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Anlage mit Wärmespeicher-Heizeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Anlage mit mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrich- tung mit einem der Speichertemperatur ausgesetzten Messfühler, einer der Heizeinrichtung unmittelbar zugeordneten, von Hand einstellbaren ersten Anordnung für die Vorgabe eines zulässigen maximalen Speichersollwertes sowie einer zweiten Anordnung, die zum Vergleich des eingestellten Sollwertes mit einem von dem Messfühler gelieferten Istwert sowie für die Abschaltung von Speisestromkreisen der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches von Istwert mit Sollwert dient.
Vorrichtungen bzw. Verfahren dieser Art sind an sich bekannt. Ein Nachteil besteht dabei jedoch darin, dass der Sollwert stets nur für die Heizeinrichtung selbst eingestellt und dan : 1it die'Heizeinrich- tung beispielsweise ihren Standortbedingungen angepasst werden, kann, während, eine Verstellung in Ab-
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kannten Fälle werden einzelne Stromkreise, die zu den Speicheröfen bzw. zu deren. Heizwiderständen führen, mittels eines Stufenschalters zu-oder abgeschaltet. Die Verstellung des Stufenschalters erfolgt jeweils von Hand. Bei einem andern bekannten Verfahren wird die Aufladestärke dadurch verändert, dass die Aufladezeit mittels einer zentralen Schaltuhr entsprechend eingestellt wird.
Schliesslich ist es noch bekannt, - in jeden einzelnen Wärmespeicherofen einen Stufenthermostaten einzubauen, der dazu eingerichtet ist, die Aufladeleistung stufenweise abzuschalten, wenn jeweils eine bestimmte Temperatur im Speicherkern erreicht ist....-.... ;...-...
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zw. erfordernFerner ist. in diesem Zusammenhang auch bereits ein Verfahren zur Überwachung der Heiztem- peratur einer Heizeinrichtung bekanntgeworden, bei dem der Heizeinrichtung ein Messfühler mit einer eigenen Heizwicklung zugeordnet ist. Die Heizwicklung wird dabei jeweils zusammen mit der Heiz- einrichtung aufgeheizt und bei Abschaltung der Heizeinrichtung von der Stromzufuhr ebenfalls von der Stromzufuhr getrennt. Dadurch wird eine thermische Rückführung erzielt und die.
Wärmeträgheit der Überwachungsanordnung verringert. Jedoch ist es damit infolge der gemeinsamen An-und Abschaltung von Heizeinrichtung und Heizwicklung nicht möglich, eine Fernverstellung des Sollwertes, bei dem jeweils die Abschaltung erfolgen soll, unabhängig von dem jeweiligen Zustand der Heizeinrichtung vor- zunehmen.
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Sodann ist eine Einrichtung zur Temperaturregelung von elektrischen Heizeinrichtungen bekannt, bei der einem der Heizeinrichtung zugeordneten, fest eingestellten Thermostaten eine Heizwicklung zugeordnet ist, deren Aufheiztemperatur sich mit Hilfe eines vorgeschalteten veränderlichen Wider- standes in gewissen Grenzen verstellen lässt. Damit ist es jedoch nur möglich, eine Verstellung des
Sollwertes der überwachten Heizeinrichtung vorzunehmen, während zusätzliche Verstellmöglichkeiten fehlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit mindestens einer elektrischen Wärme- speicher-Heizeinrichtung so auszubilden, dass die Heizleistung nicht nur unmittelbar und in fester Zu- ordnung zur Heizeinrichtung eingestellt werden kann, sondern dass zusätzlich eine Verstellung der Heiz- leistung von einer zentralen Stelle aus und, für den Fall, dass die. Anlage mehrere Heizeinrichtungen umfasst, auch für alle zu der Anlage gehörenden Heizeinrichtungen gemeinsam vorgenommen werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine Anlage mit mindestens einer elektrischen Wärme- speicher-Heizeinrichtung nach der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch, dass einein an sich bekannter Weise von einer zentralen Stelle aus einstellbare dritte Anordnung für die Abgabe eines zusätzlichen, von dem Zustand der Heizeinrichtung unabhängigen und dem Sollwert, der von der ersten Anordnung geliefert wird, überlagerten weiteren Sollwertes vorgesehen'ist."
Diese Art der Überlagerung zweier Sollwerikomponenien zu einem mit dem Istwert zu verglei- chenden Sollwert macht es tatsächlich möglich, dass die Heizleistung der Heizeinrichtung mittels der ersten Sollwertkomponente etwa entsprechend den örtlichen Gegebenheiten, dem individuellen
Wärmebedarf usw.,
sowie mitielsder zweiten Sollwertkomponente inAbhängigkeit von weiteren Faktoren wie der Tageszeit, Aussentemperatur u. dgl. eingestellt werden kann. Mit diesem Lösungsgedankenist insbesondere auch der Vorteil verbunden, dass von der zentralen Stelle aus zu jeder einzelnen SpeicherHeizeinrichtung der Gesamtanlage jeweils nur ein einziges Leitungselement, d.
h. ein einziger Draht, geführt zu'werden braucht, um die Heizleistung der einzelnen Geräte auf unabhängig von dem jeweiligen Standort des Gerätes zeitlich sich ändernde Einflussgrössen abzustimmen..-
Nach einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung, bei der der Messfühler, die Anordnung für die Vorgabe des Speichersollwertes und die Vergleichsanordnung in einem einstellbaren Thermostaten zusammengefasst sind, ist die von einer zentralen Stelle aus einstellbare dritte Anordnung als den Temperaturfühler des'Thermostaten unmittelbar beeinflussender, an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossener Heizwiderstand ausgebildet, dessen Heizleistung von der zentralen Stelle aus durch. Änderung der von der Spannungsquelle abgegebenen Spannung einstellbar ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die Anlage, ein zweites Überwachungsorgan mit einer Mehrzahl von Kontakten zur stufenweisen Zu- bzw. Abschaltung von einzelnen Abschnitten der ersten Heizwiderstände (des Speicherkems) aufweisen, das einen-ausserhalb des Einflussbereiches der Heizeinrichtung angeordneten Temperaturfühler hat, bei dessen Erwärmung (bzw.
Abkühlung) die Heizleistung der ersten Heizwiderstände mittels des zweiten Überwachungsorganes abnimmt (bzw. zunimmt), wobei sich in wärmebeeinflussender Nachbarschaft des Wärmefühlers ein dritter Heizwiderstand befindet, der an eine elektrische Spannungsquelle, vorzugsweise dieselbe Spannungquelle wie der zweite,. dem Temperaturfühler des Thermostaten zugeordnete Heizwiderstand, angeschlossen ist, die von einer ausserhalb der Heizeinrichtung liegenden zentralen Stelle. aus-zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert verstellbar ist.
Damit wird erreicht, dass einerseits die Wärmespeicher der Anlage stets nur auf die Temperatur aufgeheizt werden, die sie auf Grund des Wärmebedarfs des-jeweiligen zu beheizenden Raumes benötigen, auch wenn zu Beginn der Aufladung noch Restwärme im Speicher von der vorhergehenden Auf-
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anderseits stetstischen Wärmespeicher eingeschaltet wird, die erforderlich ist, um unter Ausnutzung der gesamten ausgewählten Netzstrom-Entnahmezeit, z. B. Niedertarifzeit, die gewunschte W rmemenge im Speicher zu erzeugen. Ein Aufschaukeln-der Temperatur der Speicherkerne von Aufladung zu.
Aufladung,. wenn nicht stets'alle Wärme entnommen, wird, ist ebenso'vermieden,'wie der Nachteil;. daB bei schwacher Aufladung die Heizwiderstände nur wenige Stunden zu Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltetsind.
Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend an Hand von Ausfilhrungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert. Darin zeigen : Fig. l. eine schematische, nach Art eines Schaltbildes gehaltene Darstellung der zentralen Stellvorrichtung und in Verbindung damit eine elektrische Wärmespeicher-Heizeinrichtung, Fig. 2 ein Diagramm, bei dem die Temperarur des Wärmespeichers über der Leistung des Widerstandes zur Beeinflussung des Überwachungs-
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organes für die Temperatur des Wärmespeichers aufgetragen ist, Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. l, jedoch mit einem zusätzlichen Stufenthermostaten im Wärmespeicherofen, Fig.
4 eine schema- tische schaltbildartige Darstellung der zentralen Stellvorrichtung mit einem Aussenklimafühler und eines daran angeschlossenen Wärmespeicherofens, Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Wärmespeicher- ofens mit eingebauter Vorrichtung zur Veränderung der Heizleistung des Heizwiderstandes für den Tem- peraturfühler, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren zentralen Stellvorrichtung mit Aussen- klimafühler, Fig. 7 ein Diagramm, welches zeigt, wie die Aufladung eines Wärmespeichers ohne An- wendung der Erfindung vonstatten geht, Fig. 8 ein Diagramm entsprechend Fig. 7, jedoch mit Anwen- dung des Erfindungsgegenstandes gemäss Fig. 6, Fig. 9 ein Diagramm, welches die Berücksichtigung der
Raumtemperatur durch das Überwachungsorgan verdeutlicht, Fig.
10 ein Diagramm, welches zeigt, wie die Charakteristik des Überwachungsorganes verändert werden kann, Fig. 11 ein Schaltbild der zentralen
Stellvorrichtung mit Aussenfühler und Einrichtung zur Berücksichtigung der veränderten Verhälmisse, z. B. am Wochenende.
Entsprechend Fig. 1 der Zeichnungen weist die Anlage an zentraler Stelle einen in Stufen oder stufenlos regelbaren Transformator 12 oder Widerstand auf, der das Abgreifen verschiedener Spannungen gestattet, sowie einen Aufladethermostaten 5 in dem zu steuernden elektrischen Speicher- ofen'4,. wobei an einem Temperaturfühler 6 des Aufladethermostaten 5 ein dessen Form angepasster Heizwiderstand 6a angebracht ist. Die Sekundärseite des Transformators 12 ist über einen Leiter, 11 mit dem Heizwiderstand 6a verbunden. Der Temperaturfühler 6 des Aufladethermostaten befindet sich in einer Wärmedämmschicht 3 in einem gewissen Abstand vom Speicherkem 1 des Ofens 4 und misst damit eine Temperatur, die zwar niedriger als die Temperatur des Speicherkerns 1, jedoch ihr proportional ist.
Die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten 5 wird so eingestellt, dass die Stromzufuhr zu Heizwiderständen 2 im Speicherkem 1 unterbrochen wird, sobald der Speicherkern die höchste zulässige Betriebstemperatur erreicht und damit die grösste mögliche Wärmemenge gespeichert hat.. Die Widerstände 2 sind bei 10 an das Netz angeschlossen ; die Anschlüsse und der Schalterteil des Thermostaten 5 \ befinden sich in einem Raum 9 des Ofens 4, der ausserhalb der Wärmedämmschicht 3 liegt.
Soll der Speicherkern 1 auf eine niedrigere Temperatur aufgeheizt werden, weil es infolge geringeren Wärmebedarfs des zu beheizenden Raumes genügt, wenn im Speicherkern \ 1 weniger Wärme gespeichert wird, dann erhält der Widerstand 6a, der am Temperaturfühler 6 angebracht ist, Spannung. Der Temperaturfühler 6 wird hiedurch zusätzlich erwärmt, so dass der Aufladethermostat 5 die Stromzufuhr zu denHeizwiderständen 2. im Speicherkern 1 unterbricht, noch ehe die höchste zulässige Temperatur im Speicherkern erreicht ist.
Durch Verändern der am Widerstand. 6a anstehenden Spannung mittels des Regeltransformators oder Widerstandes 12 kann die-Leistung des Widerstandes aa und damit die Temperatur, auf die der Speicherkern 1 aufgeheizt wird, verändert werden. Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Temperatur des Speicherkems" sp von der Leistung des Widerstandes Pz.
Es ist zu erkennen, dass sich die Temperatur des Speicherkerns 1. durch Verstellen der Leistung des Widerstandes 6a praktisch stufenlos zwischen der höchsten zulässigen Temperatur des Speicherkerns J sp max und der Temperatur des Speicherkerns, die der Raumtemperatur J sp R entspricht, einstellen lässt (Kurven a-c). Bei ge- nügend hoher Heizleistung des Widerstandes 6a ist die Stromzufuhr zu den Heizwiderständen 2 dauernd unterbrochen, d. h. die Aufladung ist abgeschaltet.
An dem Aufladethermostat 5 jedes Speicherofens der Gesamtanlage kann von Hand die höchstzulässige Abschalttemperatur eingestellt, z. B. verringert werden. Dadurch verschiebt sich die gesamte
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: Speicheröfen. ; Wird vor den Widerstand 6a ein Vorwiderstand geschaltet, dann erhöht'sich die Abschalttem- peratur des Aufladethermostaten S,.. s. Kurve ; d.,....'...
.Die Temperatur, auf die die Speicherkeme l aufgeheizt werden, kann also zentral eingestellt werden. Ein Aufschaukeln der Temperatur des Speicherkerns von Aufladung zu Aufladung ist damit vermieden. Allerdings liegt der Beginn der Aufladung stets zu Beginn der gewslnschten Aufladezeit, z. B. Niedertarifzeit, so dass der. Aufladevorgang bei Teilaufladung schon mehr oder weniger lange vor dem Ende der Niedertarifzeit abgeschlossen ist, was vorzeitige Wärmeverluste zur Folge haben kann. Um dies zu verhindern, kann ein Zeitwerk mit der Stellvorrichtung 12 verbunden werden, so dass die Speicheröfen bei Teilaufladung erst eine gewisse Zeit nach dem Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltet werden.
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Vorteilhafter ist es, wenn in die elektrischen Speicheröfen 4 zusätzlich ein Stufenthermostat 7 (Fig. 3) eingebaut wird, dessen Temperaturfühler 8 ausserhalb der Wärmedämmschicht 3 des elek- trlschen Speicherofens 4 angeordnet ist. An dem Temperaturfühler 8 befindet sich ein dessen Form angepasster Heizwiderstand 8a. Der Stufenthermostat 7 hat mehrere Kontakte, die je nach der am Temperaturfühler 8 erzeugten Temperatur öffnen. Bei nicht aufgeheiztem Widerstand 8a sind alle Kontakte geschlossen, bei voll aufgeheiztem alle geöffnet. Besitzt der Stufenthermostat z.
B. drei Kontakte, dann öffnet der erste Kontakt bei einer Aufheizung des Widerstandes 8a mit etwa einem Drittel seiner vollen Leistung, der zweite Kontakt, wenn der Widerstand 8a mit etwa zwei Dritteln seiner vollen Leistung aufgeheizt wird, und der dritte Kontakt, wenn der Widerstand 8a mit seiner vollen Leistung aufgeheizt wird.
Im gleichen Masse wie die Kontakte des Stufenthermostaten 7 öffnen, wird somit die Leistung der Widerstände 2 stufenweise verringert, gleichzeitig wird durch den Aufladethermostat 5 die
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aufOhmwert des Widerstandes 8 verändert oder die mechanische Vorspannung der Schnappkontakte im Stufenthermostat 7 verstellt wird. Die einzelnen elektrischen Speicheröfen einer Anlage können somit trotz zentraler Steuerung unterschiedlich stark eingestellt werden.
Manchmal ist es erwünscht, dass unabhängig von der Temperatur, auf die die Speicherkerne aufgeheizt werden sollen, je nach der Uhrzeit während des Aufheizintervalles verschiedene Heizleistungen eingestellt werden können. In diesem Falle müssen die Widerstände 6a und 8a durch je eine Stellvorrichtung entsprechend'" gesteuert werden.
Die gleiche Wirkung, die eintritt, wenn der Stufenthermostat 7 niit beheiztem Temperatur- fühler 8 bei steigender Leistung des Widerstandes 8a stufenweise die Leistungskontakte öffnet, kann. erzielt werden, wenn mit steigender Leistung des Widerstandes 8a die Kontakte stufenweise schliessen.
Ausserdem ist es möglich, durch die stufenweise schliessenden Kontakte den Widerstand 6a stufenweise ein-oder auszuschalten, so dass im gleichen Masse, wie die Heizleistung verändert wird, auch die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten 5 sich wandert.''.---,
Soll nun die Temperatur, auf die die Speicherkerne 1 der elektrischen Speicheröfen 4 aufgeheizt werden, automatisch in Abhängigkeit von der Aussentemperatur bzw.
je nach Tageszeit verschieden hoch eingestellt werden, dann kommt ein weiterer Erfindungsgedanke zur Anwendung, indem als Stellvorrichtung, durch die der Mittelwert der Spannung über die Zeit verändert wird, unmittelbar
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dient.Der Aussenfühler unterbricht'den Steuerstrom impulsartig, so dass mit kälter werdender Aussentem- peratur die dem Widerstand am Temperaturfühler des Aufladethermostaten. zufliessenden Einschaltimpulse immer kürzer und die Ausschaltimpulse immer länger werden und somit der Mittelwert der Steuerspannung immer mehr absinkt, bis schliesslich bei der minimalen Aussentemperatur, für die die Anlage ausgelegt ist, der Steuerstrom dauernd unterbrochen wird.
Hiedurch erhalten die Temperaturfühler der Aufladethermostate der elektrischen Speicheröfen keine zusätzliche Aufheizung, wodurch die Auflade-
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peratur so hoch angestiegen, dass keine Raumheizung mehr erforderlich ist, dann wird der Steuerstrom nicht mehr unterbrochen. Damit werden die Temperaturfühler der Auflade thermosiate auf Abschalttemperatur aufgeheizt und die Speicherheizung ausgeschaltet.--" :
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist aus Fig. 4 der Zeichnungen ersichtlich.
In einem als Aussenfühler ausgebildeten wärmeisolierten Kästchen F befindet sich ein Heizwiderstand 19 und ein Thermostat, dessen Kontaktzunge'l ? unterhalb des am Thermostat eingestellten Sollwertes an einer Kontaktzunge 18 anliegt. Der über eine Hilfsenergie-Leitung-. 14 mit Schalter 22 zufliessende Strom heizt den Widerstand -19 "'und damit den Innenraum des Aussenföhlers F auf. Sobald der Sollwert der Temperatur im Aussenfühler erreicht is't,-öffnet die Kontaktzunge,, 17 sprungartig den Kontakt mit der Zunge'18 und schliesst ihn mit der Kontaktzunge 16. Der Heiz-
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6'des Aufladethermostaten Sobald die Temperatur im Aussenfühler etwas abgesunken ist ; öffnet die Kontaktzunge-'17"den Kontakt mit der Kontaktzunge 16 und schliesst ihn mit 18 usw. Je niedriger die Aussentemperatur ist, umso länger bleiben bei jedem Regelspiel die Kontaktzungen"17 und 18'geschlossen'und umso' länger sind die Öffnungszeiten zwischen den Koniakizungen 16 und 17 im Verhältnis zu deren Schlie-
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ssungszeiten. Damit sinkt der Mittelwert der Heizleistung der Widerstände 6a mit kälter werdendem
Aussenklima ab, d. h. die Temperaturfühler 6 werden durch die Widerstände 6a umso weniger zusätzlich erwärmt, je kälter das Aussenklima ist.
Im gleichen Masse wie die Aussentemperatur absinkt und die Temperaturfühler 6 schwächer beheizt werden, stegit die Temperatur, auf die die Speicher- kerne 1 aufgeheizt werden und damit die gespeicherte Wärmemenge an.
Bei der minimalen Aussentemperatur, für die die Heizungsanlage berechnet ist, bleiben die Kon- takte 17 und 18 dauernd geschlossen, die Temperaturfühler 6 werden nicht zusätzlich aufgeheizt, und die Aufladethermostate 5 schalten erst bei der höchsten zulässigen Speicherkerntemperatur ab.
Ist die Aussentemperatur so hoch angestiegen, dass eine Raumheizung nicht mehr erforderlich ist, dann bleiben die Kontakte 16 und 17 dauernd geschlossen, die Widerstände 6a liegen dauernd an der vollen Steuerspannung und heizen die Temperaturfühler 6 so stark auf, dass die Thermostate 5 die Stromzufuhr zu den Heizwiderständen dauernd unterbrechen.
Um die Stromzufuhr zu den Speicheröfen während der Zeit des hohen Stromtarifes (am Tage) zu sperren und in der Zeit des niederen Stromtarifes (nachts) freizugeben, kann ein Kontakt B einer
Schaltuhr 20 zwischen die Hilfsenergieleitung 14, und die Steuerleitung 11 gelegt werden.
Während der Sperrzeit (am Tage) wird an die leistungsschwachen Widerstände 6a (zirka 20 W) durch den Kontakt B der Schaltuhr 20 unmittelbar Spannung gelegt und somit der Temperaturfühler 6 voll aufgeheizt, so dass der Thermostat 5 die Stromzufuhr sperrt. Nachts unterbricht der Kontakt'B die unmittelbare Verbindung zwischen der Hilfsenergieleitung 14 und dem Steuerkontakt 16, so dass die Speicheröfen in Abhängigkeit von der Aussentemperatur aufgeladen werden.
Voraussetzung für eine ordnungsgemässe Arbeitsweise der Vorrichtung ist, dass die Wärmeträgheit der Temperaturfühler 6"und die Anzahl Regelspiele des Aussenthermostates aufeinander abgestimmt sind.
Die zur Überwachung der Heizanlage dienende Vorrichtung ist ebenso anwendbar, wenn der Thermostat 18 im Aussenfühler. F nur einen Öffnungskontakt hat. Durch'den Thermostat im Aussenfühler wird in diesem Falle ein Relais beeinflusst, das immer dann, wenn der Thermostat im Aussenfühler schliesst, die Stromzufuhr zu den Widerständen 6a unterbricht und umgekehrt.
Bei dem geschilderten Aufbau der Vorrichtung werden alle in einer Anlage zusammengeschlossenen elektrischen Speicheröfen mit dem Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltet. Erfahrungsgemäss sind nun aber die elektrischen Speicheröfen einer Anlage nicht gleichmässig stark entladen, wenn die Niedertarifzeit und damit die Aufladung beginnt. Je nach der Himmelsrichtung, zu der die Fenster eines Raumes liegen, nach dem herrschenden Wetter und nach der Benutzung der einzelnen Räume sind die elektrischen Speicheröfen in. gewissen Räumen stärker, in andern schwächer entladen.
Mit dem Beginn der Niedertarifzeit würden bei'der''bisher beschriebenen Vorrichtung alle Speicheröfen eingeschaltet werden.'Nach wenigen Aufladestunden würden sich die elektrischen Speicheröfen. jedoch ausschalten, die nur wenig entladen waren, und mit fortschreitender Zeit würden sich immer mehr elektrische Speicheröfen ausschalten, bis gegen Ende der tariflichen Nachtzeit nur noch wenige elektrische Speicheröfen eingeschaltet sind.
Es ist jedoch wünschenswert, dass die elektrischen Speicheröfen, die stark entladen wurden, d. h. viel Wärme verloren haben, schon zu Beginn der Niedertarifzeit, die übrigen jedoch später eingeschaltet werden, damit die elektrischen Speicheröfen möglichst wenig Wärme vor dem Beginn der Entladezeit über die Oberfläche abgeben können. Auch aus der Sicht der Elektrizitätsversorgung ist eine derartige Steuerung'gUnstiger, - da die Belastungskurve der Versorgungsnetze gegen Morgen in der Regel tiefer als in den späten Abendstunden verläuft. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 4, in welcher Weise diese Aufgabe gelöst. wird........ *......
Ein Doppelwiderstand 30 liegt in Reihe mit einem Widerstand 19 des Aussenfühlers F. Durch Verstellen des Doppelwidersiandes 30. ändert sich die Leistung des'Widerstandes 19 nicht', "da der Teil des Widerstandes 30, der mit dem Widerstand... 19. des Aussenfühlers in Reihe liegt, auch bei Betätigung der Verstelleinrichtung gleich bleibt. -, Wird, jedoch ein Teil des Doppelwid. er, standes 30
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fühlers F jetzt verkürzt ein-und längere Zeit ausgeschaltet, während die Widerstände 6a an den Temperaturfühlern 6 der elektrischen Speicheröfen längere Zeit ein-und kürzere Zeit ausgeschaltet werden.
Die Temperaturfühler 6 werden dadurch von den Widerständen 6a verstärkt vorgeheizt, so
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dass die Aufladethermostate 5 die Aufladung bei einer Temperatur der Speicherkerne 1 unterbrechen, die je nach Grösse des überbrückten Widerstandes 30 um einen bestimmten Betrag niedriger ist, als wenn der Kontakt A der Schaltuhr 20 geöffnet ist. Die Aufladethermostate 5 schalten die Aufladung nur derjenigen elektrischen Speicheröfen ein, die soweit entladen sind, dass die Temperatur der Speicherkerne unter dem Wert liegt, bei dem die Aufladethermostate 5 bei geschlossenem Kontakt A der Schaltuhr 20 die Aufladung unterbrechen.
Sobald der Kontakt A öffnet, geben die Aufladethermostate 5 die Aufladung für alle Speicheröfen bis zu dem Wert der Temperatur der Speicherkeme frei, bei der die Wärmemenge gespeichert ist, die bei der herrschenden Aussentemperatur zur Heizung der Räume während eines Tages benötigt
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lichen Kerntemperatur die Speicherkeme bei geschlossenem Kontakt A der Schaltuhr.. 20 aufgeheizt werden.
Es ist auch möglich, mehr ab zwei Stufen, d.h. - Teilaufladung/Vollaufladung entsprechend der herrschenden Witterung, zu wählen. Hiezu muss der Widerstand 30 mehrfach unterteilt werden, und
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Ein Widerstand 23 dient dazu, den Sollwert der gesamten Anlage zu verstellen. Wird der Widerstand 23 vergrössert, dann werden alle elektrischen Speicheröfen stärker aufgeladen, wird er vermindert, dann werden sie bei gleichen Witterungsverhältnissen schwächer aufgeladen..
Soll nicht nur die Temperatur, auf die die Speicherkeme der elektrischen Speicheröfen aufgeheizt werden müssen, sondern auch die Aufladezeit bzw. die Aufladeleistung zentral durch ein Steuergerät in Abhängigkeit von der herrschenden Witterung eingestellt werden, dann bedarf die beschriebene Vorrichtung noch einer Ergänzung, die sich aus Fig. 6 - 10 ergibt.
Gemäss Fig. 6 besteht die Vorrichtung wieder im wesentlichen aus drei. in entsprechenden kasten-
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Widerstand eines Temperaturfühlers 33 eines Stufen thermostaten ;.. 32 und die Steuerleitung 11 zu den Widerständen an den Temperaturfühlern der nicht dargestellten einzelnen elektrischen Speicher- öfen. Bei dem Tiefstwert der Aussentemperatur, für den die Anlage ausgelegt ist, bleiben im Aussenfühler F die Kontakte 17 und 18 dauernd geschlossen, der Kontakt 16 bleibt stromlos,.. und über die Steuerleitung 11 fliesst kein Strom zu den Widerständen an den Temperaturfühlern der Aufladethermostate der Speicheröfen ; die Speicherkeme werden auf die hüchste zulässige Temperatur aufgeheizt.
Gleichzeitig wird der Temperaturföhler 33 nicht aufgeheizt, die Kontakte'-34"35 und 36 des Stufenthermostaten 32 bleiben geschlossen, und das Zeitwerk 20 schalter über einen Kontakt 20a'und eine Steuerleitung. 31 die gesamte'Anlage unter Zuhilfenahme. eines nicht darge-.
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ein.- ;..''-'.'.... Beträgt die Temperaturdifferenz zwischen Aussentemperatur und Raumtemperatur z. B. zwei Drittel des Wertes, für den die Anlage ausgelegt ist, dann veranlassen die Signale,. die über die Leitung 11 den einzelnen Speicheröfen zufliessen, dass die Speicherkeme nur auf zwei Drittel der maximal zulässigen Temperatur aufgeheizt werden.
Der Temperaturfühler 33 wird auf ein Drittel seiner Höchsttemperatur aufgeheizt, der Kontakt :34 öffnet, und vom Kontakt 20b wird über die Steuerleitung 31 die gesamte Anlage nur während zwei Dritteln der tariflichen Billigstromzeit eingeschaltet.
Bei einer Temperaturdifferenz Aussentemperatur-Raumtemperatur, die ein Drittel des Wertes be- trägt, für den die Anlage ausgelegt ist, bewirken die Signale, die über die Leitung 11'den. einzelnen.-r- Speicheröfen zufliessen, dass die Speicherkeme nur auf ein Drittel des Maximalwertes aufgeheizt wer- den. Der Temperaturfühler 33 wird auf zwei Drittel seiner Höchsttemperatur aufgeheizt,-. : die Kon-
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--34 Und 35''öffnen,Diese Zusammenhange ergeben sich aus Fig. 7 und 8 der Zeichnungen, wobei eine tarifliche Billigstrom- oder Nachtzeit (NT) von 9 h angenommen worden ist.
Fig. 7 zeigt, dass, wenn die Aufladung stets zu Beginn der tariflichen Nachtzeit (NT) anfängt, : bei einer Aufladung auf ein Drittel der zu-
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lässigen Kerntemperatur i K die Aufladung bereits nach drei Stunden beendet ist, der Speicherofen daher 6 h bis zum Ende der tariflichen Nachtzeit auf Temperatur gehalten werden muss und Wärme vor- zeitig abgibt. Wird der Speicherofen auf zwei Drittel der zulässigen Kerntemperatur aufgeheizt, dann ist die Aufladung bereits nach 6 h beendet, und nur dann, wenn der Speicherofen auf die höchste zulässige Temperatur aufgeheizt wird, benötigt er die volle tarifliche Nachtzeit.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird-wie Fig. 8 zeigt-die Einschaltung stets so vorgenommen, dass die erforderliche Speicherkerntemperatur erst gegen Ende der tariflichen Nachtzeit erreicht wird.
An Stelle des Stufenrelais 32 mit drei Stufen kann auch ein Relais mit mehr oder weniger Stufen verwendet werden. Es ist auch möglich, dass zur Erzielung einer grossen Stüfenzahl mehrere Stufenrelais'in das Steuergerät eingebaut werden. Eine über die in dem beschriebenen Beispiel hinausgehende Stufenzahl kann dann angebracht sein, wenn es nicht möglich ist, mittels einer Steuerleitung 11 die Temperatur, auf die die Speicherkerne aufgeheizt werden, gleichzeitig fernzusteuern ; sondern wenn die Anlage ausschliesslich durch das Verändern der Aufladezeit gesteuert wird.
Der Temperaturfühler 33 des Stufenthermostaten 32 wird nicht nur durch den Heizwiderstand thermisch beeinflusst, sondern auch durch die Temperatur der Umgebung. Wird die Abschalttemperatur des Stufenthermostaten 32,. bei der alle Kontakte öffnen, verhältnismässig niedrig gelegt,
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es einen oder mehrere Tage nicht beheizt wurde, dann gibt der Temperaturfühler 33 des Stufenthermostaten 32 mehr Wärme an den Raum ab, und der Heizwiderstand muss eine grössere Heizleistung entwickeln, um einen bestimmten Stufenkontakt, z. B. den Kontakt 34, zu öffnen, als wenn der Raum auf Behaglichkeitstemperatur aufgeheizt wäre.
Anders ausgedrückt : bei gleicher Aussentemperatur wird der Stufenthermostat 32 bei stark ausgékühltem Gebäude mehr Kontakte schliessen als bei durchwärmtem Gebäude, Wie Fig. 9 für eine grosse Stufenzahl zeigt, wird bei stark ausgekühltem Gebäude (niedrigerer) die Aufladezeit der Speicheröfen bei gleicher Auenternperatur (ga) länger sein als bei durchwärmtem Gebäude.
Durch eine Stellvorrichtung 38 kann die Abschalttemperatur aller Kontakte des Stufenthermostaten in gleicher Weise zu höheren oder zu niedrigeren Werten verstellt werden. Hiedurch ist es möglich, die Abschaltcharakteristik eines Dreistufenthermostaten, wie in Fig. 10 gezeigt, zu verstellen.
Da hievon die Signale, die über die Steuerleitung 11 den Aufladethermostaten der einzelnen Speicheröfen zufliessen, nicht beeinflusst werden, kann durch entsprechende Einstellung der Stellvorrichtung 38 die eigentliche Aufladesteuerung weiterhin durch die Aufladethermostate in'den Speicher- öfen vorgenommen werden,'während der Stufenthermostat 32 lediglich dafür-sorgt, dass das Ende der Aufladung annähernd gegen Ende der tariflichen Billigstromzeit liegt.-Zum Beispiel'bei einer tarif- lichen Billigstromzeit von 21 bis 6 h und einer erforderlichen Aufladestärke von der Hälfte der Gesamtstärke würde die Aufladezeit nicht. von 21-1. 30 h, sondern etwa von 0-4. 30 h liegen.
. In vielen Fällen ist es erwünscht, dass die elektrische Heizungsanlage zum Wochenende oder über eine Reihe von Feiertagen nicht ihre gewöhnliche Heizleistung abgibt, sondern eine verringerte Leistung, die lediglich eine Mindesttemperatur in den Räumen des betreffenden Gebäudes aufrecht erhält, um deren völlige Auskühlung zu verhindern. Dies kommt insbesondere bei Räumen bzw. Gebäuden in Frage, die am Wochenende und an sonstigen Feiertagen nicht benutzt werden, z. B.
Schulen und Werk-
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auf die Temperatur, die wäh-Zur Erfüllung des genannten Zwecks wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die Aufladung zu einer bestimmten, in vergleichsweise grösseren Abständen regelmässig wiederkehrenden Zeit, vor-' zugsweise am Beginn des Wochenendes, verringert und in einem bestimmten Abstand danach, vorzugsweise am Ende des Wochenendes, verstärkt wieder aufgenommen wird,'indem ein Zeitwerk veranlasst, dass dem Aussenfühler zu dem erstgenannten Zeitpunkt ein wärmeres als tatsächlich vorhandenes Klima vorgetäuscht wird, so dass der Umfang der Aufladung sinkt, und dass dem Aussenfühler zu dem zweitge- nannten Zeitpunkt ein kälteres als. tatsächlich vorhandenes Klima vorgetäuscht wird so dass die Auf- ladung in.
verstärktem Masse erfolgt, woraufhin der Aussenfühler den'Steuervorgang normal fortsetzt, so dass die Aufladung den Verhältnissen entsprechend vorgenommen wird "'"'"''----.'..--
In Fig. 11 der Zeichnungen ist eine Schaltung veranschaulicht, die die Durchführung des erfindungsgemässen Vorschlages ermöglicht. An zentraler Stelle der Heizungsanlage befindet sich wieder die Stellvorrichtung S mit dem Aussenfühler F und mit einer Schaltuhr 42. Die Stellvorrichtung weist
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zwei Relais A und B sowei zwei veränderliche Widerstände 23 und 39, ferner einen Gleichrichter 24 und den bereits erwähnten Schalter 22 auf. Im übrigen entspricht die Schaltung weitgehend der
Schaltung gemäss Fig. 6.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Zum Beginn des Wochenendes spricht die Schalt- uhr 42 an und öffnet den Wochenendkontakt"Wo", wodurch die Relais A und B abfallen. Dies hat zur Folge, dass der Schalter bl den Widerstand 38 des Aussenfühlers F einschaltet. Dadurch er- hält der Wetterfühler den Eindruck, dass es wärmer geworden ist, und auf Grund des bereits beschrie- benen Regelspiels werden die einzelnen Speicherheizgeräte auf geringere Kemtemperaturen ein gesteuert.
Ab Ende des Wochenendes spricht die Schaltuhr 42 wieder an und schliesst den Wochenendkon- takt "Wo". Das Relais B zieht an und öffnet den Schalter'bi, wodurch der Widerstand 38 aus- geschaltet wird. Gleichzeitig wird durch den Schalter b : der Widerstand 39 eingeschaltet, so dass im Aussenfühler F der Eindruck entsteht, als herrsche eine kältere als die tatsächliche Aussentem- peratur. Die Stellvorrichtung steuert infolgedessen die Aufladung der Wärmespeicher auf erhöhte Tem- peraturen.
Am folgenden Morgen schliesst in üblicher Weise der Entladekontakt'"Ent"der Schaltuhr 42, und das Relais A spricht an und wird durch den Schalter al gehalten, während der Schalter'a :" den Widerstand 39 überbrückt, so dass die Anlage in der bereits beschriebenen Weise normal-arbeiten kann.
Ist es erwünscht, dass auch dann, wenn keine Steuerung der gesamten Anlage durch einen Aussen- fühler erfolgt, nur die elektrischen Speicheröfen am Tage nachgeladen werden, die schon weitgehend entladen sind, dann kommt ein weiterer Erfindungsgedanke zur Anwendung, indem die Heizleistung des Widerstandes 6a am Temperaturfühler 6 des Speicherofens in gleicher Weise wie die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten 5 verändert wird. Dazu ist ein verstellbarer Vorwiderstand oder ein Stufenschalter oder eine andere Vorrichtung, durch die der Mittelwert der Spannung verstellt werden kann, mit dem Aufladethermostaten mechanisch gekoppelt.
Fig. 5 der Zeichnungen zeigt rein schematisch einen Wärmespeicherofen mit Gehäuse 4, Speicherkern 1, Heizwiderständen 2, Aufladethermostat 5 mit Knebel Sa, Temperaturfühler 6, Widerstand 6a, Vorwiderstand 6b und Steuerleitung zit
Wird der Aufladethermostat 5 verstellt, dann wird hiedurch auch gleichzeitig die Heizleistung des Widerstandes 6a verändert. Bei Vollaufladung des Speicherofens, etwa in der Nachtzeit,'wird der Widerstand 6a nicht an Spannung gelegt, und der Speicherkem l-wird in diesem Falle auf die Temperatur aufgeheizt, die am Einstellknebel 5a des Aufladethermostaten S'eingestellt ist.
In den Nachladestunden am Tage, in denen nur die elektrischen Speicheröfen eingeschaltet werden sollen, die schon weitgehend entladen sind, schaltet eine Schaltuhr oder eine andere-Schaltvorrichtung die Stromzufuhr zu dem Widerstand'6a am Temperaturfühler des Aufladethermostaten ein, und durch den Widerstand 6a wird der Temperaturfühler 6 zusätzlich erwärmt. Der Aufladethermostat : 5 schaltet infolgedessen bei einer niedrigeren Temperatur ab, als sie am Verstellknebel'5a eingestellt ist. Somit werden während der Nachladestunden am Tage nur diejenigen Speicheröfen durch ihre Aufladethermostate eingeschaltet, die entsprechend entladen sind.
Ist der Knebel 5a z. B. auf die Stufe 3/3 eingestellt, dann ist der Widerstand'6b so stark vermindert bzw. ganz abgeschaltet, dass die zur Verfügung stehende Steuerspannung einen Steuerstrom durch den Widerstand 6a treibt, durch den dieser Widerstand und infolgedessen der Temperaturfühler 6 des Aufladethermostaten 5 derart zusätzlich erwärmt werden, dass nur die Auflademermo- state der Speicheröfen, deren Kemtemperatur unter einen bestimmten Betrag, z.
B. 5010 abgesunken
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wenn der Steuerstrom eingeschaltet wird,dieStromzufuhrzur Nachladung der'Speicheröfenwird - auf Grund der mechanischen Koppelung - der Widerstand 6b so stark erhöht, d. h. die Heiz- leistung'des Widerstandes' : 6a, in der Weise vermindert, dass die Aufladethermostate bei unverändert gebliebener Steuerspannung nur die Speicheröfen zur Nachladung am Tage freigeben ;-deren'Kem--' temperatur um mehr als 500/0 von 2/3, d. h. auf einen Wert von weniger als 1/3, abgesunken ist.
Wird schliesslich der Knebel in die Stellung 1/3 gebracht, dann wird derAufladethermostat bei eingeschaltetem Steuerstrom veranlasst, die Stromzufuhr zur Nachladung nur derjenigen Speicheröfen freizugeben. - deren Kemtemperatur auf einen Wert unter 1/6 abgesunken ist.
Durch das Verändern der Steuerspannung in der Steuerleitung'11 kann ausser zo auch jeder andere Prozentsatz, um den die Kerntemperatur bei eingeschaltetem Steuerstrom reduziert wird. ein-
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