CH641906A5 - Device for controlling temperature in order to save energy in the heating or air-conditioning of rooms - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Temperatursteuerung zwecks Energieeinsparung bei der Beheizung oder Klimatisierung von Räumen, welche mindestens einen Raumthermostaten und von der Stellung oder dem Sperrzustand von Fenster und Türen abhängige und auf den zugeordneten Raumthermostaten einwirkende Schalter umfasst. The invention relates to a device for temperature control for the purpose of saving energy in the heating or air conditioning of rooms, which comprises at least one room thermostat and depending on the position or the locked state of windows and doors and acting on the associated room thermostat switches.
Eine solche Einrichtung ist durch die AT-PS 341156 bereits bekannt geworden. Bei dieser bekannten Einrichtung wirken sämtliche den verschliessbaren Öffnungen des Raumes zugeordneten Schalter auf eine Heizeinrichtung ein bzw. aktivieren diese, welche ihrerseits die Auslösung des Raumthermostaten durch Vortäuschung einer erhöhten Raumtemperatur und damit die Unterbrechung der Energiezufuhr zur Raumheizung bewirkt. Such a device is already known from AT-PS 341156. In this known device, all the switches associated with the closable openings in the room act on or activate a heating device, which in turn triggers the room thermostat by simulating an increased room temperature and thus interrupts the energy supply to the room heating.
Mit diesen Einrichtungen sind jedoch nur sehr geringe Energieeinsparungen und auch diese ausschliesslich beim Heizbetrieb, nicht aber beim Kühlbetrieb möglich, da eine Absenkung der Raumtemperatur nur dann erfolgt, wenn eine verschliessbare Öffnung des Raumes offensteht. Wird daher ein Raum vorübergehend nicht benutzt, so sind in aller Regel die Tür und die Fenster geschlossen, so dass in diesem Falle die Raumtemperatur auf dem durch den Raumthermostaten vorgegebenen Wert gehalten wird. Eine Absenkung der Raumtemperatur erfolgt daher nur während den meist relativ kurzen Zeiten, in denen ein Fenster oder eine Tür offensteht, so dass aus diesem Grunde nur sehr geringe Einsparungen an Energie möglich sind. With these devices, however, only very small energy savings are possible, and these are only possible in heating mode, but not in cooling mode, since the room temperature is only reduced when a closable opening in the room is open. Therefore, if a room is temporarily not used, the door and the windows are usually closed, so that in this case the room temperature is kept at the value specified by the room thermostat. The room temperature is therefore only reduced during the usually relatively short times when a window or door is open, so that very little energy savings are possible for this reason.
Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die eine bedeutende Einsparung an Energie sowohl beim Heiz- als auch beim Kühlbetrieb sicherstellt. The aim of the invention is to propose a device of the type mentioned at the outset which ensures significant energy savings in both heating and cooling operation.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die den Fenstern einerseits und den Türen anderseits zugeordneten Schalter unterschiedlich auf den Schaltpunkt des für einen Raum oder eine zusammengehörige Gruppe von Räumen vorgesehenen Raumthermostaten einwirken, wobei die die Fenster überwachenden Schalter in ihrer, einem unverschlossenen Fenster entsprechenden Stellung, den Schaltpunkt stärker verändern als die die Türen überwachenden Schalter, durch welche eine Beeinflussung des Raumthermostaten in deren der versperrten Tür entsprechenden Lage gegeben ist. This is achieved according to the invention in that the switches assigned to the windows on the one hand and the doors on the other hand act differently on the switching point of the room thermostats provided for one room or a group of rooms belonging together, the switches monitoring the windows in their position corresponding to an unlocked window, change the switching point more than the switches monitoring the doors, which influence the room thermostat in its position corresponding to the locked door.
Dadurch kann erreicht werden, dass während der gesamten Zeit, in der die Tür versperrt ist und daher der Raum nichl benutzt ist, die Raumtemperatur um ein bestimmtes Mass abgesenkt ist bzw. bei Kühlbetrieb eine höhere Raumtemperatur zugelassen wird, wodurch sich in beiden Fällen, insbesondere bei längerer Nichtbenutzung des Raumes, erhebliche Energieeinsparungen ergeben. Das Ausmass der Abweichung von der am Thermostaten eingestellten Temperatur wird zweckmässig so gewählt, dass in relativ kurzer Zeit die eingestellte Temperatur wieder erreichbar ist, bzw. dass auch bei abgesenkter bzw. erhöhter Temperatur für eine in den Raum eintretende Person einigermassen annehmbare Bedingungen herrschen. Beim Heizbetrieb hat sich z.B. eine Absenkung bei von aussen versperrter Türe von etwa 6 K als zweckmässig erwiesen, wogegen sich beim Kühlbetrieb eine Temperaturerhöhung je nach Einstellung des Raumthermostaten von etwa 3-6 K als zweckmässig erweisen dürften. Im Falle des Kühlbetriebes ergibt sich dabei überdies der Vorteil, dass sich der Temperatursprung zwischen der gegebenenfalls sehr hohen Aussentemperatur und dem klimatisierten Raum vermindert. It can thereby be achieved that during the entire time that the door is locked and therefore the room is not used, the room temperature is reduced by a certain amount or a higher room temperature is permitted during cooling operation, which in both cases, in particular If the room is not used for a long time, considerable energy savings result. The extent of the deviation from the temperature set on the thermostat is expediently chosen so that the set temperature can be reached again in a relatively short time, or that even at reduced or elevated temperature, conditions acceptable to a person entering the room are reasonably acceptable. In heating mode, e.g. a lowering of around 6 K when the door is locked from the outside has proven to be expedient, whereas in cooling operation a temperature increase of around 3-6 K depending on the setting of the room thermostat may prove expedient. In the case of cooling operation, there is also the advantage that the temperature jump between the possibly very high outside temperature and the air-conditioned room is reduced.
Eine weitere Energieeinsparung ergibt sich durch die stärkere Veränderung des Schaltpunktes des Raumthermostaten durch die die Fenster überwachenden Schalter im Falle des Öffnens eines Fensters. Wird ein Fenster geöffnet, so wird zweckmässigerweise der Schaltpunkt des Raumthermostaten relativ weit, z.B. um 10 K oder mehr, verstellt, wodurch die Energiezufuhr für die Heizung bzw. Kühlung des Raumes sehr stark reduziert wird. Ausserdem werden die Benutzer eines Raumes durch diese Betriebsweise der Heiz- bzw. Kühleinrichtung angeregt, den Raum stets nur kurz, jedoch voll zu lüften, da sie andernfalls unangenehme Raumtemperaturen in Kauf nehmen müssen. A further energy saving results from the greater change in the switching point of the room thermostat by the switches monitoring the windows when a window is opened. If a window is opened, the switching point of the room thermostat expediently becomes relatively wide, e.g. adjusted by 10 K or more, which greatly reduces the energy supply for heating or cooling the room. In addition, this mode of operation of the heating or cooling device encourages the users of a room to only ventilate the room briefly but fully, since they would otherwise have to put up with uncomfortable room temperatures.
Aufgrund der Tatsache, dass die Änderung der Temperatur von frischer sauerstoffreicher Luft weniger Energie erfordert als von verbrauchter, mit Stickstoff oder Kohlendioxid angereicherter Luft ergibt sich dadurch eine weitere Energieeinsparung. Due to the fact that changing the temperature of fresh oxygen-rich air requires less energy than that of used air enriched with nitrogen or carbon dioxide, this results in further energy savings.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Fenster überwachenden Schalter parallel geschaltet sind und gegebenenfalls über einen Umschalter auf ein den Schaltpunkt des Raumthermostaten veränderndes Element z.B. einen Heizwiderstand oder ein Peltierelement einwirken^ und die die Türen überwachenden Schalter auf ein anderes gleichartiges Element einwirken, wobei gegebenenfalls ebenfalls ein Umschalter zwischengeschaltet ist. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the switches monitoring the windows are connected in parallel and, if necessary, via a changeover switch to an element which changes the switching point of the room thermostat, e.g. act a heating resistor or a Peltier element ^ and the switches monitoring the doors act on another similar element, with a changeover switch possibly also being interposed.
Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Schaltungsaufbau, wobei im Falle einer Klimaanlage der Umschalter zweckmässigerweise temperaturabhängig bzw. automatisch beim Übergang von Heiz- auf Kühlbetrieb und umgekehrt betätigt wird. This results in a very simple circuit structure, the switch in the case of an air conditioning system being expediently actuated as a function of temperature or automatically during the transition from heating to cooling operation and vice versa.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Schaltpunkt des Raumthermostaten mechanisch z.B. mittels eines von den Schaltern steuerbaren elektromechanischen Antriebs, zu verstellen. Of course, it is also possible to set the switching point of the room thermostat mechanically e.g. by means of an electromechanical drive that can be controlled by the switches.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der bzw. die die Tür bzw. Türen überwachende(n) Schalter dasselbe, den Schaltpunkt des Raumthermostaten verändernde Element, wie z.B. ein Heizwiderstand oder ein Peltierelement, wie die die Fenster überwachenden Schalter aktivieren, wobei beide Schaltkreise an der gleichen Spannung, vorzugsweise Niederspannung, z.B. 24 V, liegen, jedoch in dem Schaltkreis der die Türen überwachenden Schalter ein Vorschaltwiderstand, der gegebenenfalls Teil einer Spannungsteilerschaltung ist, eingeschaltet ist, wodurch eine sehr kompakte Ausbildung des Raumthermostaten und Einsparungen bei der Verlegung der elektrischen Leitungen möglich werden, falls der Vorwiderstand im Bereich des Schalters angeordnet wird. Another very advantageous embodiment of the invention is characterized in that the switch (s) monitoring the door or doors is the same element that changes the switching point of the room thermostat, e.g. a heating resistor or a Peltier element, such as activating the switches monitoring the windows, both circuits being connected to the same voltage, preferably low voltage, e.g. 24 V, but in the circuit of the switches that monitor the doors, a series resistor, which may be part of a voltage divider circuit, is switched on, which enables a very compact design of the room thermostat and savings in the laying of the electrical lines, if the series resistor is in the range the switch is arranged.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und Fig. 2 Schaltbilder zweier verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 and 2 show circuit diagrams of two different embodiments of the invention.
Eine die Energiezufuhr zur Heizung und bzw. oder Kühlung schaltende bzw. ermöglichende Einrichtung 2 wird über einen Raumthermostaten 1 bzw. 1' gesteuert. Die Einrichtung 2 kann z.B. durch ein elektrisch betätigbares Ventil einer Warmwasser- oder Dampfheizung, den Gebläsemotor eines elektrischen Speicherofens, eine Wärmepumpe oder ein Kühlaggregat bzw. ein Klimagerät sein, bzw. ein Relais, welches derartige Geräte schaltet, gebildet sein. A device 2 which switches or enables the supply of energy for heating and / or cooling is controlled via a room thermostat 1 or 1 '. The device 2 can e.g. be formed by an electrically actuated valve of a hot water or steam heating, the blower motor of an electric storage furnace, a heat pump or a cooling unit or an air conditioner, or a relay which switches such devices.
Der Raumthermostat 1 bzw. 1' umfasst ein thermisch auslösbares Schaltschloss 3, welches den Schalter 4 entsprechend dem eingestellten Temperaturwert bei Über- bzw. Unterschreiten des eingestellten Wertes öffnet oder schliesst. Selbstverständlich kann das Schaltschloss durch eine auf einstellbare Temperaturen ansprechende elektronische Auswerteschaltung ersetzt sein, wobei in diesem Falle der Schalter 4 zweckmässigerweise als elektronischer Schalter aufgebaut ist. The room thermostat 1 or 1 'comprises a thermally triggerable switch lock 3, which opens or closes the switch 4 in accordance with the set temperature value when the set value is exceeded or fallen below. Of course, the switch lock can be replaced by an electronic evaluation circuit that responds to adjustable temperatures, in which case the switch 4 is expediently constructed as an electronic switch.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind in dem Raumthermostaten zwei Heizwiderstände 5, 5' und ein Peltierelement 6 nahe dem Schaltschloss 3 angeordnet und sind daher in der Lage, die Temperatur in unmittelbarer Nähe des Schaltschlosses zu verändern und so dessen Schaltpunkt in bezug auf die tatsächlich herrschende Raumtemperatur zu verändern, sobald sie an die Hilfs-Gleichspannung U' gelegt sind. In the embodiment according to FIG. 1, two heating resistors 5, 5 'and a Peltier element 6 are arranged near the switch lock 3 in the room thermostat and are therefore able to change the temperature in the immediate vicinity of the switch lock and thus its switching point in relation to the change the actual room temperature as soon as they are connected to the auxiliary direct voltage U '.
Der Heizwiderstand 5 ist über den doppelpoligen Umschalter 7 bzw. dessen eine Kontaktstrecke mit einem den Sperrzustand einer Tür überwachenden Schalter 8 verbunden, der im Falle, dass die Tür versperrt ist, geschlossen ist. Eine für diesen Zweck geeignete Schlossschalteranordnung ist z.B. in der AT-PS 297 869 beschrieben, bei der der Schalter durch einen aussperrbaren Teil des Türschlosses, z.B. ein Riegel oder eine aussperrbare Falle, betätigt wird. Grundsätzlich ist es keinesfalls notwendig, eine Schalterbetätigung durch einen aussperrbaren Teil des Türschlosses vorzusehen. So sind Schlösser bekannt, die durch entsprechendes Stellen und gegebenenfalls Fixieren von Verriegelungsteilen und anschliessendes Betätigen der Falle durch blosses Schliessen der Tür versperrbar sind und danach nur mittels eines Schlüssels wieder aufgesperrt werden können. In diesen Fällen kann z.B. die Lageänderung der Falle gegenüber den in Sperrstellung befindlichen Verriegelungsteilen zur Betätigung eines in das Schloss eingebauten Schalters ausgenützt werden. The heating resistor 5 is connected via the double-pole switch 7 or its one contact path to a switch 8 which monitors the locked state of a door and which is closed in the event that the door is locked. A lock switch arrangement suitable for this purpose is e.g. in AT-PS 297 869, in which the switch is closed by a lockable part of the door lock, e.g. a bolt or a lockable latch is operated. Basically, it is not necessary to provide a switch actuation by a lockable part of the door lock. Thus, locks are known which can be locked by correspondingly setting and, if necessary, fixing locking parts and then actuating the latch by merely closing the door and can then only be unlocked again by means of a key. In these cases e.g. the change in position of the latch relative to the locking parts in the locked position can be used to actuate a switch built into the lock.
Ist der Schalter 8 bzw. einer aus einer Gruppe parallel geschalteter Türen überwachender Schalter geschlossen, so liegt der Heizwiderstand 5 an der Hilfsspannung U' und erwärmt die Umgebung des Schaltschlosses 3, wodurch sich dessen Schaltpunkt bezogen auf die tatsächliche Raumtemperatur nach unten verschiebt. If the switch 8 or a switch monitoring from a group of doors connected in parallel is closed, the heating resistor 5 is connected to the auxiliary voltage U 'and heats the surroundings of the switch lock 3, as a result of which its switching point is shifted downward in relation to the actual room temperature.
Der zweite Heizwiderstand 5', der einen kleineren Widerstandswert als der Heizwiderstand 5 aufweist und daher mehr Heizleistung abgibt als der Heizwiderstand 5, ist über die zweite Kontaktstrecke des Umschalters 7 mit einem Schalter 9 bzw. einer Gruppe von parallel geschalteten Schaltern 9 verbunden, die geschlossen sind, falls das zugeordnete Fenster nicht geschlossen ist. Wird daher ein Fenster geöffnet, so wird der Heizwiderstand 5' an die Hilfsspannung U' angeschlossen und heizt die Umgebung des Schaltschlosses stärker auf als dies mittels des Heiwiderstandes 5 der Fall wäre. Der Schaltpunkt des Schaltschlosses 3 wird daher bezogen auf die Raumtemperatur weiter abgesenkt als dies beim Abschliessen der Tür von aussen der Fall wäre. The second heating resistor 5 ', which has a smaller resistance value than the heating resistor 5 and therefore emits more heating power than the heating resistor 5, is connected via the second contact path of the changeover switch 7 to a switch 9 or a group of switches 9 connected in parallel, which are closed if the assigned window is not closed. If a window is therefore opened, the heating resistor 5 'is connected to the auxiliary voltage U' and heats up the area around the switch lock more than would be the case by means of the heating resistor 5. The switching point of the key switch 3 is therefore lowered further with respect to the room temperature than would be the case when the door was locked from the outside.
Die Erfindung ist bei Klimaanlagen aber auch anwendbar, wenn diese im Kühlbetrieb arbeiten. In diesem Falle wird einfach der Umschalter 7 bzw. 7' umgeschaltet. Im Falle der Fig. 1 wird durch Schliessen eines Schalters 9 aufgrund des Öffnens des zugeordneten Fensters das Peltierelement 6, 61 direkt an die Hilfs-Gleichspannung U' angelegt, wobei die Lötstelle 6 nahe dem Schaltschloss 3 angeordnet ist, wogegen die zweite Lötstelle 61 auf fester bzw. sich nur langsam ändernder Temperatur, z.B. auf Raumtemperatur gehalten wird, z.B. dadurch, dass sie in einem der Raumtemperatur ausgesetzten Block aus sehr gut wärmeleitendem Material angeordnet ist. Die Polarität der Hilfsspannung U' ist dabei so gewählt, dass sich die Lötstelle 6 und damit auch die Umgebung des Schaltschlosses 3 abkühlt, so dass sich dessen Schaltpunkt bezogen auf die tatsächliche Raumtemperatur nach oben verschiebt. The invention can also be used in air conditioning systems when they work in cooling mode. In this case, the switch 7 or 7 'is simply switched over. In the case of FIG. 1, by closing a switch 9 due to the opening of the associated window, the Peltier element 6, 61 is applied directly to the auxiliary direct voltage U ', the solder joint 6 being arranged near the switch lock 3, whereas the second solder joint 61 is open fixed or slowly changing temperature, e.g. is kept at room temperature, e.g. in that it is arranged in a block of very good heat-conducting material exposed to room temperature. The polarity of the auxiliary voltage U 'is selected so that the solder joint 6 and thus also the surroundings of the switch lock 3 cool down, so that its switching point is shifted upward in relation to the actual room temperature.
Wird dagegen der Schalter 8 geschlossen, so wird das Peltierelement 6,61 an die über dem Widerstand 11 des Spannungsteilers 10, 11 abfallende Spannung gelegt, wobei noch eine Diode 12 vorgesehen ist, welche bei geschlossenem Schalter 9 und entsprechend gestelltem Umschalter 7 einen Stromfluss über den Widerstand 11 unterbindet. Die Kühlleistung der Lötstelle 6 ist daher aufgrund der verminderten Spannung herabgesetzt, und der Schaltpunkt des Schaltschlosses 3 wird daher bezogen auf die Raumtemperatur weniger stark hinaufgesetzt als bei geschlossenem Schalter 9 bzw. geöffnetem Fenster. If, on the other hand, the switch 8 is closed, the Peltier element 6, 61 is applied to the voltage dropping across the resistor 11 of the voltage divider 10, 11, a diode 12 also being provided which, when the switch 9 is closed and the switch 7 is set accordingly, causes a current to flow prevents the resistor 11. The cooling capacity of the solder joint 6 is therefore reduced due to the reduced voltage, and the switching point of the switch lock 3 is therefore increased less strongly with respect to the room temperature than when the switch 9 is closed or the window is open.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von jener gemäss Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass der bzw. auch mehrere parallel geschaltete, den Sperrzustand jeweils einer Tür überwachende, Schalter 8 über einen Vorwiderstand 51 an einem Pol der Hilfsspannung U' angeschlossen ist und nur eine gemeinsame von dem Thermostat 1' zu den Schaltern 8 und 9 führende Leitung vorgesehen ist. Der Heizwiderstand 5' ist daher durch jeden der Schalter 8 oder 9 an die Hilfsspannung anlegbar, wobei jedoch die unterschiedliche Beeinflussung des Schaltpunktes des Schaltschlosses 3 in bezug auf die Raumtemperatur durch den dem Schalter 8 vorgeschalteten Widerstand 51 gegeben ist. The embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 essentially only in that the switch or also several switches 8 connected in parallel and monitoring the blocking state of each door is connected via a series resistor 51 to a pole of the auxiliary voltage U ' and only a common line leading from the thermostat 1 'to the switches 8 and 9 is provided. The heating resistor 5 'can therefore be applied to the auxiliary voltage by each of the switches 8 or 9, but the different influence of the switching point of the switching mechanism 3 with respect to the room temperature is given by the resistor 51 connected upstream of the switch 8.
Bei für den Kühlbetrieb umgelegten Umschalter 7', der einpolig ausgebildet sein kann, ergibt sich durch den Widerstand 51 bei geschlossenem Schalter 8 gemeinsam mit dem Widerstand 11 ein Spannungsteiler, wobei das Peltierelement 6, 61 in diesem Falle mit der über dem Widerstand 11 abfallenden Spannung betrieben wird. Die Kühlleistung der Lötstelle 6 ist daher geringer als in einem Falle, in dem einer der Schalter 9 geschlossen ist und an dem Widerstand 11 daher die volle Hilfsspannung U' ansteht. In the case of changeover switch 7 'which is designed for cooling operation and which can be single-pole, the resistor 51 with the switch 8 closed results in a voltage divider together with the resistor 11, the Peltier element 6, 61 in this case with the voltage dropping across the resistor 11 is operated. The cooling capacity of the solder joint 6 is therefore lower than in a case in which one of the switches 9 is closed and the full auxiliary voltage U 'is therefore present at the resistor 11.
Selbstverständlich sind verschiedene Abänderungen möglich. So kann z.B. bei ausschliesslich im Heizbetrieb arbeitenden Anlagen auf Peltierelemente verzichtet werden, wie auch anderseits bei auschliesslich im Kühlbetrieb arbeitenden Anlagen auf die Heizwiderstände verzichtet werden kann. Ausserdem wäre es auch möglich, die Raumthermostate mit zwei Peltierelementen mit unterschiedlicher Kühlleistung, z.B. aufgrund unterschiedlicher Materialkombinationen, zu versehen und die durch die Schalter 8 gesteuerten Kreise von den durch die Schalter 9 gesteuerten Kreisen getrennt zu halten. In diesem Falle wäre es auch möglich, die Heizwiderstände mit Wechselspannung, z.B. der Netzspannung, zu beaufschlagen und nur für die Peltierelemente eine Gleichspannung vorzusehen. Of course, various changes are possible. For example, Peltier elements can be dispensed with in systems that work exclusively in heating mode, and heating resistors can also be dispensed with in systems that work exclusively in cooling mode. It would also be possible to use two Peltier elements with different cooling capacities, e.g. due to different material combinations, and to keep the circles controlled by the switches 8 separate from the circles controlled by the switches 9. In this case it would also be possible to use AC voltage, e.g. the mains voltage, and only provide a DC voltage for the Peltier elements.
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1979
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PL | Patent ceased |