DE1295160B - Method for controlling the charging of heat storage space heaters, in particular those with electric current as energy carriers, with heat energy in low-cost periods - Google Patents

Method for controlling the charging of heat storage space heaters, in particular those with electric current as energy carriers, with heat energy in low-cost periods

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Description

Beim Aufladen von Wärmespeicher-Raumheizöfen, welche durch elektrischen Strom oder von einem anderen Wärmeträger aufgeladen werden, sind nicht nur die vom Energielieferanten freigegebenen Ladezeiten zu berücksichtigen, sondern es ist für eine wirtschaftliche Heizung auch notwendig, die Speicheröfen in der Ladezeit - die Hauptladezeit liegt in der Regel zwischen 22 und 6 Uhr - nur so weit aufzuladen, wie die am nächsten Tage voraussichtlich benötigte Wärmemenge beträgt. Ferner ist vorteilhaft, den Ladevorgang so zu steuern, daß die Aufladung erst am Ende der freigegebenen Ladezeit, d. h. zu Beginn der Entladezeit, in voller Höhe vorhanden ist. In allen anderen Fällen würde ein unnötiger Energieverbrauch durch kaum zu vermeidende Wärmeabgabe zur unrechten Zeit eintreten.When charging heat storage space heaters, which are powered by electrical Electricity or another heat transfer medium are not only used by the Energy suppliers take into account approved charging times, but it's for an economical heating is also necessary, the storage stoves in the loading time - the main charging time is usually between 10 p.m. and 6 a.m. - only charge so far the amount of heat that is expected to be required the next day. Furthermore is advantageous to control the charging process in such a way that charging only takes place at the end of the released Loading time, d. H. at the beginning of the discharge time, is available in full. In all other cases would result in unnecessary energy consumption due to unavoidable heat emission enter at the wrong time.

Die als vorteilhaft oder für eine wirtschaftliche Heizung als notwendig genannten Maßnahmen werden mit Hilfe eines bekannten Verfahrens zur Steuerung der Aufladung von Wärmespeicher-Raumheizöfen, insbesondere solchen mit elektrischem Strom als Energieträger, mit Wärmeenergie in Billigzeitperioden verwirklicht. Auf dieses Verfahren bezieht sich die Erfindung. Bei ihm wird als Steuergröße fortlaufend die Außenlufttemperatur herangezogen, und der Zeitpunkt des Aufladebeginns stellt sich selbsttätig so ein, daß erst am Ende der jeweiligen Billigzeitperiode die Ladung beendet ist.Which as advantageous or as necessary for economical heating mentioned measures are with the help of a known method for controlling the Charging of heat storage space heating stoves, especially those with electrical ones Electricity as an energy carrier, realized with thermal energy in low-cost periods. on this method relates to the invention. With him, the control variable is continuous the outside air temperature is used and the time at which charging begins automatically so that the charge is only released at the end of the respective cheap time period is finished.

Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch die im Speicherofen verbliebene Restwärme nicht berücksichtigt, so daß es zu unwirtschaftlichen Überladungen kommen kann; ferner wird die Außenlufttemperatur mittels eines Wärmedehnungselementes abgenommen und über ein Übertragungsgestänge auf einen Schaltzylinder übertragen. Derartige gemischt mechanischelektrische Elemente sind naturgemäß empfindlich und einem stetigen Verschleiß unterworfen.In this known method, however, the remaining in the storage heater Residual heat is not taken into account, which leads to uneconomical overloading can; furthermore, the outside air temperature is taken off by means of a thermal expansion element and transferred to a shift cylinder via a transmission linkage. Such Mixed mechanical-electrical elements are naturally sensitive and constant Subject to wear and tear.

Diese genannten Mängel will die Erfindung vermeiden. Sie erreicht dies dadurch, daß außer der Außenlufttemperatur auch die von der vorangegangenen Lade-Entlade-Periode im Wärmespeicher verbliebene Restwärme als Steuergröße erfaßt wird, daß ferner diese beiden Größen durch elektrische temperaturabhängige Widerstände dargestellt werden, die derart arbeiten, daß niedrigeren Meßtemperaturen zunehmende Widerstandswerte zugeordnet sind, und daß diese Widerstände mit einem durch eine Uhr oder ein elektromotorisches Zeitwerk angetriebenen Drehwiderstand (Potentiometer) mit wachsender Widerstandscharakteristik in Reihe geschaltet werden, wobei die Summe aller dieser Widerstände in einer Meßschaltung derart mit einem vorgegebenen konstanten Widerstand elektrisch verglichen wird, daß im Falle der Übereinstimmung beider Werte Steuervorgänge ausgelöst werden, welche das Betätigen des den Zutritt des Energieträgers zum Wärmespeicher freigebenden Organs bewirken.The invention aims to avoid these deficiencies mentioned. You achieved This is because, in addition to the outside air temperature, that of the previous one Charge-discharge period residual heat remaining in the heat accumulator recorded as a control variable that further these two quantities by electrical temperature-dependent resistances are shown, which work in such a way that lower measuring temperatures increasing Resistance values are assigned, and that these resistors with one through one Clock or an electromotive timer driven rotary resistor (potentiometer) can be connected in series with increasing resistance characteristics, with the sum of all of these resistances in a measuring circuit in such a way with a predetermined constant Resistance is compared electrically, that in the case of agreement of both values Control processes are triggered, which the actuation of the access of the energy source to the organ releasing heat.

Die in dieser Erfindung gewählten Maßnahmen, einerseits Temperaturen durch elektrische, temperaturabhängige Widerstände darzustellen und andererseits eine Summe mehrerer Meßwerte in einer Meßschaltung derart mit vorgegebenen Werten elektrisch zu vergleichen, daß im Falle der Übereinstimmung beider Werte Steuervorgänge ausgelöst werden, sind zwar an sich bekannt, wurden aber - wie der Stand der Technik ausweist - bisher noch nicht in dem durch die Erfindung gegebenen Zusammenhang angewendet.The measures chosen in this invention, on the one hand temperatures to be represented by electrical, temperature-dependent resistances and on the other hand a sum of several measured values in a measuring circuit in such a way with predetermined values electrically to compare that in the case of the agreement of both values control operations triggered are known per se, but - like the state of the art identifies - not yet used in the context given by the invention.

Die Verwendung vorwiegend elektrischer Elemente führt zusätzlich zu der durch die Erfindung erzielten Beseitigung bereits aufgezeigter Mängel des eingangs genannten bekannten Verfahrens zu einer einfacheren, präziseren und praktisch völlig wartungsfreien Arbeitsweise, da elektrische Elemente der hier verwendeten Art erfahrungsgemäß zuverlässiger und wartungsfreier arbeiten als mechanische oder gemischt mechanisch-elektrische.The use of predominantly electrical elements also leads to the elimination of deficiencies already indicated at the beginning achieved by the invention called known method to a simpler, more precise and practically completely maintenance-free operation, as experience has shown that electrical elements of the type used here more reliable and maintenance-free work than mechanical or mixed mechanical-electrical.

Eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung sieht vor, die Außenlufttemperatur mittelbar über die Temperatur der der Außenluft zugekehrten Wandoberfläche des zu beheizenden Objektes zu messen. Diese Maßnahme führt dazu, daß bei der Feststellung des Wärmebedarfs die in der Wand des zu beheizenden Objektes vorhandene Wärme Berücksichtigung findet; nur von der Außenlufttemperatur auszugehen, kann insbesondere dann, wenn diese sich schnell ändert, zu Fehleinschätzungen des Wärmebedarfs führen.An embodiment of the subject matter of the invention provides that Outside air temperature indirectly via the temperature of the outside air Measure the wall surface of the object to be heated. This measure leads to that when determining the heat requirement in the wall of the object to be heated existing heat is taken into account; to assume only the outside air temperature, can lead to misjudgments of the Lead to heat demand.

Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung von Halbleitern für die temperaturabhängigen Widerstände vor. Hierdurch wird die Wartungsfreiheit der zu dem Verfahren gehörenden Einrichtungen noch gesteigert.Another embodiment envisages the use of semiconductors for the temperature-dependent resistances. This makes it maintenance-free of the facilities belonging to the procedure increased.

Im folgenden werden zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Verfahrens einige theoretische Überlegungen mitgeteilt.In the following, to clarify the operation of the method given some theoretical considerations.

Die erwähnten Widerstandswerte werden, wie dargestellt wurde, in einer Meßschaltung summiert. Dies läßt sich in folgender Gleichung erfassen: Die einzelnen Summanden setzen sich wie folgt zusammen 1. Der Witterungswiderstandswert besteht aus dem a) Festwiderstand Rwo z. B. bezogen auf 20°C Gebäudewandtemperatur, b) variablen Wert d tu, -,x" in dem d t. die Temperaturdifferenz gegenüber 20'C = t" - 20 ° C, aw der Temperaturkoeffizient (9/'C) ist.The resistance values mentioned are, as shown, summed in a measuring circuit. This can be grasped in the following equation: The individual summands are made up as follows: 1. The weather resistance value consists of the a) fixed resistance Rwo z. B. based on 20 ° C building wall temperature, b) variable value d tu, - , x "in which d t. The temperature difference compared to 20'C = t" - 20 ° C, aw is the temperature coefficient (9 / 'C).

2. Der Restwärmewiderstandswert besteht aus dem a) Festwiderstandswert Rqo, z. B. bezogen auf 20°C Speicheroberflächentemperatur (an Stelle der Ofenkerntemperatur, die schlecht meßbar ist), b) variablen Wert d tq # aq, in dem d tq die Temperaturdifferenz gegenüber 20'C = tq - 20°C, aq der Temperaturkoeffizient (ü/°C) bedeutet. 3. Der Ladezeitwiderstandswert besteht aus dem a) Festwiderstandswert Rho des Potentiometers zum Zeitpunkt der Ladezeitfreigabe, z. B. 22 Uhr, b) variablen Wert Zh - cah, in dem ZA Zeitabstand in Stunden (Sperrzeit) nach der Freigabe der tariflich begünstigten Ladezeit, z. B. nach 22 Uhr, und ah die Widerstandsänderung je Stunde bedeutet.2. The residual heat resistance value consists of the a) fixed resistance value Rqo, e.g. B. related to 20 ° C storage surface temperature (instead of the furnace core temperature, which is difficult to measure), b) variable value d tq # aq, in which d tq is the temperature difference compared to 20'C = tq - 20 ° C, aq is the temperature coefficient ( ü / ° C) means. 3. The charging time resistance value consists of the a) fixed resistance value Rho of the potentiometer at the time of the charging time release, e.g. B. 10 p.m., b) variable value Zh - cah, in the ZA time interval in hours (blocking time) after the release of the tariff favored charging time, z. B. after 10 p.m., and ah means the change in resistance per hour.

4. K ist ein vorgegebener Festwiderstand. Je nachdem die variablen Anteile der beiden ersten Summanden größer oder kleiner entsprechend einer kleineren oder größeren Witterungs- bzw. Ofenrestwärmetemperatur sind, fällt der Wert Zh (Einschaltzeitraum nach 22 Uhr) kleiner oder größer aus; d. h., die Ladung des Wärmespeichers beginnt entsprechend früher oder später.4. K is a given fixed resistance. Depending on the variable portions of the first two summands are larger or smaller accordingly a lower or higher weather or residual furnace heat temperature, falls the value Zh (switch-on period after 10 p.m.) is smaller or larger; d. h., the Charging of the heat storage begins accordingly earlier or later.

Setzt man die obengenannte Gleichung für die Werte Rwo bis K die durch die Meßwiderstände vorgegebenen und für die übrigen Widerstände entsprechend gewählten Zahlenwerte ein und löst sie nach Zh auf, so erhält man für den Beginn der Ladezeit nach 22 Uhr die Gleichung Zh = 1,320 + 0,200 tw -f- 0,134 tq, wobei nur noch tw (die Gebäudeoberflächentemperatur) und tq (die Speicheroberflächentemperatur) einzusetzen sind. Beispiele 1. Bei einem t. = +20'C und einem tq von 200C (Übergangsjahreszeit) würde Zh = 8 Stunden betragen, also die Aufladung um 6 Uhr früh zum Ende der freigegebenen Ladezeit erst beginnen können, d. h., es findet gar keine Speicherung statt. z. Bei einem t. = O' C und einem tq von 20°C (mittlere Winterverhältnisse) würde Zh = 4 Stunden betragen, d. h., die Aufladung würde um 2 Uhr beginnen.If the above equation is used for the values Rwo to K, the numerical values given by the measuring resistors and selected accordingly for the other resistors and solved for Zh, the equation Zh = 1.320 + 0.200 is obtained for the start of the charging time after 10 p.m. tw -f- 0.134 tq, whereby only tw (the building surface temperature) and tq (the storage surface temperature) have to be used. Examples 1. At a t. = + 20'C and a tq of 200C (transitional season) would be Zh = 8 hours, so charging can only begin at 6 a.m. at the end of the approved charging time, ie no storage takes place at all. z. At a t. = O 'C and a tq of 20 ° C (average winter conditions) would be Zh = 4 hours, ie the charging would start at 2 o'clock.

3. Bei einem t" = -20°C und einem tq von 20°C (starker Frost) würde Zh = 0 Stunden betragen, d. h., die Aufladung würde sofort um 22 Uhr zum Zeitpunkt der Freigabe beginnen.3. At a t " = -20 ° C and a tq of 20 ° C (severe frost), Zh = 0 hours, ie charging would start immediately at 10 p.m. at the time of release.

4. Bei einem tw = -20°C und einem tq von 40°C (starker Frost, jedoch Restwärme im Ofen) würde Z" = 2,7 Stunden betragen, d. h., die Aufladung würde um 0,42 Uhr beginnen.4. With a tw = -20 ° C and a tq of 40 ° C (severe frost, but residual heat in the oven), Z "= 2.7 hours, ie charging would start at 0.42 o'clock.

Tritt nach dem Beginn der Ladung eine Erhöhung der Außenlufttemperatur ein, so wird im Falle der Erfindung sofort die Ladung unterbrochen. Die erfindungsgemäße Regelung wirkt daher gleichzeitig als Überladesicherung.If the outside air temperature rises after the start of charging one, in the case of the invention, the charge is immediately interrupted. The inventive The regulation therefore acts as an overload protection at the same time.

Ein nach der vorstehenden Gleichung arbeitendes Gerät ist schematisch in der Figur dargestellt.An apparatus operating according to the above equation is schematic shown in the figure.

Darin bezeichnet 1 den Widerstand des unmittelbar an der Gebäudewand gelegenen Witterungsfühlers, 2 den Widerstand des am Speicherofen 9 gelegenen Restwärmefühlers und 3 den Widerstand des durchdrehbaren Potentiometers, welches über die Achse 4a von einer Uhr oder einem sonstigen elektromotorischen Zeitwerk 4 verstellt wird.1 denotes the resistance of the weather sensor located directly on the building wall, 2 the resistance of the residual heat sensor located on the storage heater 9 and 3 the resistance of the rotatable potentiometer, which is adjusted via the axis 4a by a clock or other electromotive timer 4.

Die genannten Widerstände sind in Reihe geschaltet. Ihre Summe wird innerhalb der Meßschaltung 5, die von einer Konstant-Spannungsquelle 7 gespeist wird, mit einem vorgegebenen konstanten Widerstand 11 verglichen. Im Falle der Übereinstimmung beider Werte werden Steuervorgänge ausgelöst, die das Einschalten des Ladeschalters 6 bewirken, der das Netz 10 an den Speicherofen 9 legt.The resistors mentioned are connected in series. Your total will within the measuring circuit 5, which is fed by a constant voltage source 7 is compared with a predetermined constant resistance 11. In case of agreement Both values trigger control processes that activate the charging switch 6 effect, which attaches the network 10 to the storage furnace 9.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Steuerung der Aufladung von Wärmespeicher-Raumheizöfen, insbesondere solchen mit elektrischem Strom als Energieträger, mit Wärmeenergie in Billigzeitperioden, bei dem als Steuergröße fortlaufend die Außenlufttemperatur herangezogen wird und bei dem sich der Zeitpunkt des Aufladebeginns selbsttätig so einstellt, daß erst am Ende der jeweiligen Billigzeitperiode die Ladung beendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Außenlufttemperatur auch die von der vorangegangenen Lade-Entlade-Periode im Wärmespeicher verbliebene Restwärme als Steuergröße erfaßt wird, daß ferner diese beiden Größen in an sich bekannter Weise durch elektrische temperaturabhängige Widerstände (1 und 2) dargestellt werden, die derart arbeiten, daß niedrigeren Meßtemperaturen zunehmende Widerstandswerte zugeordnet sind, und daß diese Widerstände (1 und 2) mit einem durch eine Uhr (4) oder ein elektromotorisches Zeitwerk angetriebenen Drehwiderstand (Potentiometer 3) mit wachsender Widerstandscharakteristik in Reihe geschaltet werden, wobei die Summe aller dieser Widerstände in einer Meßschaltung derart mit einem vorgegebenen konstanten Widerstand (11) elektrisch verglichen wird, daß im Falle der Übereinstimmung beider Werte in an sich bekannter Weise Steuervorgänge ausgelöst werden, welche das Betätigen des den Zutritt des Energieträgers zum Wärmespeicher freigebenden Organs (6) bwirken. Claims: 1. A method for controlling the charging of heat storage space heating stoves, in particular those with electricity as an energy source, with thermal energy in low-cost periods, in which the outside air temperature is continuously used as a control variable and in which the time of the start of charging is automatically set so that only at the end of the respective cheap time period, the charge is ended, characterized in that, in addition to the outside air temperature, the residual heat remaining in the heat accumulator from the previous charge-discharge period is recorded as a control variable, and that these two variables are also determined in a manner known per se by electrical temperature-dependent resistors (1 and 2) are shown, which work in such a way that lower measuring temperatures are assigned increasing resistance values, and that these resistors (1 and 2) with a rotary resistance (potentiometer 3) driven by a clock (4) or an electromotive time mechanism with increasing Resistance characteristics are connected in series, the sum of all these resistances in a measuring circuit is compared electrically with a predetermined constant resistance (11) that if the two values match, control processes are triggered in a manner known per se, which actuate the access of the energy carrier to the heat storage releasing organ (6) act. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Außenlufttemperatur in an sich bekannter Weise mittelbar über die Temperatur der der Außenluft zugekehrten Wandoberfläche des zu beheizenden Objektes erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Detection of the outside air temperature in a manner known per se indirectly via the Temperature of the wall surface of the object to be heated facing the outside air he follows. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen Widerstände in an sich bekannter Weise aus Halbleitern bestehen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature-dependent Resistors consist of semiconductors in a manner known per se.
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