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Selbsttätige Temperaturregeleinrichtung für Sammelheizungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Temperaturregeleinrichtung für Sammelheizungsanlagen
mit von der Temperatur in den zu beheizenden Räumen beeinflußten Folgereglern, die
auf Regelimpulse in Abhängigkeit von einem Außentemperaturmesser ansprechen.
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Bisher ist bei ähnlichen Regeleinrichtungen jedem Raum oder höchstens
einer kleinen Gruppe von mit einem eigenen Regler versehenen Räumen ein Außentemperaturmesser
zugeschaltet worden, der die Sollwerte für die einzelnen Regler lieferte. Dabei
wurde der Außentemperaturmesser jeweils an einer für den von ihm aus beeinflußten
Gebäudeteil geeigneten Stelle angeordnet. Derartige Regler arbeiteten in bezug auf
die Regelung zufriedenstellend. Wenn jedoch außer der reinen Temperaturvorgabe noch
andere Vorgabewerte eingesteuert werden mußten, wie beispielsweise etwa bei Industriebetrieben
zur üblichen Herabsetzung der Raumtemperatur beim Übergang von Tag- auf Nachtbetrieb
oder bei plötzlich erwünschten oder notwendigen Abschaltungen von Wärmeverbrauchern,
so mußten diese Vorgabewerte einzeln am Aufstellungsort eingegeben werden, was erhebliche
Zeit beanspruchte. Örtliche Einrichtungen, wie Kurvenscheiben oder Umschalter zwischen
Tag- und Nachtbetrieb u. dgl. m. sind zwar für regelmäßige Umsteuerungsvorgänge
bekannt; bei plötzlichen, unvorhergesehenen Änderungen waren sie aber nutzlos und
mußten außerdem in ihrer Funktion an Ort und Stelle überprüft werden. Darüber hinaus
bereitete es bei der Zuordnung jeweils eines Außentemperaturmessers zu jedem Regler
häufig Schwierigkeiten, in angemessener Entfernung vom Regler einen Platz zu finden,
an dem die Außentemperatur ohne Beeinflussung durch Störgrößen genau gemessen werden
konnte.
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Bei solchen bekannten Regeleinrichtungen war es unvermeidlich, bei
plötzlich auftretenden Störungen in der Energieversorgung infolge der Eigenarten
der einzelnen Betriebe die Restenergie meist unter hohem Zeitaufwand durch mechanisches
Abschalten oder Drosseln der weniger wichtigen Verbraucherstränge aufzuteilen, was
vielfach entweder zum vollständigen Zusammenbruch der Energieversorgung oder aber
doch zu nachteiligen Betriebsbeeinflussungen dort führte, wo die gleichbleibende
Versorgung unter allen Umständen - insbesondere bei chemischen Betrieben - aufrechterhalten
werden muß.
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Darüber hinaus herrschte die weitverbreitete Ansicht, daß nur durch
den Einsatz mehrerer Außen- ; temperaturmesser an verschiedenen Stellen, insbesondere
was die örtlichen Windverhältnisse betrifft, verschiedener Außentemperaturmesser,
die Regelaufgabe zufriedenstellend gelöst werden könnte.
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Diese zufriedenstellende Lösung der gestellten Regelaufgabe ist nach
der Erfindung bei einer selbsttätigen Temperaturregeleinrichtung für Sammelheizungsanlagen
nach der eingangs angeführten Gattung dadurch gefunden, daß für Heizungsanlagen
in ausgedehnten Gebäuden od. dgl. mit unterschiedlichen Wärmeanforderungen ein Außentemperaturmesser
vorgesehen ist, dessen jeweiliger Meßwert in seinem Einfluß auf die Folgeregler
für diese gemeinsam oder einzeln von einer Stelle beliebig veränderbar ist. Erfindungsgemäß
sind weiter bei vom Außentemperaturmesser ausgehenden, elektrischen Regelimpulsen
zum beliebigen Ändern der Meßwerte des Außentemperaturmessers und Ändern der Sollwertspannung
des Regelstromes an sich bekannte, elektrische Überlagerungsmittel vorgesehen, wobei
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die jeweilige Sollwertspannung und die in
den einzelnen Folgereglern zu vergleichende Istwertspannung so festgelegt sein kann,
daß bei Fortfall der Sollwertspannung eine mittlere Raumtemperatur eingehalten wird.
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Durch die Einrichtung nach der Erfindung ist es bei nicht aufwendiger
Gesamtanordnung möglich, den von dem einen Außentemperaturmesser gegebenen Vorgabewert
mit beliebig eingesteuerten, den jeweiligen Betriebsumständen angepaßten zusätzlichen
Vorgabewerten zu überlagern, ohne die Bedienung zeitlich über Gebühr zu beanspruchen.
So würde beispielsweise ein einfaches Herabsetzender Vorgabewerte, wodurch eine
entsprechende Änderung der Außentemperatur vorgetäuscht würde, genügen, um alle
Regler gemeinsam auf eine gewünschte Temperatur als Führungswert umzustellen. Ebenso
kann
aber jeder einzelne Vorgabewert für jeden der Regler verändert
werden, um z. B. bei Betriebsänderungen von zentraler Stelle aus den Wärmeverbrauch
beliebig, sicher und schnell umzuverteilen. Dies ist insbesondere dann wichtig,
wenn eine Störung in der Energieversorgung zu schnellen Maßnahmen zwingt, um den
produktionswichtigsten Wärmeverbrauchern Energie zuzuführen und keinen Schaden aufkommen
zu lassen.
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Das erfindungsgemäße Festlegen der jeweiligen Sollwertspannung und
der in den einzelnen Folgereglern zu vergleichenden Istwertspannungen so, daß bei
Fortfall der Sollwertspannung eine mittlere Raumtemperatur eingehalten wird, ist
eine Sicherheitsmaßnahme und dient dazu, den Strom in den Übertragungsleitungen
derart zu verschieben, daß im Falle einer Unterbrechung der Leitung an den Reglern
eine feste Führungsgröße in solcher Höhe eingestellt bleibt, daß sowohl übermäßige
Heizung als auch zu starke Abkühlung des bis dahin geregelten Raumes verhindert
wird.
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Es ist mit dieser selbsttätigen Temperaturregeleinrichtung für Heizungsanlagen
in -ausgedehnten Gebäuden mit einem zentral angeordneten Außentemperaturmesser möglich,
jeden einzelnen temperaturgeregelten Raum oder alle Räume gemeinsam von der Zentrale
aus beliebig zu beeinflussen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist an Hand einer Schemazeichnung
näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 eine selbsttätige Temperaturregeleinrichtung
für elektrischen Betrieb, Fig. 2 die Schaltung des Sollwertgebers nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Temperaturregeleinrichtung unter Verwendung mechanischer, durch Stellmotoren
betätigter Regler.
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Bei der Temperaturregeleinrichtung nach Fig. 1 liegt der gemeinsame,
zentral angeordnete Außentemperaturmesser 1 als Eingang in einer Brücken-Schaltung
des Sollwertgebers 2. Die Sollwertspannung UF hängt dabei etwa so, wie aus dem eingetragenen
Verlauf (Skizze) zu ersehen ist, von der Außentemperatur ab. Durch Einstellwiderstände
im Geber kann die Kennlinie entsprechend dem gestrichelten Verlauf verändert werden.
Die Sollwertspannung UF wird den Sollwertwicklungen 6a, 6b,
der einzelnen
Regler 5 a, 5 b, zugeführt. In der Verbindungsleitung zum Regler
5 a sind jedem Regler Einstellwiderstände 3 a (in der Zentrale) und 4 a (im
Heizraum) zugeordnet. Abgesehen davon, daß mit ihrer Hilfe der Leitungswiderstand
zwischen der Zentrale und den einzelnen Reglern abgeglichen wird, sind sie auch
zu benutzen, um in Verbindung mit den Einstellwiderständen 8 a in der Istwertbrücke
die Abhängigkeit zwischen der Vorlauftemperatur des Heizmittels und der Außentemperatur
in gewissen Grenzen zu verändern, wodurch Unterschiede in der Bemessung der von
den jeweiligen Reglern bedienten Heizungsanlagen ausgeglichen werden können. Der
Istwert der Vorlauftemperatur des Heizmittels wird i durch das Widerstandsthermometer
9 a ermittelt. Die hiervon abhängige Ausgangsspannung der Istwertbrücke liegt an
der Istwertwicklung 7a des Reglers. Die Istwertbrücke wird so bemessen, daß die
von ihr an die Istwertwicklung 7 a abgegebene Span- f nung U, in Übereinstimmung
mit der neben der Brücke in Fig. 1 dargestellten Vorlaufkennlinie von der Vorlauftemperatur
abhängig ist. Wie aus der Zeichnung zu ersehen, ist die Tendenz dieser Kennlinie
derjenigen der Kennlinie des Sollwertgebers 2 entgegengesetzt. Der auf die Spannungsdifferenz
zwischen Ist- und Sollwertwicklung ansprechende Regler steuert die Vorlauftemperatur
so- ein, daß die Brückenspannung U, der Führungsspannung UF unter Berücksichtigung
der Widerstände der Zuleitung entspricht. Damit sind Außentemperatur und gewünschte
Vorlauftemperatur voneinander abhängig.
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Mit Hilfe der Einstellwiderstände 3 a oder 3 b ist es möglich, für
jeden Regler gesondert und über einen Einstellwiderstand im Sollwertgeber 2 für
alle Regler gemeinsam abgeänderte Vorgabewerte zentral einzusteuern, welche die
Regler veranlassen, gewünschten Führungsgrößen zu folgen und die Raumtemperaturen
in gewollter Weise zu verändern. Fällt der Sollwertgeber aus oder wird die Verbindungsleitung
zwischen Zentrale und Regler unterbrochen, so stellt sich eine Vorlauftemperatur
ein, welche der Brückenspannung U, = 0 entspricht. Wird dabei die Kennlinie der
Soll- und Istwertspannungen in den beiden Brücken in bezug auf ihre jeweilige Temperaturabhängigkeit
etwa wie gezeichnet abgestimmt, kann also beispielsweise die weitergegebene Führungsgröße
im Bereich der Außentemperaturen von -h 5 bis -10° C im Mittel etwa den Wert Null
annehmen, so werden bei solchen Störungen zu hohe oder zu niedrige Vorlauftemperaturen
verhindert.
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In. Fig. 2 wird der Sollwertgeber 2 im einzelnen gezeigt, wobei in
einem Brückenzweig der Außentemperaturmesser 1, in diesem Falle ein Widerstandsthermometer,
liegt. Die an der Brückendiagonale abgenommene Spannung wird über den Verstärker
10 dem Kippglied 11 zugeführt. Dieses bewirkt das Anlaufen des Stellmotors 12 in
der einen oder anderen Drehrichtung, sobald die Diagonalspannung im positiven oder
negativen Sinne vom Wert Null abweicht. Der Stellmotor 12 verstellt dabei den Stellwiderstand
13 so länge, bis das Gleichgewicht in der Brücke wiederhergestellt, d. h. die Diagonalspannung
zu Null geworden ist. Gleichzeitig werden dabei die beiden über Kreuz gespeisten
Potentiometer 14a und 14b verstellt, an deren Abgriffen die Sollspannung UF, welche
in Mittelstellung der Potentiometerabgriffe gleich Null ist, abgenommen wird. Es
ist leicht zu ersehen, daß sie beim Verstellen der Abgriffe in der einen oder anderen
Richtung einen positiven oder negativen Wert annimmt. Die Potentiometer 13,
14a
und 14 b werden so bemessen, daß sich die in Fig. 1 dargestellte Abhängigkeit
zwischen Sollwertspannung und Außentemperatur ergibt. Durch das Potentiometer 15
läßt sich die Kennlinie entsprechend den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Kurven
verschieben. Wie oben bereits beschrieben, kann im Bedarfsfall die Wärmeabnahme
sämtlicher angeschlossenen Heizungsanlagen insgesamt oder einzeln kurzfristig erhöht
oder erniedrigt werden, wodurch z. B. Verbrauchsspitzen im Dampfnetz vermieden werden.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperaturregeleinrichtung
für solche Fälle, in welchen für die einzelnen Heizungsanlagen andere als elektrische
Regler, beispielsweise pneumatische Regler, Verwendung finden. Der Sollwertgeber
entspricht etwa der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung. Die Anordnung gemäß Fig.3
arbeitet als Modellregelkreis. Die vom Schaltglied 11 gegebenen Impulse bewirken
wieder durch entsprechende Betätigung des Stellmotors 12 eine Verstellung des Potentiometers
13
so lange, bis die Diagonalspannung der Brücke und damit die Eingangsspannung
des Verstärkers 10 Null geworden ist. Dabei werden die vom Schaltglied 11 an den
Stellmotor 12 gegebenen Impulse auch unmittelbar zur Beeinflussung der einzelnen
Heizungsregler benutzt. Zu diesem Zweck werden die gemeinsamen Leitungen 19 (beispielsweise
»Rechtslauf«) und 20 (beispielsweise »Linkslauf«) mit je einem an jedem einzelnen
Heizungsregler in den Heizräumen befindlichen Stellmotor 18a, 18b
usw. verbunden. Dadurch erfolgt mechanisch eine entsprechende Sollwertvers@teIlung
an den Heizungsreglern, die ebenso lange und in derselben Drehrichtung eingeschaltet
werden wie der Stellmotor 12. Zum einwandfreien Arbeiten der Einrichtung ist es
jedoch erforderlich, daß die Stellmotoren 18 a, 18 b usw. in ihrer
Charakteristik mit dem Stellmotor 12 derart übereinstimmen, daß die Änderung im
Modellregelkreis mit den Änderungen an den einzelnen Regelstellen gleichwertig ist.
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Bei willkürlicher gemeinsamer Verstellung in einer oder der anderen
Richtung wird einer der Taster 21 oder 22 betätigt. Genauso kann von der Zentrale
aus der Sollwert jedes Reglers durch die Taste 16a, 16b
und 17 a, 17
b verstellt werden. Außerdem ist ebenso wie bei den Schaltungen nach Fig. 1 und
2 eine gemeinsame Verstellung durch das Potentiometer 15 möglich.
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Ist - wie dies vielfach üblich - eine Korrektur der Folgeregler unter
Benutzung der jeweiligen Raumtemperatur erwünscht, so kann dies bei Benutzung der
erfindungsgemäßen Temperaturregeleinrichtungen entsprechend den oben beschriebenen
Beispielen nach wie vor in bekannter Weise geschehen.
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Bei der selbsttätigen Temperaturregeleinrichtung von zentraler Stelle
aus kann die an sich bekannte Fernmessung der Vorlauf- und auch der Raumtemperaturen
angewandt werden, wodurch jeder von der zentralen Regelstelle aus getätigte Eingriff
ebenso wie die Feststellung jedweder Störung zwangläufig und rasch überwacht werden
können. Die selbsttätige Temperaturregeleinrichtung entsprechend der Erfindung ist
nicht auf die vorhergehend beschriebenen Beispiele beschränkt. An Stelle oder zur
Ergänzung der beschriebenen Zentrale können gegebenenfalls auch Unterzentralen angeordnet
werden, mit deren Hilfe es möglich ist, Regler gruppenweise zusammenzuschließen
und damit deren Einzelvorgabe wiederum zu einer gemeinsamen Gruppenvorgabe im Hinblick
auf die Regelbetätigung abzuwandeln.