DE1299090C2

DE1299090C2 - Anordnung zur fernsteuerung der aufladung mindestens einer elektrischen waermespeicher-heizeinrichtung

Info

Publication number: DE1299090C2
Application number: DE1963K0051120
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-10-18
Filing date: 1963-10-18
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE1299090B

Description

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.

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.

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.

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 energiewinschaftlich ungünstig ist, oder sie erfordern einen großen Tnstallationsaufwand.

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. Jedcch ist es damit infolge der ucmeip.samen An- und Abschaltung von Heizeinrichtung und Heizwicklung nicht möglich, eine Feinverstellung des Sollwertes, bei dem jeweils die Abschal- *» tun ρ erfolgen soll, unabhängig von dem jeweiligen Zustand der Heizeinrichtung vorzunehnen.

Sodann ist eine Einrichtung zur Temperaturregelung von elektrischen Heizeinrichtungen bekannt, bei •.1er einem der Heizeinrichtung zugeordneten, fest eingestellten Thermostaten eine Heizwicklung zugeordnet ist, deren Aufheiztemperatur sich mit Hilfe eines vorgeschalteten veränderlichen Widerstandes in gewissen Grenzen verstellen läßt. Damit ist es jedoch nur möglich, eine Verstellung des Sollwertes der überwachten Heizeinrichtung vorzunehmen, während zusätzliche Verstellmöglichkeiten fehlen.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine selbsttätige Temperaturregeleinrichtung für Sammelheizungsanlagen mit von der Temperatur in den zu beheizenden Räumen beeinflußten Folgereglem, die auf Regelimpulse in Abhängigkeit von einem Außentemperpturmesser 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.

Schließlich ist eine Vorrichtung zur Vorgabe eines Sollwertes eines Wärmegerätes von einem entfernten Ort ars bekannt. Zu diesem Zweck reicht im einzelnen ein nicht einstellbarer Festwertthennostat, 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, te Die Schwierigkeit, ein Aufschaukeln der Temperatur von Wärmespeicheröfen mit unterschiedlicher Vorgabe in einer Anlage Über mehrere Heizperioden zu vermeiden, wird nicht berührt. Auch sind durch die zürn Stand der Technik gehörende Vorrichtung keine 6s Maßnahmen bekannt, die bei dem Einsatz von Thermostaten mit einer Hetzwicklung in Wärmespeicheröfen getroffen werden müssen.

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.

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 vorger-hen ist.

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 Raumthermostaten infolge geringen Wärmebedürfnisses zurückgestellt worden ist, im Wärmespeichergerät keine Aufschaukelung der Wärmemenge bei Aufheizung, ausgehend von der Restwärmemenge der vorangehenden Wärmeabgabe, 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.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung gekennzeichnet durch einen den Temperaturfühler beeinflussenden elek trischen Heizwiderstand, der an eine von dem Zu stand der Heizeinrichtung unabhängige elektrisch Spannungsquelle angeschlossen ist, die von eine: außerhalb der Heizeinrichtung liegenden zentrater Stelle aus zwischen einem Minimal- und Maximalwcr entsprechend einer von dem Zustand der Heizein richtung ebenfalls unabhängigen, die gewünschti zweite Sollwert-Komponente repräsentierenden Größi verstellbar ist.

Ferner ist es vorteilhaft, daß das Übcrwachungs organ für die Zu- und Abschaltung der Heizelement ein Aufladethermostat ist, der mehrere Schaltstufe aufweist, leren Schaltpunkte mittels eines Handgriff verstellbar .«und.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung de Erfindung ist die Anordnung gekennzeichnet durc ein eine Mehrzahl von Kontakten zur stufenweise Zu- bzw. Abschaltung von einzelnen Abschnitten d< Heizelemente aufweisendes zweites Überwachung

organ, das einen außerhalb des Einflußbereichs der Heizeinrichtung angeordneten Temperaturfühler hat, bei dessen Erwärmung (bzw. Abkühlung) die Heizleistung der Heizelemente mittels des zweiten Überwacliungsorgans abnimmt (bzw. zunimmt), und dadurch, daß sich in wärmebeeinflussender Nachbarschaft des Wärmefühlers ein zweiter Heizwiderstand befindet, der an eine elektrische Spannungsquellc angeschlossen ist, die von einer außerhalb der Heizeinrichtung liegenden zentralen Stelle aus zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert verstellbar ist.

An Stelle eines Aufladethermostaten 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.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher 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,

Fig. 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,

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, jedoch mit einem zusätzlichen Stufenthermostat außerhalb des Einflußbereichs der Heizeinrichtung.

Eine Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung weist entsprechend Fig. 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 6 a 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 det Ofens 4, der außerhalb der Wärmedämmschicht 3 liegt.

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 6σ, 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.

Durch Verändern der am Widerstand 6« anstchenden Spannung mittels des Regeltransformators oder Widerstandes 12 kann die Leistung des Widerstandes 6 a und damit die Temperatur, auf die der Speicherkern 1 aufgeheizt wird, verändert werden. Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Temperatur des Speicherkerns ftsp von der Leistung des Widerstandes Pz. Es ist zu erkennen, daß sich die Temperatur des Speicherkerns 1 durch Verstellen der Leistung des Widerstandes 6 a praktisch stufenlos zwischen der höchsten zulässigen Temperatur des Speicher-

ao kerns flspmax und der Temperatur des Speicherkerns, die der Raumtemperatur β sp R entspricht, einstellen läßt (Kurven α bis c). Bei genügend hoher Heizleistung des Widerstandes 6a ist die Stromzufuhr zu den Heizwiderständen 2 dauernd unterbrochen.

as d. h . die Aufladung ist abgeschaltet.

An dem Aufladethermostaten 5 jedes Speicherofens der Gesamtanlage kann von Hand die höchstzulässige Abschalttemperatur eingestellt, z. B. verringert werden. Dadurch verschiebt räch die gesamte Abschaltkurve des Aufladethermostaten zu niedrigeren Werten. Trotz zentraler Steuerung einer Vielzahl von elektrischen Speicherofen läßt sich also an den öfen, die stets etwas schwächer aufgeheizt werden sollen, eine individuelle Aufladung vornehmen.

Wird vor den Widerstand 6a ein Vorwiderstand geschaltet, dann erhöht sich die Abschalttcmpcratur des Aufladethermostaten 5, siehe Kurve d.

Die Temperatur, auf die die Speicherkerne 1 aufgeheizt werden, kann also zentral eingestellt werden.

Ein Aufschaukeln der Temperatur der Speicherkerne von Aufladung zu Aufladung ist damit vermieden. Allerdings liegt der Beginn der Aufladung stets zu Beginn der gewünschten Aufladezeit, z. B. Niedertarifzeit, so daß der Aufladevorgang bei Teilaufladung schon mehr oder weniger lange vor dem Ende dei 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 Spei-

cheröfen bei Teilaufladung erst eine gewisse Zeil nach dem Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltet werden.

Vorteilhafter ist es, wenn in die elektrischen Speicherofen 4 zusätzlich ein Stufenthermostat 7 (Fig. 3) eingebaut wird, dessen Temperaturfühler8 außerhalb der Wärmedämmschicht 3 des elektrischen Speicherofens 4 angeordnet ist. An dem Temperaturfühler 8 befindet sich ein dessen Form angepaßtei Heizwiderstand 8 a. Der Stufenthermostat 7 hat meh j rere Kontakte, die je nach der am Temperaturfühler ί

' erzeugten Temperatur öffnen. Bei nicht aufgeheizten

!WiderstandBa sind alle Kontakte geschlossen, bc

voll aufgeheiztem alle geöffnet Besitzt der Stufen thermostat z. B. drei Kontakte, dann öffnet der erst«

«j Kontakt bei einer Aufheizung des Widerstandes ti mit etwa einem Drittel seiner vollen Leistung, de zweite Kontakt, wenn der Widerstand 8 α mit etw: zwei Dritteln seiner vollen Leistung aufgeheizt wird

und der dritte Kontakt, wenn der Widerstand 8 λ mit seiner vollen Leistung aufgeheizt wird.

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 UiR der Speicherkern 1 aufgeheizt wird, reduziert.

An dem Stufenthermostat 7 läßt sich diejenige Temperatur und damit die Heizleistung des Widerstandes 8ο 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 Stufentherttiostat 7 verstellt wird. Die einzelnen elektrischen Speicherofen einer Anlage können somit trotz zentraler Steuerung unterschiedlich stark eingestellt werden.

Manchmal ist es erwünscht, daß, unabhängig von der Temperatur, auf die die Speicherkerne aufgeheizt werden sollen, je nach der Uhrzeit während des Auf- ao heizintervalls verschiedene Heizleistungen eingestellt werden können. In diesem Fall müssen die Widerstände 6a und 8« durch je eine Stellvorrichtung entsprechend 12 gesteuert werden.

Die gleiche Wirkung, die eintritt, wenn der Stufcnthcrmostat 7 mit beheiztem Temperaturfühlers bei steigender Leistung des Widerstandes 8a 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 Abschalttemperatui des Aufladethermostaten S sich ändert.

Patentschutz wird nur begehrt je weils für die Gesamtheit der Merkmal« eines jeden Anspruchs, also ein schließlich seiner Rückbeziehung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 651/371

Claims

Patentansprüche:

1. 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, ¹S dadurch gekennzeichnet, daß eine in an sich bekannter Weise von einer zentralen Stelle aus einstellbare Einrichtung (6 a, 11, 12) zur Abgabe einer zusätzlichen, von dem Zustand der Heizeinrichtung (4) unabhängigen und der ersten ^ao Sollwert-Komponente überlagerten weiteren Sollwert-Komponente vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen den Temperaturfühler (6) beeinflussenden elektrischen Heijwiderstand (6 a), der ^a5 an eine von dem Zustand der Heizeinrichtung (4) unabhängige elektrische Spannungsquelle angeschlossen ist, die von einer außerhalb der Heizeinrichtung'4) liegenden zentralen Stelle aus zwischen einem Minimal- und Maximalwert entsprechend einer von dem Zustand der Heizeinrichtung (4) ebenfalls, unabhängigen, die gewünschte zweite Sollwert-Komponente repräsentierenden Größe verstellbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan auf verschieden große erste Sollwert-Komponenten einstellbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1. bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- *° widerstand (6 a) sich in unmittelbarer, wärmebeeinflussender Nachbarschaft des Temperaturfühlers (6) befindet.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- *5 widerstand (6 a) in seiner Form dem Temperaturfühler (6) angepaßt ist und diesen umgibt.

6. Anordnung nach einem cer Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (6) in der Wärmedämmschicht (3) des jeweiligen Speicherheizgerätes (4) angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan für die Zu- und Abschaltung der Heizelemente (2) ein Aufladethermostat (5) ist, der mehrere Schaltstufen aufweist, deren Schaltpunkte mittels eines Handgriffs verstellbar sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein eine Mehrzahl von Kontakten zur stufenweisen Zu- bzw. Ab-: schaltung von einzelnen Abschnitten der Heizelemente (2) aufweisendes zweites Überwachungsorgan (7), das einen außerhalb dtt Einflußbereichs der Heizeinrichtung (4) angeordneten _β Temperaturfühler (8) hat, bei dessen Erwärmung (bzw. Abkühlung) die Heizleistung der Heizelemente (2) mittels des zweiten Überwachungorgans abnimmt (bzw. zunimmt), und dadurch, daß sich in wärmebeeinflussender Nachbarschaft des Wärmefühlers (8) ein zweiter Heizwiderstand (8 a) befindet, der an eine elektrische Spannungsquelle (12) angeschlossen ist, die vcn einer außerhalb der Heizeinrichtung (4) liegenden zentralen Stelle aus zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert verstellbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Heizwiderstand (8 a) an dieselbe Spannungsquelle (12) wie der erste Heizwiderstand (6 a) angeschlossen ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der 'Widerstandswert des ersten und/oder zweiten Heizwiderstandes (6 a, 8 a) veränderbar ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daD die jeweils ersten Enden des Heizwiderstandes (6 a) und der unabhängigen Spannungsquelle über ein zur Aufladung der Heizeinrichtung (4) dienendes Leitungssystem, die zweiten Enden des Heizwiderstandes (6 a) und der unabhängigen Spannungsquelle dagegen über einen Einzelleiter (11) miteinander verbunden sind.