Thermisches Modell zur selbsttätigen Regelung von Raumheizungsanlagen Es sind Anordnungen zur selbsttätigen Regelung von Raumheizungsanlagen in Gestalt elektrisch be heizter Kammern, sogenannter thermischer Modelle, bekannt. Diese bestehen im wesentlichen aus einer allen Witterungseinflüssen ausgesetzten Kammer, dem Vergleichsraum zu dem zu beheizenden Ge bäude, mit einer elektrischen Heizungseinrichtung und einem Regler, der die in den Räumen des zu be heizenden Gebäudes gewünschte Temperatur inner halb der Kammer durch Steuerung der Kammerhei zung aufrechterhält.
Hinsichtlich der Wärmeüber- gangsverhältnisse in seinem Inneren ist das thermi sche Modell so eingerichtet, dass bei seiner Aufstel lung im Freien der Strombedarf zur Aufheizung der Kammer auf die im Gebäude geforderte Temperatur dem Wärmebedarf des Gebäudes entspricht und daher als Mess- oder Steuergrösse verwendet werden kann.
Dies geschieht beispielsweise derart, dass in nerhalb der Kammer des thermischen Modells ein als Wärmefühler wirkender temperaturabhängiger Wider stand angeordnet ist, der in Reihe mit einem Brücken widerstand den einen Zweig einer Messbrücke bildet und in bekannter Weise entsprechend dem von der Kammerheizvorrichtung ausgehenden Wärmestrom den Heizungsregler, etwa das Gebläse einer Heizungs anlage, stetig steuert.
Mit Vorteil lässt sich das ther mische Modell auch zur Steuerung eines Reglers für eine Speicherheizung verwenden. Hierbei kommt es darauf an, die zur Heizung der Kammer des im Freien aufgestellten thermischen Modells erforderliche Energie mit dem Wärmebedarf der zu beheizenden Räume eines Gebäudes. in Beziehung zu setzen und dem Regler der Speicherheizung eine Messgrösse zu liefern, die ihrerseits die Aufladung des Speichers. steuern kann.
Bei derartigen thermischen Modellen ist der Schaltkontakt des Temperaturreglers so eingestellt, dass er bei überschreiten der gewünschten Raumtem peratur öffnet und beim Unterschreiten dieser Tem peratur schliess. Dieser Regelpunkt ist fest eingestellt und lässt sich bei den bekannten Anordnungen be- triebsmässig nicht verändern; vielmehr ist ein Ein- griff in das thermische Modell selbst erforderlich, um den Regelpunkt des Temperaturreglers auf die gewünschte Raumtemperatur einzustellen.
Eine ge wisse Regelmöglichkeit der Temperatur in den zu beheizenden Räumen lässt sich allerdings dadurch erreichen, dass in den Stromkreis der Kammerhei zung ein regelbarer Widerstand eingeschaltet ist. Mit Hilfe dieses Widerstandes ist es möglich, je nach Ein stellung, die Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Kammer auf eine bestimmte Temperatur aufzuhei zen, zu verlängern oder zu verkürzen und damit die Heizung der Räume zu verstärken oder abzuschwä chen. Bei einer solchen Regelung lassen sich jedoch Überhitzungen oder Unterkühlungen der Räume je nach der herrschenden Aussentemperatur nicht ver meiden.
So ist es beispielsweise möglich, dass bei sehr kühlem Wetter und eingeschaltetem Regelwider stand die Kammer des thermischen Modells zu lang sam auf die geforderte Raumtemperatur gebracht wird. Damit erfolgt aber z. B. bei einer Speicherhei zung eine stärkere Aufheizung des Speichers, die nicht dem tatsächlichen Bedarf des zu beheizenden Gebäudes entspricht und deshalb zu einer überhit- zung der Räume führt. Umgekehrt ist bei mildem Wetter eine Unterkühlung der Räume leicht möglich.
Diese Nachteile eines thermischen Modells zur selbsttätigen Regelung von Raumheizungsanlagen in Gestalt einer allen Witterungseinflüssen ausgesetzten, über einen Temperaturregler beheizten Kammer mit einem Heizwiderstand werden erfindungsgemäss da- durch beseitigt, dass -innerhalb der Kammer eine zu sätzliche ständig eingeschaltete Heizung vorgesehen ist. Diese zusätzliche Heizung kann entweder zur Aufheizung der gesamten Kammer verwendet wer den, oder auch nur auf die Heizung des Temperatur reglers unmittelbar beschränkt bleiben.
Sie lässt sich beispielsweise in der Nähe des Temperaturreglers anordnen, um die zur Vorwärmung erforderliche Wärmemenge möglichst verlustfrei an den Tempera turregler abzugeben. Man kann sogar bei einem als Temperaturregler verwendeten Bimetallschalter die zusätzliche Heizung direkt auf dem Bimetallstreifen anbringen; damit ist eine grösstmögliche Ausnutzung der an der zusätzlichen Heizung anstehenden Wärme menge erreicht. In jedem Falle aber erfährt der Tem peraturregler in der Kammer des thermischen Modells eine Erwärmung unabhängig davon, ob die geregelte Kammerheizung selbst eingeschaltet ist oder nicht.
Diese Vorwärmung der Kammer bzw. des Temperaturreglers mittels der zusätzlichen Heizung nach der Erfindung kommt einer Verschiebung des Regelpunktes des thermischen Modells gleich; der Ansprechwert des Temperaturreglers bleibt jedoch dabei unverändert. Durch einen Regelwiderstand, der in dem Stromkreis der zusätzlichen Heizung einge schaltet ist, lässt sich je nach seinem frei wählbaren Widerstandswert die scheinbare Verschiebung des Regelpunktes beliebig einstellen. Dieser Regelwider stand ist dabei vorzugsweise ausserhalb des thermi schen Modells, etwa in den Innenräumen des zu be heizenden Gebäudes, untergebracht.
Die Möglichkeit einer gleichsam beliebigen Verschiebung der Regel temperatur eines thermischen Modells mit Hilfe einer zusätzlichen Heizung gemäss der Erfindung kann vorzugsweise bei einer Speicherheizung zur Anpas sung der Regelmöglichkeiten eines thermischen Modells an die zur Verfügung stehende Heizanlage eines Gebäudes und an die Gewohnheiten seiner Be wohner verwendet werden. Bei einem innerhalb eines thermischen Modells fest eingestellten Ansprechwert des Temperaturreglers ist bei sinkender Aussentem peratur eine bestimmte Wärmemenge nötig, um die Kammer bzw. den Temperaturregler wieder auf den geforderten Temperaturwert zu bringen.
Diese zur Aufheizung der Kammer erforderliche Wärmemenge steigt mit fallender Kammer- bzw. Aussentemperatur. Wird nun durch die zusätzliche Heizung nach der Er findung die Kammer bzw. der Temperaturregler auf einen bestimmten Temperaturwert vorgewärmt, so ist bei sinkender Aussentemperatur von der Kammerhei zung selbst nur die Wärmemenge aufzubringen, die erforderlich ist, um den Temperaturregler wieder von der durch Vorwärmung erreichten Temperatur auf seinen Ansprechwert zu bringen.
Die hierzu erforder liche Wärmemenge entspricht aber lediglich der Tem peraturdifferenz von Ansprechwert und durch Vor- wärmung erzeugter Kammertemperatur.
Da bei einer Speicherheizung der Strombedarf des geregelten Widerstandes, der notwendig ist, um den Temperatur regler auf seinen Ansprechwert zu bringen, als Mess- oder Steuergrösse einem Zählwerk zugeführt und als Bezugsgrösse der Aufheizung eines Speichers zugrun- degelegt werden kann, ist es auf diese Weise möglich, zur Beheizung der Räume eine geringere Wärme menge zur Verfügung zu stellen, als nach dem fest eingestellten Ansprechwert des Temperaturreglers zu erwarten wäre.
Bei einer gewünschten Raumtemperatur, die un terhalb des Ansprechwertes des im thermischen Modell befindlichen Temperaturreglers liegt, lässt sich diese Temperatur betriebsmässig dadurch errei chen, dass je nach dem Grad der Vorwärmung der Leistungsbedarf des geregelten Widerstandes zur Aufheizung der Kammer bis zur Erreichung des An sprechwertes eines Temperaturreglers gesenkt wird.
Der Vorteil der Erfindung liegt demnach in der Mög lichkeit, unabhängig von den Aussentemperaturen betriebsmässig eine gleichmässige Beheizung der In nenräume eines Gebäudes unter Berücksichtigung frei wählbarer Temperaturwerte zu erreichen, ohne dass ein Eingriff in das im Freien befindliche, even tuell schwer zugängliche Modell notwendig ist.
Mit Vorteil lässt sich die Erfindung bei einer Nachtstromspeicherheizung dadurch verwirklichen, dass der Widerstand, mit dessen Hilfe der Grad der Vorwärmung des Temperaturreglers beliebig einge stellt werden kann, in dem für eine Speicherheizung erforderlichen Regler untergebracht ist. Dieser Regler hat die Aufgabe, die zur Aufheizung der Kam mer eines thermischen Modells erforderliche Energie mit dem Wärmebedarf des zu beheizenden Gebäudes in Beziehung zu setzen.
Die Erfindung sei anhand der Fig. 1 bis 3 bei spielsweise erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Anordnungen eines ther mischen Modells mit einer zusätzlichen ständig einge schalteten Heizung als Ausführungsbeispiele der Er findung.
Die Fig. 3 stellt die Regelcharakteristik des ther mischen Modells nach der Erfindung dar.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die allen Witterungs einflüssen ausgesetzte Kammer des thermischen Modells bezeichnet. 2 ist ein als Temperaturregler verwendeter Bimetallschalter mit seinem Schaltkon takt 2a, und 3 ist ein in der Kammer untergebrachter Heizwiderstand. Der in diesem Heizkreis liegende Regelwiderstand ist 4. Zur Steuerung eines Heizungs reglers, der z. B. der Steuerung des Gebläses einer Heizanlage dient, kann das thermische Modell einen Wärmefühler enthalten.
Mit 5 ist die zusätzliche ständig eingeschaltete Heizung gemäss der Erfindung bezeichnet, der in die sem Stromkreis liegende regelbare Widerstand ist 6.
Die zusätzliche Heizung 5 kann nach Fig. 1 an beliebiger Stelle der Kammer, z. B. in der Nähe des Temperaturreglers, angebracht sein oder auch so, dass sie direkt auf einem als Temperaturregler ver wendeten Bimetallstreifen angeordnet ist (Fig. 2).
Der Bimetallschalter 2 sei im Ausführungsbei spiel für einen Regelpunkt von 20 C eingerichtet. Erreicht also die Temperatur in der Kammer auf Grund äusserer Einflüsse, durch steigende Aussen temperaturen oder 'auch infolge der Heizwirkung des Widerstandes 3, diesen Wert, so wird der Kontakt 2a des Bimetallschalters 2 geöffnet und damit der Strom im Heizkreis unterbrochen. Bei fallender Tempera tur, also bei Werten unter 20 C, werden die Kon takte geschlossen. Die Kammer wird von neuem be heizt.
Die Leistungsaufnahme des Widerstandes 3 zur Aufheizung der Kammer sei als konstant vorausge setzt; daher lässt sich mit Hilfe des vorgeschalteten Regelwiderstandes 4 die Aufheizdauer der Kammer beliebig verändern. Wird nun beispielsweise die Ruf heizung des Speichers einer Raumheizungsanlage über das thermische Modell nach der Erfindung von der Aussentemperatur und sonstigen Witterungs einflüssen in Abhängigkeit gebracht, derart, dass die zur Heizung der Kammer des im Freien aufgestellten thermischen Modells erforderliche Energie etwa über ein Zeitzählwerk mit dem Wärmebedarf der zu behei zenden Räume eines Gebäudes in Beziehung gesetzt wird, so wird beim Vorschalten des Widerstandes 4 die Anzeige des Zeitzählwerkes vergrössert, d. h.
die Aufheizdauer wird verlängert und damit die Heizung der Räume verstärkt. Durch Einstellung des Regelwi derstandes 4 lässt sich somit die Wärmemenge zur Rufheizung der Räume bis zu dem gewählten An sprechwert des Temperaturreglers von 20 C verän dern.
In der Regelcharakteristik des thermischen Modells nach Fig. 3 wirkt sich das so aus, dass die Regelkennlinie r um Winkelbeträge d beliebig ge schwenkt werden kann, wie es beispielsweise durch die Geraden r1, r2 und r, angedeutet ist.
Diese Regelmöglichkeit der Aufheizdauer eines thermi schen Modells und damit der Rufheizung eines Ge bäudes mittels des in den Heizkreis des thermischen Modells eingeschalteten Regelwiderstandes 4 bietet jedoch, wie eingangs erläutert, keine Gewähr für eine unabhängig von den herrschenden Aussentemperatu ren oder sonstigen Witterungseinflüssen gleichblei bende Raumtemperatur.
Durch die Erfindung wird dagegen eine Regelcha rakteristik eines thermischen Modells geschaffen, die eine für alle Witterungsbedingungen gültige, einwand freie Anpassung an die Heizungsanlage des Gebäudes und die Gewohnheiten seiner Bewohner ermöglicht. Dies geschieht dadurch, dass mittels der zusätzlichen ständig eingeschalteten Heizung 5 ein frei wählbarer Regelpunkt vorgetäuscht wird. Die zusätzliche Hei zung 5 bewirkt eine Unterstützung der Kammerhei zung insofern, als sie als ständig eingeschaltete Zu satzheizung eine konstante Vorwärmung liefert; die Kammerheizung selbst hat also nur noch die Wärme differenz selbst aufzubringen, die notwendig ist, um bei sinkender Aussen- bzw.
Kammertemperatur den durch Zusatzheizung bereits vorgewärmten Tempera turregler auf seinen Ansprechwert zu bringen.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass im ersten Fall die gesamte Kammer mittels der Widerstände 3 und 5 aufgeheizt wird, während im zweiten Fall die zusätzliche Heizung 5 auf die Erwärmung des Tempe raturreglers beschränkt bleibt. Hierbei liefert der Heiz- widerstand 3 die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur in den zu beheizenden Räumen auf einen bestimmten Wert zu halten. Je höher die Vorwärmung, desto geringer ist, bei gleicher Aussen temperatur, die zur Aufheizung der Kammer erfor derliche Wärmemenge.
Da die Kammerheizung erst dann eingeschaltet wird, wenn die Vorwärmung nicht mehr ausreicht, die Temperaturdifferenz zwischen Ansprechwert des Temperaturreglers und tatsächli cher Aussen- bzw. Kammertemperatur aufrechtzuer halten, kann je nach Höhe der Vorwärmung die zur Rufheizung der Kammer erforderliche Wärmemenge und damit bei einer durch das thermische Modell ge steuerten Speicherheizung die Temperatur innerhalb des Gebäudes je nach Wunsch beliebig niedrig ge wählt werden.
Der Ansprechwert des verwendeten Temperaturreglers sei, wie bereits ausgeführt, 20 . Unabhängig davon soll jedoch die Temperatur in den beheizten Räumen auf beispielsweise 15 gehalten werden.
Um diesen Wert dem thermischen Modell als Regeltemperatur zugrunde legen zu können, wird mit tels der zusätzlichen Heizung 5 durch Vorwärmung des Temperaturreglers die durch den Ansprechwert von 20 festgelegten Regelkennlinie, beispielsweise r1 soweit parallel zu sich selbst in Richtung auf die Ordinate zu verschoben, bis ihre neue Lage durch die gewünschte Raum- und damit Regeltemperatur von 15 festgelegt ist. Diese Parallelverschiebung um d-Beträge (Fig. 3) lässt sich je nach dem Grad der Vorwärmung beliebig einstellen.
Der zur Rufheizung der Kammer durch den Heizwiderstand 3 aufzubrin gende Strombedarf aber, der nach obigen Ausführun gen dem Wärmebedarf der zu beheizenden Räume entspricht, kann in bekannter Weise als Messgrösse für einen Zähler verwendet werden, der seinerseits die Rufheizung eines Speichers steuert.
Da die Vor- wärmung der Kammer und damit des Temperatur reglers mittels eines Widerstandes 6 von den Räumen des Gebäudes aus eingestellt werden kann, ist es be- triebsmässig möglich, durch Vortäuschung eines be liebigen Regelpunktes den Temperaturregler eines thermischen Modells durch Fernbedienung verstell bar zu machen.
Mitunter kann es von Vorteil sein, zur Regelung des thermischen Modells die Möglichkeiten einer durch den Widerstand 4 geregelten Kammerheizung 3 mit einer durch den Regelwiderstand 6 eingeschal teten Zusatzheizung 5 nach der Erfindung zu kombi nieren. Hiermit lässt sich eine Regelcharakteristik des thermischen Modells erreichen, wie sie in Figur 3 dargestellt ist.
Je nach Einstellung des Regelwider standes 4 bzw. je nach Wahl der Vorwärmung mittels der zusätzlichen Heizung 5 lässt sich jede Regelkenn- linie r um Winkelbeträge ä schwenken bzw. um d-Beträge parallel zu sich selbst verschieben.