DE1030984B - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung von Heizungsanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Heizungsanlagen mit einem ersten Vergleichsraumbehälter (Wärmeverlustmeßgerät), der den Witterungseinflüssen ausgesetzt ist und nach Maßgabe seiner von einem Wärmefühler festgestellten Wärmeverluste elektrisch beheizt wird, sowie mit einem ähnlichen, verhältnisgleich beheizten, witterungsgeschützt aufgestellten, zweiten Vergleichsraumbehälter (Auswertegerät), dessen Wärmefühler auf die das Regelglied der Heizungsanlage steuernde Einrichtung einwirkt, welche von einem die Wärmeträgertemperatur feststellenden Wärmefühler beeinflußt ist.

Bei einer bekannten Einrichtung der vorstehend geschilderten Art sind die Temperaturfühler der beiden Vergleichsraumbehälter als Dampfdruck-Temperaturfühler ausgebildet. Die Erfindung ist in erster Linie darauf gerichtet, die ziemlich träge und wenig präzis arbeitenden Dampfdruck-Temperaturfühler durch elektrische Temperaturfühler zu ersetzen, die in Brückenschaltungen eingebaut sind.

Durch Umformung aller Meß- und Regelgrößen in elektrische Größen ist Fernmessung und Fernsteuerung möglich, was einerseits eine freie Wahl des Aufstellungsortes eines Gerätes gestattet und andererseits auch notwendig ist, da die Meß- und Regelgrößen an verschiedenen Orten vorliegen, zum Teil auch an ungünstige Orte gebunden) sind; wie z. B. das Auswertegerät.

Mit der allgemeinen Aufgabenstellung, eine bekannte thermodynamische Einrichtung zum selbsttätigen Regeln von Heizungsanlagen zu elektrifizieren, war nicht ohne weiteres ein brauchbarer Lösungsweg gegeben. Da für Heizungsanlagen eine mindestens 10jährige garantierte Betriebssicherheit verlangt werden kann, kommen beispielsweise elektronische Verstärker wegen der kurzen Lebensdauer der Röhren nicht in Frage. Die Erfindung sieht daher eine magnetische Verstärkung vor, insbesondere eine solche mit Selbstsättigung.

Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß

a) eine erste Brückenschaltung vorgesehen ist, die aus dem Wärmefühler im ersten Vergleichsraumbehälter, einem geeichten Solltemperatur-Einstellwiderstand und zwei Abgleichwiderständen besteht und über einen magnetischen Verstärker den Heizstromkreis der parallel geschalteten Heizkörper der beiden Vergleichsraumbehälter schaltet, und daß

b) eine zweite Brückenschaltung vorgesehen ist, die aus dem Wärmefühler im zweiten Vergleichsraumbehälter, einem dessen Umgebung ausgesetzten Widerstandsthermometer, einem dem Wärmeträger ausgesetzten Widerstandsthermometer und Einrichtung zur selbsttätigen Regelung
von Heizungsanlagen

Anmelder:
Landis & Gyr A. G._r Zug (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 13-14

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 6. Dezember 1952

Dr. Franz Galavics, Zürich,
und Paul Heynisch, Zug (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden

einem Abgleichwiderstand besteht und über einen magnetischen Verstärker die Regeleinrichtung der Heizungsanlage steuert.

Bei der erwähnten bekannten Anordnung wurde eine konstante Umgebungstemperatur des Auswertegerätes vorausgesetzt. Eine solche ist aber in den meisten Fällen nicht oder nur in grober Annäherung vorhanden. Die erfindungsgemäße Ausführung gestattet einen einwandfreien Ausgleich der Schwankungen der Umgebungstemperatur des Auswertegerätes, so daß Schwankungen der Raumtemperatur der beheizten Räume vermieden werden. Auch starke Fremdeinflüsse, wie z. B. Fremdwärmezufuhr in den beheizten Räumen, können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung einwandfrei abgefangen werden. Auch die Möglichkeit, eine Raumsolltemperatur einzustellen, ist bei der bekannten Einrichtung nicht vorhanden.

Der Vorteil von Widerstandsthermometern als Temperaturfühler ist, daß diese robust sind und keine beweglichen Teile aufweisen, während bei Dampfdruck-Temperaturfühlern mit Balgverformungen oder -rissen gerechnet werden muß.

Bekanntlich kann einer Brücke bei ihrer Verstimmung dann die maximale Leistung entnommen werden, wenn der Eingangswiderstand des entnehmenden Verstärkers dem Innenwiderstand der Brücke gleich ist. Es ist eine vorteilhafte Eigenschaft der Magnetverstärker, daß sie mit niederohmigen Wicklungen ebenfalls robust gebaut werden können, so daß

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es möglich ist, die erwähnte Widerstandsanpassung durchzuführen; dadurch erhält man die erforderliche Betriebssicherheit und zugleich meßtechnisch die größte Empfindlichkeit. Die erfindungsgemäße Vereinigung von an sich bekannten Widerstandsthermometern und magnetischen Verstärkern stellt also eine beste Lösung dar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnung erläutert, und zwar zeigt

deren Diagonale ein zweiter magnetischer Verstärker 40 angeordnet ist. Durch diese zweite Brückenschaltung wird die Innentemperatur des Vergleichsraumbehälters 20 mit der Temperatur des Wärmeträgers verglichen, z. B. der Warmwasservorlauftemperatur der Heizungsanlage, und der Widerstand 24 wird zur Berücksichtigung der Umgebungstemperatur des Vergleichsraumbehälters 20 benutzt. An den Ausgang des Verstärkers 40, dessen Speiseanschlußklemmen

hängigkeit von der Witterung,

Fig. 2 ein ähnliches Schaltschema zur Regelung der Heizung des Vergleichsraumbehälters und Fig. 3 ein weiteres ähnliches Schaltschema.

Die Einrichtung nach Fig. 1 weist zur Erfassung ■der Witterung einen Vergleichsraumbehälter 10 auf, welcher durch einen elektrisch beheizten Hohlkörper oder ein Gefäß od. dgl. gebildet ist und hinsichtlich

Fig. 1 ein Schaltschema einer Einrichtung zur i° mit 41,42 bezeichnet sind, ist ein Relais 43 geschaltet, selbsttätigen Regelung einer Heizungsanlage in Ab- welches mit einem Kontakt 44 die Regelung, z. B. des

Heizkessels, steuert.

Diese Regeleinrichtung 47 ist schematisch dargestellt. Der Kontakt 44 kann über einen Hubmagneten die Zugluftklappe eines Ofens, Kessels oder eine automatische ölfeuerungsanlage steuern. Das Relais 43 kann mehrere Kontakte aufweisen und zur Steuerung von Schaltautomaten, Schützen, Elektrogebläsen, Motorschaltwerken, Drosselklappen, Motor-

der Wärmeveriuete ein möglichst genaues Abbild des 20 ventilen usw. dienen. In der beschriebenen Anordnung zu beheizenden Gebäudes darstellt. Der Vergleichs- sind vorzugsweise zwei magnetische Verstärker 30 raumbehälter 10 wird durch einen Heizkörper 11 be- und 40 angeordnet, welche mit Selbstsättigung arheizt und die Temperatur in ihm durch ein Wider- beiten. Als Widerstandsthermometer in den beiden Standsthermometer 12 gemessen. Die Heizung des Vergleichsraumbehältern 10 und 20 sind Nickel-Vergleichsraumbehälters wird auf eine bestimmte ²5 widerstände angeordnet. Als Widerstandsthermo-Temperatur geregelt, indem das Widerstandsthermo- meter können auch temperaturabhängige Halbleitermeter 12 elektrisch in eine erste Brückenschaltung widerstände verwendet werden.

eingegliedert ist, welche einen Solltemperatur-Ein- Charakteristisch für die Schaltanordnung nach

stellwiderstand 13 und zwei Abgleichwiderstände 14 Fig. 1 ist die unterbrochene Heizung der Vergleichs- und 15 aufweist und mit den Anschlußklemmen 16., 3o raumbehälter 10, 20 durch öffnen und Schließen des 17 an einer Wechselspannung liegt. In der Diagonale Relaiskontaktes 34. Für ununterbrochene elektrische der Brückenschaltung ist ein erster magnetischer Ver- Heizung der Vergleichsraumbehälter ist das Schaltstärker 30 mit den Speisespannungsklemmen 31, 32 schema nach Fig. 2 maßgebend. Die Anordnung des angeordnet, an dessen Ausgang ein Relais 33 an- Vergleichsraumbehälters 10, der ersten Brückenschalgeschlossen ist. Der Einstellwiderstand 13 für die 35 tung und des ersten Verstärkers 30 entspricht dem Solltemperatur der Vergleichsraumheizung ist mit
einer in Temperaturgraden geeichten Skala versehen.
Bei Erreichen der jeweiligen Solltemperatur im Ver

Schema in Fig. 1. Zur Speisung der elektrischen Heizung ist ein Autotransformator 56 vorgesehen, welcher mit den Klemmen 57, 58 an das Netz angeschlossen ist. Er besitzt einen veränderlichen Ab-

meter 12 ein derartiger Spannungsabfall, daß die 4o griff 59, welcher durch einen vor- und rückwärts Brückendiagonale und somit der Verstärkereingang laufenden Motor 50 verstellt wird. Das an den Ausgang des Verstärkers 30 angeschlossene Relais 33 steuert mit seinem Kontakt 35 den Motor 50, indem

gleichsraumbehälter entsteht am Widerstandsthermo-

bei einer Übertemperatur im Vergleichsraumbehälter

spannungslos wird. Sinkt infolge der Wärmeverluste •die Innentemperatur des Vergleichsraumbehälters 10, so wird die Spannung in der Brückendiagonale derart

verstärkt, daß das Relais-33 anspricht und mit dem ^{45 10} die rückwärts treibende Feldwicklung und bei

Kontakt 34 den Heizstromkreis schließt, welcher mit einer Untertemperatur die vorwärts treibende Feldwicklung eingeschaltet wird. Der Rückwärtslauf des Motors bewirkt eine Verminderung, der Vorwärts

lauf eine Vergrößerung der Heizspannung. Diese

den Klemmen 35, 36 an einer gleichbleibenden Netzspannung liegt. Die Betriebszeit der elektrischen Beheizung des Vergleichsraumbehälters ist ein Maß für
die Wärmeverluste. In einem zweiten Vergleichsraum- 5<> Heizspannung wird ähnlich wie in Fig. 1 auch dem behälter (Auswertegerät) 20, welcher ähnlich gebaut Heizwiderstand des Vergleichsraumbehälters 20 zuist wie der erste Vergleichsraumbehälter (Wärme- geführt. Bei dieser Anordnung entspricht die Heizverlustmeßgerät), hinsichtlich der Wärmeabgabe an leistung dem Wärmeverlust des Vergleichsraumseine Umgebung einem Raumheizkörper entspricht behälters 10, sie wird im Vergleichsraumbehälter 20 und in einem beheizten Raum des Gebäudes mit mög- 55 wieder in eine Steuertemperatur umgewandelt, liehst gleichbleibender Temperatur, vorzugsweise im Die elektrische Heizung des Vergleichsraumbe-Kesselhaus angeordnet ist, wird durch Parallel- hälters 10 kann auch durch anderweitige Änderung schaltung der beiden Heizkörper 11 und 21 in Ab- der Heizspannung in Abhängigkeit von der Ausgangshängigkeit von der Betriebszeit eine Temperatur er- spannung des Verstärkers 30 gesteuert werden. In zeugt, die größer ist als die Umgebungstemperatur ^6o Fig. 3 ist eine Schaltanordnung schematisch dardes zweiten Vergleichsraumbehälters und ein Maß gestellt, in welcher der Verstärker 30 so bemessen ist, für die Temperatur des Wärmeträgers der Heizungs- daß die Heizleistung unmittelbar dem Ausgang_des

anlage liefert, beispielsweise für die Warmwasservorlaufsolltemperatur. Diese Übertemperatur wird mit einem Widerstandsthermometer 22 gemessen, welches mit einem Temperaturfühler 23, für den Wärmeträger einem Widerstandsthermometer 24 und einem Abgleiehwiderstand 25 zu einer zweiten Brücke zusammengeschaltet ist, welche mit ihren Klemmen 26

Verstärkers 30 entnommen wird. Die übrigen Teile der Anlage entsprechen der Anordnung nach Fig. 1. In den angeführten Ausführungsbeispielen ist in der ersten Brückenschaltung der dem Widerstandsthermometer des Vergleichsraumbehälters 10 gegenüberliegende Widerstand 15 als fester Abgleichwiderstand ausgebildet. Werden die beheizten Räume zeit-

und 27 in einer Wechselspannungsquelle liegt, und in 7° weilig durch starke Fremdeinflüsse, z. B. Fremd-

wärmezufuhr durch Personenansammlung, wärmeabgebende Maschinen usw. oder Wärmeentzug durch erhöhte Verdunstung, Raumbelüftung usw.. gestört, so können die daraus entstehenden Temperaturabweichungen dadurch geregelt werden, daß der Widerstand 15 veränderbar ist, und zwar vorzugsweise als temperaturabhängiger Widerstand eines Raumtemperaturfühlers. Der Widerstand 15 kann auch als Summe von mehreren solcher temperaturabhängiger Widerstände dargestellt sein, um den Mittelwert der Temperatur mehrerer Räume zu erfassen. Die genannte Regelwirkung läßt sich ebenfalls erreichen, wenn ein oder mehrere Widerstandstemperr.turfühler statt in die erste Brückenschaltung in die zweite Brückenschaltung geschaltet werden, und zwar in die Brückenzweige, welche an den das Widerstandsthermometer des Vergleichsraumbehälters 20 enthaltenden Brückenzweig grenzen, also in den Brückenzweigen mit den Widerstandsthermometern 23 und 24. ao

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Heizungsanlagen mit einem ersten Vergleichsraumbehälter (Wärmeverlustmeßgerät), der den Witterungseinflüssen ausgesetzt ist und nach Maßgabe seiner von einem Wärmefühler festgestellten Wärmeverluste elektrisch beheizt wird, sowie mit einem ähnlichen, verhältnisgleich beheizten, witterungsgeschützt aufgestellten, zweiten Vergleichsraumbehälter (Auswertegerät), dessen Wärmefühler auf die das Regelglied der Heizungsanlage steuernde Einrichtung einwirkt, "weiche von einem die Wärmeträgertemperatur feststellenden Wärmefühler beeinflußt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine erste Brückenschaltung (12 bis 15) vorgesehen ist, die aus dem Wärmefühler (12) im ersten Vergleichsraumbehälter (10), einem geeichten Solltemperatur-Einstellwiderstand (13) und zwei Abgleichwiderständen (14, 15) besteht und über einen magnetischen Verstärker (30) den Heizstromkreis der parallel geschalteten Heizkörper (11, 21) der beiden Vergleichsraumbehälter (10., 20) schaltet, und daß b) eine zweite Brückenschaltung (22 bis 25) vorgesehen ist, die aus dem Wärmefühler (22) im zweiten Vergleichsraumbehälter (20), einem dessen Umgebung ausgesetzten Widerstandsthermometer (24), einem dem Wärmeträger ausgesetzten Widerstandsthermometer (23) und einem Abgleichwiderstand (25) besteht und über einen magnetischen Verstärker (40) die Regeleinrichtung (47) der Heizungsanlage steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Brückenschaltung (12 bis 15) der dem Wärmefühler (12) gegenüberliegende Abgleichwiderstand (15) durch einen als Raumtemperaturfühler dienenden temperaturabhängigen Widerstand ersetzt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) von der ersten Brückenschaltung aus über ein Relais (33) den Schalter (34) des Heizstromkreises betätigt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (30) von der ersten Brückenschaltung aus über ein Relais (33) den Umschalter (35) eines vor- und rückwärts laufenden Motors (50) betätigt, der einen den Heizstromkreis speisenden Regeltransformator (56 bis 59) steuert (Fig. 2).

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (11,21) der Vergleichsraumbehälter unmittelbar aus dem Verstärker (30) der ersten Brückenschaltung gespeist werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 642 908, 704 929.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 80S/ 528/3T 5.58