DE1128105B

DE1128105B - Verfahren und Anordnung zum Betrieb von elektrischen Waermespeicheroefen

Info

Publication number: DE1128105B
Application number: DED31194A
Authority: DE
Original assignee: DRUNA HEIZUNG GmbH
Current assignee: DRUNA HEIZUNG GmbH
Priority date: 1959-07-30
Filing date: 1959-07-30
Publication date: 1962-04-19
Also published as: CH386019A; LU42935A1; DE1217573B; BE593443A; NL254314A

Description

Verfahren und Anordnung zum Betrieb von elektrischen Wärmespeicheröfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung desselben zum Betrieb von elektrischen Wärmespeicheröfen mit Wärmespeicherung in den Billigstromperioden und Wärmeentnahme in den Normalstromperioden, bei welchem die Aufladung des Wärmespeichers in Abhängigkeit von der jeweiligen Außenlufttemperatur mit Hilfe eines Außenluftthermostaten erfolgt, derart, daß nach Deckung des der jeweiligen Außenlufttemperatur entsprechenden Wärmebedarfs die Energiezufuhr zum Wärmespeicher selbsttätig beendet wird.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art wird, wie erwähnt, die Aufheizung von einem entsprechenden Schaltgerät vorgenommen, das nach Maßgabe der Außentemperatur mit Hilfe eines Außenluftthermostaten nach Deckung des der jeweiligen Außenlufttemperatur entsprechenden Wärmebedarfs die Energiezufuhr zum Wärmespeicher selbsttätig beendet. Diese bekannten Maßnahmen führen dazu, daß z. B. bei einer Einschaltung auf billige Nachtstrombeheizung um 22 Uhr schon um 1 oder 0 Uhr die Beheizung wieder ausgeschaltet wird, wenn, z. B. in klimatischen Übergangszeiten, verhältnismäßig hohe Außentemperaturen vorliegen, so daß bis zum Beginn der Wärmeentnahme bereits während der Nacht ein Teil der gespeicherten Wärme durch Strahlungsverluste od. dgl. wieder abgegeben wird und am Morgen in dem Wärmespeicherofen nicht mehr die gesamte nach den jeweiligen Außentemperaturen eingestellte Wärmemenge zur Beheizung des Raumes zur Verfügung steht. Diese Nachteile lassen sich nur durch Überheizung während der Aufheizzeit umgehen, wobei jedoch auch diese Maßnahme der Überheizung als Energievergeudung nachteilig bleibt. Diese Mängel will die Erfindung vermeiden.
Sie erreicht dies dadurch, daß eine jeweils während der Billigstromperiode wirksame Programmsteuerung vorgesehen wird, welche im Zusammenwirken mit dem Thermostaten den Beginn der Aufladung jeweils in einem solchen Zeitpunkt erfolgen läßt, daß der Zeitpunkt der Beendigung der Aufladung etwa mit dem Beginn der anschließenden Normalstromperiode zusammenfällt. Gemäß regeltechnischer Terminologie wird somit bei dem erftndungsgemäßen Verfahren die Außentemperatur gemessen, jedem Außentemperatur-Istwert eine bestimmte Aufheizungszeitdauer zugeordnet, diese Beheizungszeitdauer von der Uhrzeit, an der die Ausschaltung der Billigstromaufheizung des Wärmespeicherofens erfolgen soll, abgezogen sowie an dem so ermittelten Zeitpunkt die Billigstromaufheizung eingeschaltet und nach der Aufheizungszeitdauer wieder ausgeschaltet. Voraussetzung für die Anwendbarkeit des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch, daß Verhältnisse vorliegen, bei welchen der Beginn der Wärmeentnahme mit dem Beginn der Normalstromperiode im wesentlichen zusammenfällt, da sonst z. B. bei späterem Einsetzen der. Wärmeentnahme der letzte Teil der Aufladung mit Normalstrom vorgenommen werden müßte, wenn die beabsichtigte Wirkung, nämlich bei Beginn der Wärmeentnahme kein Wärmedefizit aufzuweisen, erzielt werden soll.
Die beschriebenen Verfahrensmaßnahmen lassen sich mit den üblichen Mitteln der Regeltechnik auf vielfache Weise verwirklichen, z. B. elektronisch oder auf mechanisch-elektrische Art.
Die letztere ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Außenluftthermostat als Bimetallfeder ausgebildet ist und die Programmsteuerung aus einem mittels Uhrwerks angetriebenen Schaltzylinder besteht, dessen Umlaufzeit 24 Stunden beträgt und auf dessen Mantelaußenfläche entsprechend den Billigstromperioden eine oder mehrere elektrisch leitende Kontaktflächen aufgebracht sind, welche entsprechend der für den jeweiligen Ofen ermittelten Aufladedauer gestaltet sind und welche mit einem über einen schwenkbar gelagerten Winkelhebel mit der Bimetallfeder bewegungsschlüssig verbundenen Kontaktfinger derart zusammenwirken, daß der Kontaktfinger den der jeweils abgegriffenen Außenlufttemperatur entsprechenden Teil der Kontaktflächen überschleift.
Hierbei besteht die Möglichkeit, wenn nachts und mittags Billigstrom zur Verfügung steht, mehrere gegeneinander isolierte Kontaktflächen auf einem einzelnen Schaltzylinder -vorzusehen und so= die Beheizung einerseits während der Nacht und andererseits während der Mittagsstunden durchzuführen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind bei Vorliegen von Öfen mit zwei oder mehr Gruppen von Wärmequellen, welche verschiedene Heizstufen ergeben, die Kontaktflächen entsprechend diesen Heizstufen je in zwei oder mehr gegebenenfalls gegeneinander isolierte' Teilflächen unterteilt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt schematisch Fig. 1 in einem Blockbild eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 Elemente der in Fig. 1 dargestellten Anordnung in ihrem Funktionszusammenhang, Fig. 3 den Schaltzylinder aus dem Gegenstand der Fig. 2 in Seitenansicht und Fig. 4 eine Abwicklung der Schaltzylinderoberfläche aus dem Gegenstand nach den Fig. 2 und 3, Fig.5 eine andere Ausführungsform einer abgewickelten Schaltzylinderoberfläche.
Das Schaltgerät besteht nach den Fig. 2 und 3 aus einem Gehäuse 1, das zur Aufnahme eines Uhrwerkes 2, eines Transformators 3, eines Gleichrichters 4 und je nach Bedarf eines oder mehrerer Gleichstromrelais 5 dient und in dessen Seitenwand ein Temperaturfühler mit Bimetallring 7 eingebaut ist. Der Bimetallring 7 ist mit seinem einen Ende auf einer Grundplatte 8 mit der Schraube 9 befestigt und mit seinem anderen Ende mit einer Verbindungsstange 10 verbunden; welche ein Spannschloß 11 enthält und mit dem Isolierkniestück 12 gelenkig verbunden ist, so daß sich die Bewegung des Bimetallringes auf das isolierte Kniestück 13 überträgt und der am Kniestück befestigte Kontaktfinger 14 um die Achse 13 a des Kniestückes hin- und hergeschwenkt wird. Der Kontaktfinger 14; der mit dem Kommandostromkreis des Gleichstromrelais verbunden ist, das seinerseits den Heizstromkreis schaltet, gleitet auf einem Schaltzylinder 15, der auf der Achse 16 der Stundenscheibe des Uhrwerkes 2 befestigt ist. Der Schaltzylinder 15 trägt auf seiner Mantelfläche die zur Einschaltung der Stromkreise bzw. des Stromkreises erforderlichen Kontaktflächen 17. Die Stromzufuhr erfolgt über einen nicht dargestellten Leiter, der umfangsseitig den Schaltzylinder 15 umgibt und mit der Kontaktfläche in Verbindung steht. Im übrigen ist der Zylinder 15 an beiden Seiten mit größeren Scheiben 19, 20 versehen, die das Abgleiten des Kontaktarmes 14 verhindern und gleichzeitig zur Befestigung auf der Achse 16 der Stundenscheibe dienen. Der vordere Teil des Kontaktarmes 14 federt, so daß bei außergewöhnlich hohen oder niedrigen Temperaturen die Spitze des Kontaktarmes sich an die überstehenden Ränder 19, 20 legt und hier entlanggleitet. Der Bimetallring 7 und der Schaltzylinder 15 bzw. die Kontaktflächen 17 auf dem Schaltzylinder sind auswechselbar. Das übersetzungsverhältnis am Kontaktarm 14 ist verstellbar, so daß die Möglichkeit gegeben ist, das Schaltgerät den jeweils verwendeten Wärmespeicheröfen in bezug auf Schaltzeit und -dauer anzupassen.
Bei der dargestellten Abwicklung der Schaltzylinderoberfläche mit darauf angebrachten Kontaktflächen 17 nach Fig. 4 ist eine Kontaktfläche für die Nacht angedeutet und eine für die Mittagszeit, wobei angenommen worden ist, daß nachts und mittags Billigstrom abgegeben wird: Die strichpunktierte Linie 21 läßt den Weg des Kontaktfingers 14 auf dem Schaltzylinder 15 sowie die Uhrzeiten, an welchen das Ein- bzw. Ausschalten erfolgt, erkennen.
Fig. 5 zeigt eine Abwicklung einer Schaltzylinderoberfläche mit mehreren Kontaktflächen 17 übereinander, und zwar ist in diesem Ausführungsbeispiel die Anordnung für einen Nachtstromspeicherofen dargestellt, der in drei Stufen schaltbar ist. Es sind drei übereinanderliegende und gegenseitig isolierte Kontaktflächen 171, 1,711 und 17111 vorgesehen, von denen die unterste ein Drittel des gesamten Anachlußwertes, die mittlere zwei Drittel und die oberste den gesamten Anschlußwert schaltet. Die Kontaktflächen 171, 1711 und 17111 sind in der schon angedeuteten Weise, z. B. über ein Relais, mit dem Steuerstromkreis verbunden. Bei einer Außentemperatur von 0° C um 22 Uhr und von -5° C um 3 Uhr ergibt sich für den Weg des Kontaktfingers 14 auf der Schaltzylinderoberfläche die in der Fig. 5 gestrichelt dargestellte Kurve 22. Der Kontaktfinger schaltet zunächst um 22 Uhr auf der genannten Linie die erste Gruppe ein. Bei absinkender Temperatur wird nach etwa 20 Minuten die zweite Gruppe eingeschaltet und die erste Gruppe ausgeschaltet. Um 2 Uhr 30 Minuten gleitet, der Kontaktfinger auf Kontaktfläche 1711I und schaltet den gesamten Anschlußwert bis 4 Uhr morgens ein. Von 4 bis 6 Uhr wird wieder die zweite Gruppe eingeschaltet. Dieses Prinzip gestattet noch weitere Unterteilungen. Bei längeren Nachtstromzeiten kann unschwer die höchste Belastung in den Tiefpunkt der Belastungen des zugeordneten Elektrizitätswerkes gelegt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Betrieb von elektrischen Wärmespeicheröfen mit Wärmespeicherung in den Billigstromperioden und Wärmeentnahme in den Normalstromperioden, bei welchem die Auf-Ladung des Wärmespeichers in Abhängigkeit von der jeweiligen Außenlufttemperatur mit Hilfe eines Außenluftthermostaten erfolgt, derart, daß nach Deckung des der jeweiligen Außenlufttemperatur entsprechenden Wärmebedarfs die Energiezufuhr zum Wärmespeicher selbsttätig beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Öfen, bei welchen der Beginn der Wärmeentnahme mit dem Beginn der Normalstromperiode im wesentlichen zusammenfällt, eine jeweils während der Billigstromperiode wirksame Programmsteuerung vorgesehen ist, welche im Zusammenwirken mit dem Thermostaten den Beginn der Aufladung jeweils in einem solchen Zeitpunkt erfolgen läßt, daß der Zeitpunkt der Beendigung der Aufladung etwa mit dem Beginn der anschließenden Normalstromperiode zusammenfällt.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenluftthermostat als Bimetallfeder (7) ausgebildet ist und die Programmsteuerung aus einem mittels Uhrwerks angetriebenen Schaltzylinder (15) besteht, dessen Umlaufzeit 24 Stunden beträgt und auf dessen Mantelaußenfläche entsprechend den Billigstromperioden eine oder mehrere elektrisch leitende Kontaktflächen (17) aufgebracht sind, welche- entsprechend der für den jeweiligen Ofen ermittelten Aufladedauer gestaltet sind und welche mit einem über einen schwenkbar gelagerten Winkelhebel (12) mit der Bimetallfeder (7) bewegungsschlüssig verbundenen Kontaktfinger (14) derart zusammenwirken, daß der Kontaktfinger (14) den der jeweils abgegriffenen Außenlufttemperatur entsprechenden Teil der Kontaktflächen (17) überschleift.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Öfen mit zwei oder mehr Gruppen von Wärmequellen, welche verschiedene Heizstufen ergeben, die Kontaktflächen entsprechend diesen Heizstufen je in zwei oder mehr gegebenenfalls gegeneinander isolierte Teilflächen (17I, 1711, 17111) unterteilt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Umschau«, 1958, Heft 23, S. 725; Zeitschrift »Haustechnische Rundschau«, 1958, Heft 8, S. 189.