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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung
mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung mit einem der Speichertemperatur
ausgesetzten Meßfühler, einer der Heizeinrichtung unmittelbar zugeordneten, von
Hand einstellbaren Einrichtung zur Vorgabe einer ersten Sollwert-Komponente entsprechend
dem zulässigen maximalen Speichersollwert und einem Überwachungsorgan zum Vergleich
des eingestellten Sollwertes mit einem von dem Meßfühler gelieferten Istwert sowie
zur Abschaltung von Speisestromkreisen der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von dem
Ergebnis des Vergleichs.
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Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Ein Nachteil besteht
jedoch darin, daß der Sollwert stets nur für die Heizeinrichtung selbst. eingestellt
und damit die Heizeinrichtung beispielsweise ihren Standortbedingungen angepaßt
werden kann, während eine Verstellung in Abhängigkeit weiterer den Wärmebedarf der
Heizeinrichtung bestimmender Einflußgrößen sich nicht ausführen läßt.
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Es sind aber auch schon Vorrichtungen bzw. Verfahren bekanntgeworden,
um die Aufladung elektrischer Speicher-Heizeinrichtungen von einem zentralen Punkt
aus fernzusteuern. Bei einem dieser bekannten Fälle werden einzelne Stromkreise,
die zu den Speicheröfen bzw. zu deren Heizwiderständen führen, mittels eines Stufenschalters
zu- oder abgeschaltet. Die Verstellung des Stufenschalters erfolgt jeweils von Hand.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Aufladestärke dadurch verändert,
daß die Aufladezeit mittels einer zentralen Schaltuhr entsprechend eingestellt wird.
Schließlich ist es noch bekannt, in jeden einzelnen Wärmespeicherofen einen Stufenthermostaten
einzubauen, der dazu eingerichtet ist, die Aufladeleistung stufenweise abzuschalten,
wenn jeweils eine bestimmte Temperatur im Speicherkern ereicht ist.
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Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind mit Nachteilen verbunden,
und zwar erfordern sie entweder eine ständige Überwachung durch eine Person, oder
sie arbeiten immer nur mit der vollen Heizleistung, was energiewirtschaftlich ungünstig
ist, oder sie erfordern einen großen Installationsaufwand.
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Ferner ist in diesem Zusammenhang auch bereits ein Verfahren zur Überwachung
der Heiztemperatur einer Heizeinrichtung bekanntgeworden, bei dem der Heizeinrichtung
ein Meßfühler mit einer eigenen Heizwicklung zugeordnet ist. Die Heizwicklung wird
dabei jeweils zusammen mit der Heizeinrichtung aufgeheizt und bei Abschaltung der
Heizeinrichtung von der Stromzufuhr ebenfalls von der Stromzufuhr getrennt. Dadurch
wird eine thermische Rückführung erzielt und die Wärmeträgheit der Überwachungsanordnung
verringert. Jedoch ist es damit infolge der gemeinsamen An- und Abschaltung von
Heizeinrichtung und Heizwicklung nicht möglich, eine Fernverstellung des Sollwertes,
bei dem jeweils die Abschaltung erfolgen soll, unabhängig von dem jeweiligen Zustand
der Heizeinrichtung vorzunehmen.
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Sodann ist eine Einrichtung zur Temperaturregelung von elektrischen
Heizeinrichtungen bekannt, bei der einem der Heizeinrichtung zugeordneten, fest
eingestellten Thermostaten eine Heizwicklung zugeordnet ist, deren Aufheiztemperatur
sich mit Hilfe eines vorgeschalteten veränderlichen Widerstandes in gewissen Grenzen
verstellen I'äßt. Damit ist es jedoch nur möglich, eine Verstellung des Sollwertes
der überwachten Heizeinrichtung vorzunehmen, während zusätzliche Verstellmöglichkeiten
fehlen.
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Zum Stand der Technik gehört ferner 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. Dabei ist im einzelnen für Heizungsanlagen in ausgedehnten Räumen mit
unterschiedlichen Wärmeanforderungen ein Außentemperaturmesser vorgesehen, dessen
Meßwert in seinem Einfluß auf die Folgeregler für diese gemeinsam oder einzeln von
einer Stelle aus beliebig veränderbar ist. Mit dieser Temperaturregeleinrichtung
wird jedoch nicht die Aufladeleistung der Heizeinrichtung einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung
bestimmt.
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Schließlich ist eine Vorrichtung zur Vorgabe eines Sollwertes eines
Wärmegerätes von einem entfernten Ort aus bekannt. Zu diesem Zweck reicht im einzelnen
ein nicht einstellbarer Festwertthermostat, dessen Temperaturfühler mit einer Heizwicklung
umgeben ist, in einen Heizkessel hinein. Die Heizwicklung steht über einen getrennten
Widerstand, der einstellbar ist, mit einer Spannungsquelle in Verbindung. Mit dieser
Vorrichtung läßt sich also nur ein Sollwert eines einzigen Wärmegerätes beeinflussen.
Eine zentrale Einstellung für mehrere Geräte gleichzeitig unter Berücksichtigung
individueller Bedürfnisse in der Temperierung einzelner Räume ist nicht möglich.
Die Schwierigkeit, ein Aufschaukeln der Temperatur von Wärmespeieheröfen mit unterschiedlicher
Vorgabe in einer Anlage über mehrere Heizperioden zu vermeiden, wird nicht berührt.
Auch sind durch die zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung keine Maßnahmen
bekannt, die bei dem Einsatz von Thermostaten mit einer Heizwicklung in Wärmespeicheröfen
getroffen werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Fernsteuerung
der Aufladung mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung so auszubilden,
daß die Heizleistung nicht nur unmittelbar und in fester Zuordnung zur Heizeinrichtung
eingestellt werden kann, sondern daß zusätzlich eine Verstellung der Heizleistung
von einer zentralen Stelle aus und bei einer Anlage mit mehreren Heizeinrichtungen
für alle zu der Anlage gehörenden Heizeinrichtungen gemeinsam vorgenommen werden
kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich eine Anordnung zur Fernsteuerung
der Aufladung mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung nach der
eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch aus, daß eine in an sich bekannter
Weise von einer zentralen Stelle aus einstellbare Einrichtung zur Abgabe eines zusätzlichen,
von dem Zustand der Heizeinrichtung unabhängigen und der ersten Sollwert-Komponente
überlagerten weiteren Sollwert-Komponente vorgesehen ist.
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Diese Art der Überlagerung zweier Sollwert-Komponenten zu einem mit
dem Istwert zu vergleichenden Sollwert ermöglicht es, daß die Heizleistung der Heizeinrichtung
mittels der ersten Sollwert-Komponente etwa entsprechend den örtlichen Gegebenheiten,
dem individuellen Wärmebedarf usw., sowie gleichzeitig mittels der zweiten Sollwert-Komponente
in Abhängigkeit von weiteren Faktoren, wie der Tageszeit, Außentemperatur u. dgl.,
eingestellt
werden kann. Dadurch wird erreicht, daß in Räumen, in
denen die Vorgabe über einen Einstellknopf am Thermostaten infolge geringen Wärmebedürfnisses
zurückgestellt worden ist, im Wärmespeichergerät keine Aufschaukelung der Wärmemenge
bei Aufheizung im nächsten Intervall erfolgen kann. Mit diesem Lösungsgedanken ist
insbesondere auch der Vorteil verbunden, daß von der zentralen Stelle aus zu jeder
einzelnen Speicher-Heizeinrichtung der Gesamtanlage jeweils nur ein einziges Leitungselement,
d. h. ein einziger Draht, geführt zu werden braucht, um die Heizleistung der einzelnen
Geräte auf unabhängig von dem jeweiligen Standort des Gerätes zeitlich sich ändernde
Einflußgrößen abzustimmen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung
gekennzeichnet durch einen den Temperaturfühler beeinflussenden elektrischen Heizwiderstand,
der an eine von dem Zustand der Heizeinrichtung unabhängige elektrische Spannungsquelle
angeschlossen ist, die von einer außerhalb der Heizeinrichtung liegenden zentralen
Stelle aus zwischen einem Minimal- und Maximalwert entsprechend einer von dem Zustand
der Heizeinrichtung ebenfalls unabhängigen, die gewünschte zweite Sollwert-Komponente
repräsentierenden Größe verstellbar ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, daß das überwachungsorgan für die Zu- und
Abschaltung der Heizelemente ein Thermostat ist, der mehrere Schaltstufen aufweist,
deren Schaltpunkte mittels eines Handgriffs verstellbar sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die
Anordnung gekennzeichnet durch ein eine Mehrzahl von Kontakten zur stufenweisen
Zu- bzw. Abschaltung von einzelnen Abschnitten der Heizelemente aufweisendes zweites
überwachungsorgan, das einen außerhalb des Einflußbereichs der Heizeinrichtung angeordneten
Temperaturfühler hat, bei dessen Erwärmung (bzw. Abkühlung) die Heizleistung der
Heizelemente mittels des zweiten Überwachungsorgans abnimmt (bzw. zunimmt), und
dadurch, daß sich in wärmebeeinflussender Nachbarschaft des Wärmefühlers ein zweiter
Heizwiderstand befindet, der an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen ist,
die von einer außerhalb der Heizeinrichtung liegenden zentralen Stelle aus zwischen
einem Minimal- und einem Maximalwert verstellbar ist.
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An Stelle eines Thermostaten mit mehreren Schaltstufen als Überwachungsorgan
mit dem im Einflußbereich der Heizeinrichtung angeordneten Temperaturfühler kann
besonders zweckmäßigerweise ein nicht einstellbares Überwachungsorgan eingesetzt
werden, wenn der Widerstandswert des ihn beheizenden Heizwiderstandes veränderbar
ist. Dabei kann also auf einstellbare Kontakte des überwachungsorgans und sogar
auf einen getrennten Einstellwiderstand, der in dem Stromkreis des Heizwiderstandes
angeordnet ist, verzichtet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend
an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Darin
zeigt F i g. 1 eine schematische, nach Art eines Schaltbildes gehaltene Darstellung
der zentralen Stellvorrichtung und in Verbindung damit eine elektrische Wärmespeicher-Heizeinrichtung,
F i g. 2 ein Diagramm, bei dem die Temperatur des Wärmespeichers über die Leistung
des Widerstandes zur Beeinflussung des Überwachungsorgans für die Temperatur des
Wärmespeichers aufgetragen ist, F i g. 3 eine Darstellung entsprechend F i g. 1,
jedoch mit einem zusätzlichen Stufenthermostat außerhalb des Einflußbereichs der
Heizeinrichtung.
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Eine Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung einer elektrischen
Wärmespeicher-Heizeinrichtung weist entsprechend F i g. 1 der Zeichnung einen an
zentraler Stelle in Stufen oder stufenlos verstellbaren Transformator 12 oder Widerstand
auf, der das Abgreifen verschiedener Spannungen gestattet, sowie einen Aufladethermostaten
5 in dem zu steuernden elektrischen Speicherofen 4, wobei an einem Temperaturfühler
6 des Aufladethermostaten 5 ein dessen Form angepaßter Heizwiderstand 6a angebracht
ist. Die Sekundärseite des Transformators 12 ist über einen Leiter 11 mit
dem Heizwiderstand 6 a verbunden. Der Temperaturfühler 6 des Aufladethermostaten
befindet sich in einer Wärmedämmschicht 3 in einem gewissen Abstand vom Speicherkern
1 des Ofens 4 und mißt damit eine Temperatur, die zwar niedriger als die Temperatur
des Speicherkerns 1, jedoch ihr proportional ist. Die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten
5 wird so eingestellt, daß die Stromzufuhr zu Heizwiderständen 2 im Speicherkern
1 unterbrochen wird, sobald der Speicherkern die höchste zulässige Betriebstemperatur
erreicht und damit die größte mögliche Wärmemenge gespeichert hat. Die Widerstände
2 sind bei 10 an das Netz angeschlossen; die Anschlüsse und der Schalterteil
des Thermostaten 5 befinden sich in einem Raum 9 des Ofens 4, der außerhalb der
Wärmedämmschicht 3 liegt.
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Soll der Speicherkern 1 auf eine niedrigere Temperatur aufgeheizt
werden, weil es infolge geringeren Wärmebedarfs des zu beheizenden Raumes genügt,
wenn im Speicherkern 1 weniger Wärme gespeichert wird, dann erhält der Widerstand
6a, der am Temperaturfühler 6 angebracht ist, Spannung. Der Temperaturfühler 6 wird
hierdurch zusätzlich erwärmt, so daß der Aufladethermostat 5 die Stromzufuhr zu
den Heizwiderständen 2 im Speicherkern 1 unterbricht, noch ehe die höchste zulässige
Temperatur im Speicherkern erreicht ist.
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Durch Verändern der am Widerstand 6 a anstehenden Spannung mittels
des Regeltransformators oder Widerstandes 12 kann die Leistung des Widerstandes
6a und damit die Temperatur, auf die der Speicherkern 1 aufgeheizt wird, verändert
werden. F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit der Temperatur des Speicherkerns ?2sp von
der Leistung des Widerstandes Pz. Es ist zu erkennen, daß sich die Temperatur des
Speicherkerns l durch Verstellen der Leistung des Widerstandes 6a praktisch stufenlos
zwischen der höchsten zulässigen Temperatur des Speicherkerns t9spmax und der Temperatur
des Speicherkerns, die der Raumtemperatur iü sp R entspricht, einstellen
läßt (Kurven a bis c). Bei genügend hoher Heizleistung des Widerstandes 6 a ist
die Stromzufuhr zu den Heizwiderständen 2 dauernd unterbrochen, d. h., die Aufladung
ist abgeschaltet.
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An dem Aufladethermostaten 5 jedes Speicherofens der Gesamtanlage
kann von Hand die höchstzulässige Abschalttemperatur eingestellt, z. B. verringert
werden. Dadurch verschiebt sich die gesamte Abschaltkurve des Aufladethermostaten
zu niedrigeren
Werten. Trotz zentraler Steuerung einer Vielzahl
von elektrischen Speicheröfen läßt sich also an den Öfen, die stets etwas schwächer
aufgeheizt werden sollen, eine individuelle Aufladung vornehmen.
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Wird vor den Widerstand 6 a ein Vorwiderstand geschaltet, dann erhöht
sich die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten 5, siehe Kurve d.
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Die Temperatur, auf die die Speicherkerne l aufgeheizt werden, kann
also zentral eingestellt werden. Ein Aufschaukeln der Temperatur der Speicherkerne
von Rufladung zu Rufladung ist damit vermieden. Allerdings liegt der Beginn der
Rufladung stets zu Beginn der gewünschten Aufladezeit, z. B. Niedertarifzeit, so
daß der Aufladevorgang bei Teilaufladung schon mehr oder weniger lange vor dem Ende
der Niedertarifzeit abgeschlossen ist, was vorzeitige Wärmeverluste zur Folge haben
kann. Um dies zu verhindern, kann ein Zeitwerk mit der Stellvorrichtung 12 verbunden
werden, so daß die Speicheröfen bei Teilaufladung erst eine gewisse Zeit nach dem
Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltet werden.
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Vorteilhafter ist es, wenn in die elektrischen Speicheröfen 4 zusätzlich
ein Stufenthermostat 7 (F i g. 3) eingebaut wird, dessen Temperaturfühler 8 außerhalb
der Wärmedämmschicht 3 des elektrischen Speicherofens 4 angeordnet ist. An dem Temperaturfühler
8 befindet sich ein dessen Form angepaßter Heizwiderstand 8 a. Der Stufenthermostat
7 hat mehrere Kontakte, die je nach der am Temperaturfühler 8 erzeugten Temperatur
öffnen. Bei nicht aufgeheiztem Widerstand 8 a sind alle Kontakte geschlossen, bei
voll aufgeheiztem alle geöffnet. Besitzt der Stufenthermostat z. B. drei Kontakte,
dann öffnet der erste Kontakt bei einer Rufheizung des Widerstandes 8 a mit
etwa einem Drittel seiner vollen Leistung, der zweite Kontakt, wenn der Widerstand
8 a mit etwa zwei Dritteln seiner vollen Leistung aufgeheizt wird, und der dritte
Kontakt, wenn der Widerstand 8 a mit seiner vollen Leistung aufgeheizt wird.
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Im gleichen Maße wie die Kontakte des Stufenthermostaten 7 öffnen,
wird somit die Leistung der Widerstände 2 stufenweise verringert; gleichzeitig
wird durch den Aufladethermostat 5 die Temperatur, auf die der Speicherkern 1 aufgeheizt
wird, reduziert.
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An dem Stufenthermostat 7 läßt sich diejenige Temperatur und damit
die Heizleistung des Widerstandes 8 a einstellen, bei der alle Kontakte öffnen.
Dies kann dadurch geschehen, daß entweder der Ohmwert des Widerstandes 8 verändert
oder die mechanische Vorspannung der Schnappkontakte im Stufenthermostat 7 verstellt
wird. Die einzelnen elektrischen Speicheröfen einer Anlage können somit trotz zentraler
Steuerung unterschiedlich stark eingestellt werden.
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Manchmal ist es erwünscht, daß, unabhängig von der Temperatur, auf
die die Speicherkerne aufgeheizt werden sollen, je nach der Uhrzeit-w"alirend des
Aufheizintervalls verschiedene Heizleistungen eingestellt werden können. In diesem
Fall müssen die Widerstände 6a und 8a durch je eine Stellvorrichtung entsprechend
12 gesteuert werden.
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Die gleiche Wirkung, die eintritt, wenn der Stufenthermostat 7 mit
beheiztem Temperaturfühler 8 bei steigender Leistung des Widerstandes 8 a stufenweise
die Leistungskontakte öffnet, kann erzielt werden, wenn mit steigender Leistung
des Widerstandes 8 a die Kontakte stufenweise schließen. Außerdem ist es
möglich, durch die stufenweise schließenden Kontakte den Widerstand 6a stufenweise
ein- oder auszuschalten, so daß im gleichen Maße, wie die Heizleistung verändert
wird, auch die Abschalttemperatur des Aufladethermostaten 5 sich ändert.