serie geschalteten Lampe 60 und über diese Lampe mit dem Speiseleiter 51 verbunden.
Die Leiter 61 und 63 sind mit zwei Kontaktstücken 65, 66 verbunden, die mit dem Handbetätigungsmittel 53 in den beiden äussersten Stellungen desselben verbunden sind, wie in den zwei linken Blöcken der Fig. 5 dargestellt, während bei der Mittelstellung des Handbetätigungsmittels, die für den rechten Block dieser Figur dargestellt ist und eine neutrale Stellung darstellt, kein Stromkreis geschlossen ist. Auf diese Weise ergibt sich, dass beim Anheben des Handbetätigungsmittels 53 der erste Kontakt 8, der Anheizkontakt, über die Klemme 41 Strom erhält und bei Niederdrücken der dritte Kontakt, der Solltemperaturkontakt 28, über die Klemme 43 Strom erhält und dann die Beheizung unter der Kontrolle des Raumthermostaten steht.
Der Leiter 62 ist am beweglichen Drückerkontakt 57 angeschlossen und wird daher normalerweise über den Leiter 50 gespeist, an dem dieser bewegliche Kontakt mittels des Kontaktstückes 58 angeschlossen ist, und dies sichert die Sicherheitsbeheizung, wenn der Bügel 7 des Bimetallstreifenträgers die Kontaktlamelle 14 infolge einer Abkühlung des Raumes bis zur vorgesehenen Minimaltemperatur berührt.
Zum Ablesen der Temperatur eines beliebigen Raumes in der Zentralstelle genügt es, den Drücker 57 zu betätigen, der dann den Leiter 62 von den Leitern 54, 50 trennt und ihn über das Kontaktstück 59 mit dem Speiseleiter 56 verbindet, so dass dieser Leiter 62 über das Galvanometer 55 mit Strom gespeist wird. Der Ausschlag des Galvanometers ist eine Funktion der Stromstärke des dann durch den Leiter 62 fliessenden Stroms, der durch die Klemme 42, den Leiter 36, einen Teil des Widerstandes 19, den Bimetallstreifen 6,
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den Leiter 39, die Klemme 46, die Lampe 34, die Klemme 44 und die Rückleitung 64 fliesst.
Da der im Stromkreis liegende Teil des Widerstandes 19 von der Stellung des Bimetallstreifens 6 am Potentiometer dieses Widerstandes abhängt, ergibt sich, dass die am Galvanometer abgelesene Stromstärke eine Funktion der von dem Bimetallstreifen 6 gemessenen Temperatur ist und dass das Galvanometer 55 daher mit einer Skala in Grad Celsius zum direkten Ablesen der Temperatur ausgestattet sein kann. Wenn die Temperatur des Raumes genügend niedrig ist, so dass der Bimetallstreifen 6 die Kontaktlamelle 14 berührt, wird der Widerstand 19 kurz geschlossen und der maximal mögliche Strom fliesst durch das Galvanometer 55, so dass dieses anzeigt, dass die Temperatur ein Minimum erreicht hat. Im Gegensatz hiezu zeigt ein minimaler Strom, der durch das Galvanometer fliesst, eine maximale Temperatur an.
Die Anzeigelampe 60 dient zum Signalisieren des Betriebes der Heizung des betreffenden Raumes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage zur thermostatischen Steuerung der Heizung von Räumen, bei der in jedem Raum ein eigener Thermostat vorgesehen ist, der mit einer zentralen Steuerstelle in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Thermostat drei Kontaktstellen aufweist, nämlich eine erste, normalerweise geschlossene Kontaktstelle (10, 11), die zum Anheizen dient und durch den Thermostaten (6) bei Erreichung einer Maximaltemperatur geöffnet wird, eine zweite Kontaktstelle (7, 14), die vom Thermostaten bei Erreichen einer Minimaltemperatur geschlossen wird und eine dritte Kontaktstelle (7, 28), von der der eine Kontakt (28) nach Belieben des Benutzers mittels Handhabe (29) einstellbar ist und die bei Absinken der Raum-
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