-
Selbsttätige, elektrische Regelvorrichtung für Raumheizungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige elektrische Regelvorrichtung für Raumheizungsanlagen
mit einer allen Witterungseinflüssen ausgesetzten Kammer mit einem in dieser vorgesehenen
Temperaturregler zum Steuern eines die Kammer beheizenden elektrischen Heizwiderstandes.
-
Bei Regelvorrichtungen dieser Bauart wird in der Kammer, dem Vergleichsraum
zu dem zu beheizenden Gebäude, durch einen Regler die in den Räumen des zu beheizenden
Gebäudes gewünschte Temperatur durch Steuern des elektrischen Heizwiderstandes aufrechterhalten.
Hinsichtlich der Wärmeübergangsverhältnisse nach ihrem Innern ist diese Kammer so
eingerichtet, daß bei ihrer Aufstellung im Freien der Strombedarf zum Aufheizen
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 innerhalb der Kammer ein als Wärmefühler wirkender temperaturabhängiger
Widerstand angeordnet ist, der in Reihe mit einem Brückenwiderstand den einen Zweig
einer Meßbrücke bildet und in bekannter Weise entsprechend dem von der Kammerheizvorrichtung
ausgehenden Wärmestrom den Heizungsregler, etwa das Gebläse einer Heizungsanlage,
stetig steuert. Mit Vorteil läßt sich eine solche Anordnung auch zum Steuern eines
Reglers für eine elektrische Speicherheizungsanlage verwenden. Hierbei kommt es
darauf an, die zum Heizen der im Freien aufgestellten Kammer erforderliche Wärme
mit dem Wärmebedarf der zu beheizenden Räume eines Gebäudes in Beziehung zu setzen
und dem Regler der Speicherheizungsanlage eine Meßgröße zu liefern, die das Aufladen
des Speichers steuern kann.
-
Bei derartigen Regelvorrichtungen ist der Schaltkontakt des Temperaturreglers
in der Vergleichskammer so eingestellt, daß er beim Überschreiten der gewünschten
Raumtemperatur öffnet und beim Unterschreiten dieser Temperatur schließt. Dieser
Regelpunkt ist fest eingestellt und läßt sich bei den bekannten Vorrichtungen im
Betrieb nicht verändern; vielmehr ist ein Eingriff in die Vergleichskammer selbst
erforderlich, um den Regelpunkt des Temperaturreglers auf die gewünschte Raumtemperatur
einzustellen. Eine gewisse Regelmöglichkeit der Temperatur in den zu beheizenden
Räumen läßt sich wohl dadurch erreichen, daß in den Stromkreis der Kammerheizvorrichtung
ein regelbarer Widerstand eingeschaltet ist. Mit diesem Widerstand ist es möglich,
je nach Einstellung die Aufheizdauer der Kammer auf eine bestimmte Temperatur zu
verlängern oder zu verkürzen und damit die Heizung der Räume zu verstärken oder
abzuschwächen. Bei einer solchen Regelvorrichtung lassen sich jedoch zeitweiliges
Überhitzen oder Unterkühlen der Räume je nach der herrschenden Außentemperatur nicht
vermeiden. So ist es beispielsweise möglich, daß bei sehr kühlem Wetter und eingeschaltetem
Regelwiderstand die Kammer zu langsam auf die geforderte Raumtemperatur gebracht
wird. Das bewirkt aber, z. B. bei einer Speicherheizungsanlage, ein stärkeres Aufheizen
des Speichers, was dem tatsächlichen Bedarf des zu beheizenden Gebäudes nicht entspricht
und deshalb zum Überhitzen der Räume führt. Umgekehrt ist bei mildem Wetter eine
Unterkühlung der Räume leicht möglich.
-
Um das zu vermeiden, ist bei einer selbsttätigen elektrischen Regelvorrichtung
von Raumheizungsanlagen der eingangs angeführten Gattung nach der Erfindung innerhalb
der Kammer zusätzlich ein ständig eingeschalteter elektrischer Heizwiderstand vorgesehen.
-
Dieser zusätzliche Heizwiderstand kann entweder zum Aufheizen der
gesamten Kammer verwendet werden oder auch nur auf die Heizung des Temperaturreglers
unmittelbar beschränkt bleiben. Er läßt sich beispielsweise in der Nähe des Temperaturreglers
anordnen, um die zum Vorwärmen erforderliche Wärme möglichst verlustfrei an den
Temperaturregler abzugeben. Man kann sogar bei einem als Temperaturregler verwendeten
Bimetallschalter die zusätzliche Heizvorrichtung unmittelbar auf dem Bimetallstreifen
anbringen; damit ist eine größtmögliche Ausnutzung der zusätzlich erzeugten Wärme
erreicht. In jedem Falle aber wird der Temperaturregler in der Kammer unabhängig
davon erwärmt, ob die geregelte Kammerheizvorrichtung eingeschahet ist oder nicht.
Diese Vorwärmung der Kammer oder des Temperaturreglers mittels des zusätzlichen
elektrisehen
Heizwiderstandes nach der Erfindung kommt einem Verschieben
des Regelpunktes gleich; der Ansprechwert des Temperaturreglers bleibt jedoch dabei
unverändert. Durch einen Regelwiderstand, der in dem Stromkreis der zusätzlichen
Heizvorrichtung eingeschaltet ist, läßt sich je nach seinem frei wählbaren Widerstandswert
die sch,inbare Verschieüunv; des Regelpunktes beliebig einstellen. Dieser Regelwiderstand
ist dabei vorzugsweise außerhalb der Kammer, etwa in den Innenräumen des zu beheiz,
#nden Gebäudes, untergebracht.
-
Die Möglichkeit einer gleichsam beliebigen Verschiebung der Regeltemperatur
mit Hilfe einer zusätzlichen Heizvorrichtung gemäß der Erfindung kann vorzugsweise
bei einer Speicherheizungsanlage zum Anpassen der Regelmöglichkeiten an die zur
Verfügung stehende Heizungsanlage eines Gebäudes und an die Gewohnheiten seiner
Bewohner verwendet werden. Bei einem innerhalb der Kammer fest eingestellten Ansprechwert
des Temperaturreglers ist bei sinkender Außentemperatur eine bestimmte Wärmemenge
nötig, um die Kammer oder den Temperaturregler wieder auf den geforderten Temperaturwert
zu bringen. Diese zum Aufheizen der Kammer erforderliche Wärmemenge steigt mit fallender
Kammer- oder Außentemperatur. Wird nun durch die zusätzliche Heizvorrichtung nach
der Erfindung die Kammer oder der Temperaturregler auf einen bestimmten Temperaturwert
vorgewärmt, so ist bei sinkender Außentemperatur von der Kammerheizvorrichtung selbst
nur die Wärme aufzubringen, die erforderlich ist, um den Temperaturregler wieder
von der durch Vorwärmung erreichten Temperatur auf seinen Ansprechwert zu bringen.
Die hierzu erforderliche Wärme entspricht aber lediglich der Temperaturdifferenz
von Ansprechwert und durch Vorwärmung erzeugter Kammertemperatur. Da bei einer Speicherheizungsanlage
der Strombedarf des geregelten Widerstandes, der notwendig ist, um den Temperaturregler
auf seinen Ansprechwert zu bringen, als Meß- oder Steuergröße einem Zählwerk zugeführt
und als Bezugsgröße der Aufheizung eines Speichers zugrunde gelegt werden kann,
ist es auf diese Weise möglich, zum Beheizen der Räume eine geringere Wärmemenge
zur Verfügung zu stellen, als nach dem fest eingestellten Ansprechwert des Temperaturreglers
zu erwarten wäre.
-
Bei einer gewünschten Raumtemperatur, die unterhalb des Ansprechwertes
des in der Kammer befindlichen Temperaturreglers liegt, läßt sich diese Temperatur
im Betrieb dadurch erreichen, daß je nach dem Grad der Vorwärmung der Leistungsbedarf
des geregelten Widerstandes zum Aufheizen der Kammer bis zum Erreichen des Ansprechwertes
eines Temperaturreglers gesenkt wird. Der Vorteil der Erfindung liegt demnach in
der Möglichkeit, unabhängig von den Außentemperaturen im Betrieb die Innenräume
eines Gebäudes unter Berücksichtigung frei wählbarer Temperaturwerte gleichmäßig
zu beheizen, ohne daß ein Eingriff in die im Freien befindliche, etwa schwer zugängliche
Kammer notwendig ist.
-
Mit Vorteil läßt sich die Erfindung bei einer Nachtstromspeicherheizungsanlage
dadurch verwirklichen, daß der Widerstand, mit dessen Hilfe der Grad der Vorwärmung
des Temperaturreglers beliebig eingestellt werden kann, in dem für eine Speicherheizungsanlage
erforderlichen Regler untergebracht ist. Diesei Regler ltat die Aufgab-, die zum
Aufheizen der KVmmcr @_-forderliche Wärme mit dem Wärmebedarf des zu beheizenden
Gebäudes in B,-ziehung zu sotzen.
-
Die Erfindun- ist -n Hand der F i Q 1 bis 3 der Zeichnung erläutert.
-
F i g-. 1 und ? zeige Anor dnungen einer Kammer mit einer zus@itzlichen,
s-#ändia eingeschalteten Heizvorrichtung als Ausführungsbeispiele der Erfindung;
Fig.3 stellt die ReReI@@I:.@.akteristik der Vorrichtung nach der Erfindung Ja-.
-
In den Fi g. 1 und 2 ist mz 1 die allen Witterungseinflüssen ausgesazte
Kam m,-r bezeichnet. 2 ist ein als Temperaturregler @e@@,.-Lnw@eter Birnetallschalter
mit seinem Sclialtkoatak'=?c% und 3 ist ein in der Kammer untergeb_achtcr Heizwiderstand.
Dor im Heizkreis hierzu liegende Regel@vidcrstand ist 4. Zum Steuern eines Heizungsreglers,
der z. B. das Gebläse einer Heizanlage steuert, kann die Kammer einen Wärmefühler
enthalten.
-
Mit 5 ist der zusätzliche, ständig eingeschaltete elektrische Heizwiderstand
bezeichnet; der im Stromkreis hierzu liegend- regelbare Widerstand ist 6. Der zusätzliche
Heizwiderstand 5 kann nach Fig. 1 an beliebiger Stelle der Kammer, z. B. in der
Nähe des Temperaturreglers, angebracht sein oder auch so, daß der unmittelbar auf
einem als Temperaturregler verwendeten Bimetallstreifen angeordnet ist (Fig.2).
-
Der Bimetallschalter 2 sei im Ausführungsbeispiel für einen Regelpunkt
von ?0= C eingerichtet. Erreicht die Temperatur in der Kammer auf Grund äußerer
Einflüsse, durch steigende Außentemperaturen oder auch infolge der Heizwirkung des
Widerstandes 3 diesen Wert, so wird der Kontakt 2 a des Bimetallschalters 2 geöffnet
und damit der Strom im Heizkreis unterbrochen. Bei fallender Temperatur, d. h. Werten
unter 20-C. werden die Kontakte geschlossen. Die Kammer wird von neuem beheizt.
Die Leistungsaufnahme des Widerstandes 3 zum Aufheizen der Kammer sei als konstant
vorausgesetzt; daher läßt sich mit Hilfe des vorgeschalteten Regelwiderstandes 4
die Aufheizdauer der Kammer beliebig verändern. Wird nun beispielsweise das Aufheizen
des Speichers einer Raumheizungsanlage über die Kammer nach der Erfindung von der
Außentemperatur und sonstigen Witterungseinflüssen in Abhängigkeit gebracht derart,
daß die zum Heizen der im Freien aufgestellten Kammer erforderliche Wärme etwa über
ein Zeitzählwerk mit dem Wärmebedarf der zu beheizenden 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 Regelwiderstandes 4 läßt
sich somit die Wärmemenge zum Aufheizen der Räume bis zu dem gewählten Ansprechwert
des Temperaturreglers von 20"C verändern. In der Regelcharakteristik der
Anordnung nach F i g. 3 wirkt sich das so aus, daß die Regelkennlinie r um Winkelbeträge
h beliebig geschwenkt werden kann, wie es beispielsweise durch die Geraden ri, y;=
und ri angedeutet ist. Diese Regelmöglichkeit der Aufheizdauer der Kammer und damit
eines Gebäudes mittels des in den Heizkreis der Kammer eingeschalteten Regelwiderstandes
4 bietet jedoch, wie eingangs erläutert. keine Gewähr für eine unabhängig von den
herrschenden Außentemperaturen
oder sonstigen Witterungseinflüssen
gleichbleibende Raumtemperatur.
-
Durch die Erfindung wird dagegen eine Regelcharakteristik geschaffen,
die eine für alle Witterungsbedingungen gültige, einwandfreie Anpassung an die Heizungsanlage
des Gebäudes und die Gewohnheiten seiner Bewohner ermöglicht. Dies geschieht dadurch,
daß mittels der zusätzlichen, ständig eingeschalteten Heizvorrichtung 5 ein frei
wählbarer Regelpunkt vorgetäuscht wird. Die zusätzliche Heizvorrichtung unterstützt
die Kammerheizvorrichtung insofern, als sie ständig eine konstante Vorwärmung liefert;
die Kammerheizvorrichtung selbst hat also nur noch die Wärmedifferenz aufzubringen,
die notwendig ist, um bei sinkender Außen- oder Kammertemperatur den durch die Zusatzheizvorrichtung
bereits vorgewärmten Temperaturregler auf seinen Ansprechwert zu bringen.
-
Die Ausführungsbeispiele nach den F i g. 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 Heizvorrichtung
5 nur den Temperaturregler erwärmt. Hierbei liefert der Heizwiderstand 3 die Wärme,
die erforderlich ist, die Temperatur in den zu beheizenden Räumen auf einen bestimmten
Wert zu halten. Je höher die Vorwärmung, desto geringer ist, bei gleicher Außentemperatur,
die zum Aufheizen der Kammer erforderliche Wärme. Da nach der Erfindung die Kammerheizvorrichtung
erst dann eingeschaltet wird, wenn die Vorwärmung nicht mehr ausreicht, die Temperaturdifferenz
zwischen Ansprechwert des Temperaturreglers und tatsächlicher Außen- oder Kammertemperatur
aufrechtzuerhalten, kann je nach Höhe der Vorwärmung die zum Aufheizen der Kammer
erforderliche Wärme und damit bei einer durch die Kammer gesteuerten Speicherheizungsanlage
die Temperatur innerhalb des Gebäudes je nach Wunsch beliebig niedrig gewählt werden.
Der Anspreehwert des verwendeten Temperaturreglers sei, wie bereits ausgeführt,
20°C. Unabhängig davon soll jedoch die Temperatur in den beheizten Räumen auf beispielsweise
15°C gehalten werden.
-
Um diesen Wert der Kammer als Regeltemperatur zugrunde legen zu können,
wird mittels der zusätzlichen Heizvorrichtung 5 durch Vorwärmung des Temperaturreglers
die durch den Ansprechwert von 20° C festgelegte Regelkennlinie, beispielsweise
r1, so weit parallel zu sich selbst in Richtung auf die Ordinate verschoben, bis
ihre neue Lage durch die gewünschte Raum- und damit Regeltemperatur von 15°C festgelegt
ist. Diese Parallelverschiebung um d-Beträge läßt sich je nach dem Grad der Vorwärmung
beliebig einstellen. Der zum Aufheizen der Kammer durch den Heizwiderstand 3 aufzubringende
Strombedarf aber, der nach obigen Ausführungen dem Wärmebedarf der zu beheizenden
Räume entspricht, kann in bekannter Weise als Meßgröße für einen Zähler verwendet
werden, der seinerseits die Aufheizung eines Speichers steuert. Da die Vorwärmung
der Kammer und damit des Temperaturreglers mittels eines Widerstandes 6 von den
Räumen des Gebäudes aus eingestellt werden kann, ist es im Betrieb möglich, durch
Vortäuschung eines beliebigen Regelpunktes den Temperaturregler fernzusteuern.
-
Mitunter kann es von Vorteil sein, zum Regeln der Temperatur der Kammer
die Möglichkeiten einer durch den Widerstand 4 geregelten Kammerheizvorrichtung
3 mit einer durch den Regelwiderstand 6 eingeschalteten Zusatzheizvorrichtung 5
nach der Erfindung zu vereinigen. Hiermit lä.ßt sich eine Regelcharakteristik en-eichen,
wie sie in F .i g. 3 dargestellt ist. Je nach Einstellung des Regelwiderstandes
4 oder je nach Wahl der Vorwärmung mittels der zusätzlichen Heizvorrichtung 5 läßt
sich jede Regelkennlinie r um Winkelbeträge ö schwenken oder um d-Beträge parallel
zu sich selbst verschieben.