DE1903696C3 - Temperatursteuereinrichtung für ein Raumheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperatursteuereinrichtung für ein Raumheizgerät, insbesondere für einen Wärmejpel-eherofen, die den Heizstrom in einem bestimmten Heizintervall in Abhängigkeit von einer auswählbaren Größe mit entsprechend veränderbarem llmp'Ulsverhältnis taktet, mit einer fremdbeheizbaren, von der Temperatur des Raumheizgerätes unabhängigen temperaturgesteuerten Schalteinrichtung, die in den Heizstromkreis geschaltet und mit einer Steuerleistung iFremdbeheizbar ist.

Bei einer derartigen bekannten Steuereinrichtung ist auf eine in 24 Stunden eine Umdrehung ausführende Welle eines Laufwerkes eine Schablone aufgesetzt, die über einen dem vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen vorbestimmten Heizintervall entsprechenden Drehbereich mit mehreren aufeinanderfolgenden gleichartig ausgebildeten Nocken versehen ist.

Dieser Schablone ist ein Schalter zugeordnet, dessen Einschaltdauer durch Verändern der Eingrifftiefe in die Nocken veränderbar ist, so daß ein nachgeschalteter Wärmespeicherofen im Heizintervall mehrmals an Spannung gelegt wird. Die Veränderung der Eingrifftiefe des Schalters in den Nocken kann dabei von Hand in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder durch ein automatisch arbeitendes Gerät erfolgen. Nachteilig ist dabei, daß die mögliche Heizzeit auf einen bestimmten Zeitabschnitt festgelegt ist und der mechanische Aufwand für die Einstellung und Steuerung des Schalters mit der Schablone relativ hoch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Temperatursteuereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Einschaltdauer bzw. das Taktverhältnis mit einfachen elektrischen Mitteln frei einstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß dei Erfindung darin, daß die Schalteinrichtung in an siel bekannter Weise durch einen Teil der für di< Fremdbeheizung erforderlichen Steuerleistung derar vorheizbar ist, daß sie den Heizstromkreis noch nich unterbricht, daß der andere, den Schaltvorgani bewirkende Teil der Steuerleistung unabhängig um einstellbar ist und daß lediglich der die Schalteinrich tung vorheizende Teil der Steuerleistung beim Unter brechen des Heizsstromkreises abgeschaltet wird.

Dadurch wird erreicht, daß eine Änderung de Taktverhältnisses und des Heizintervalls beliebi einstellbar bzw. lediglich durch Ändern der Steuei

leisung möglich ist. Die Schalteinrichtung kann dabei aus einem Bimetallschalter bestehen, dem über einen Widerstand beispielsweise eine konstante Steuerleistung und über einen weiteren Widerstand eine von der Außentemperatur abhängige Steuerleistung zugeführt wird.

Ausftthrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Schaltzeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 bis 3 verschiedene Schaltungsmöglichkeiten für die Steuerung der temperaturgesteuerten Schalteinrichtung und

F i g. 4 und 5 Schaltungen zur Schnellaufheizung von Raumheizgeräten nach Freigäbe der Versorgungsspannung für die Raumheizgeräte.

Ein Heizkörper 1 eines Raumheizgerätes 2, z. B. eines Wärmespeicherofens, ist über die Kontakte eines Schützes 3 vorzugsweise in den von den Elektrizitätsversorgungsunternehmen bestimmten Zeiten mit verbilligtem Stromtarif einschaltbar. Dem Raumheizgerät 2 ist eine fremdbeheizbare, temperaturgesteuerte Schalteinrichtung 4 (innerhalb einer strichpunktierten Linie dargestellt) beigeordnet, mittels der der Strom für das Heizelement 1 in Abhängigkeit von einer z. B. durch die Außentemperatur bestimmten Steuerspannung getaktet, d. h. periodisch ein- und ausgeschaltet werden kann. Dadurch wird das Raumheizgerät 2 lediglich auf eine der jeweiligen Außentemperatur entsprechende Temperatur aufgeheizt.

Gemäß Fig. 1 besteht die temperaturgesteuerte jo Schalteinrichtung aus einem bimetallbetätigten Schalter 5, der mit einem in Serie liegenden Vorheizwiderstand 6 in den Stromkreis des Heizelementes 1 geschaltet ist. Außerdem ist ein Steuerwiderstand 7 vorgesehen, zu dem ein einstellbarer Widerstand 8 in Serie liegt. Die Widerstände 7 und 8 sind dabei an die Steuerspannung angeschlossen. Der Schalter 5 ist im unbeheizten Zustand geschlossen, so daß nach dem Einschalten des Heizelementes 1 durch das Schütz 3 ein Heizstrom fließt, der eine Erwärmung des Vorheizwiderstandes 6 bewirkt. Diese Heizleistung reicht allein jedoch nicht aus, um den Schalter 5 zu öffnen, so daß das Heizelement 1 ständig an Spannung liegt, wenn der bimetallbetätigte Schalter 5 lediglich durch den Vorheizwiderstand mit Wärmeenergie beaufschlagt wird. In diesem Fall ist die Steuerspannung gleich 0, was z. B. der niedrigsten noch zu erfassenden Außentemperatur entspricht. Erreicht die Steuerspannung bei der niedrigsten zu erfassenden Temperatur nicht den Wert 0, dann ist es auch möglich, den dadurch erzeugten Wärmeanteil durch eine Verkleinerung der vom Vorheizwiderstand 6 erzeugten Wärmeenergie auszugleichen. Erhöht sich mit steigender Außentemperatur die Steuerspannung, dann wird auch am Steuerwiderstand 7 eine höhere Wärmemenge erzeugt, so daß dann der bimetallgesteuerte Schalter 5 öffnet und den Stromkreis für das Heizelement 1 unterbricht. Dadurch kühlt jedoch der Vorheizwiderstand 6 ab, so daß nach einer gewissen durch die Wärmeträgheit bestimmten Zeit der Schalter 5 wieder einschaltet. )e höher dann die Steuerspannung und damit die Steuerleistung am Steuerwiderstand 7 ist, um so kürzer ist die Zeit, die der Vorheizwiderstand 6 nach dem Einschalten des Schalters 5 braucht, um das Bimetall oder ein anderes Ausdehnungselement so weit zu erwärmen, daß der Schalter 5 öffnet. Mit dem einstellbaren Widerstand 8 kann eine Korrektur der Steuerspannung vorgenommen werden, oder bei Anschluß einer konstanten Spannung eine Regelung von Hand durchgeführt werden.

Um zu vermeiden, daß zu Beginn einer Freigabezeit mit verbilligtem Stromtarif beim Schließen der Kpntakte des Schützes 3 in gleicher Weise aufgebaute parallelgeschaltete Raumheizgeräte gleichzeitig einschalten, ist gemäß F i g. 2 lediglich der Schalter 5 in den Heizstromkreis des Heizelementes eingeschaltet, wäh rend der Vorheizwiderstand 6 über eine mechanisch mit dem Schalter 5 gekoppelten Hilfskontakt 9 an eine ständig vorhandene Hilfsspannung, vorzugsweise das normale Lichtnetz angeschaltet ist. Bei dieser Anord nung taktet der Schalter 5 mit dem Hilfskontakt 9 auch in den Sperrzeiten, in denen die Kontakte des Schützes 3 nicht geschlossen sind. Die Wahrscheinlichkeit, daß die Schalter 5 aller parallel geschalteter Raumheizgeräte beim Wiedereinschalten des Schützes 3 geschlossen sind, ist sehr gering, so daß das Elektrizitätsversorgungsunternehmeri zu Beginn der Freigabezeit mit verbilligtem Strorritarif auch nicht mit der Summenleistung aller Raumheizgeräte belastet wird.

1st bei dem Raumheizgerät eine Hilfsspannung für den Vorheizwiderstand 6 nicht vorhanden, dann ist es auch möglich, den Vorheizwiderstand zur Erzeugung der, Steuerleistungsanteils für die Vorheizung der Schalteinrichtung gemäß F i g. 3 über den Hilfskontakt 9 an die Steuerspannung anzuschließen, wodurch allerdings eine erhöhte Steuerspannungsleistung in Abhängigkeit von einer Außentemperatur gesteuert werden muß.

Die Fremdbeheizung der Schalteinrichtung mit zwei Teilleistungen hat den Vorteil, daß bei einer der höchsten zu erfassenden Außentemperatur entsprechenden Steuerspannung der Steuerwiderstand 7 zusammen mit dem einstellbaren Widerstand 8 so ausgelegt werden kann, daß sich der Schalter 5 und gegebenenfalls der Hilfskontakt 9 ständig in Ausschaltstellung befinden. Darüber hinaus kann bei Ausführungen gemäß den Fig. 1 und 2 ein Teil der für die Steuerung der Schalteinrichtung notwendigen Steuerleistung einer konstanten Stromquelle entnommen werden, so daß lediglich ein die Taktfolge bestimmender Steuerleistungsanteil in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuert zu werden braucht. Die Raumheizgeräte 2 sind dabei vorzugsweise als Wärmespeicheröfen der Bauart I, d.h. ohne belüfteten Kern, ausgeführt und gegebenenfalls mit einem zusätzlichen, außerhalb des Speicherkerns angeordneten Heizelement versehen, das auch während der Aufheizung des Speicherkerns eingeschaltet und über einen Raumthermostat schaltbar ist.

Ist das Raumheizgerät 2 als Wärmespeicherofen ohne gleichzeitig einschaltbaren Zusatzheizkörper ausgebildet und während der Sperrzeit weitergehend abgekühlt dann erfolgt nach Einschalten des Schützes 3 eine dei Außentemperatur entsprechend getaktete Aufheizung Dadurch kann dem Raumheizgerät 2 zu Anfang de F.inschahperiode auch nur eine verminderte Heizlei stung entnommen werden. Dm dies zu vermeiden, is gemäß Fig.4 im Raumheizgerät 2 ein Thermostat 1' vorgesehen, der einerseits über einen Fühler 11 di Speicherkerntemperatur erfaßt und andererseits durc einen an die Sueuerspannung angeschlossenen Zusau widerstand 12 beheizbar ist. In Abhängigkeit von de Beheizung des Fühlers 11 und des Zusatzwiderstandt 12 wird ein Thermostatkontakt 13 betätigt, durch de über ein Relais 14 die Steuerspannung erst beil F.rreichcn einer der Außentemperatur entsprechende

Temperatur des Speicherkerns die Steuerspannung an eine entsprechend den F i g. 1 bis 3 aufgebaute Schalteinrichtung 4 gelegt wird. Dadurch wird der Strom durch das Heizelement 1 bis zu diesem Zeitpunkt nicht getaktet und der Speicherkern mit voller Leistung aufgeheizt. Nach dem Zuschalten der Steuerspannung zu den Schalteinrichtungen 4 wird dann dem Speicherkern durch Takten eine der Wärmeabgabe bzw. der Außentemperatur entsprechende Leistung durch Takten zugeführt. Parallel zu der Schalteinrichtung 4 können weitere Schalteinrichtungen von anderen Raumheizgeräten angeschaltet werden, die dann ebenfalls zu Anfang der Aufheizperiode mit voller Leistung aufgeladen werden.

Eine Verzögerung des Taktens kann gemäß Fig.5 auch durch eine elektronische Einrichtung erzielt werden. Dazu sind zwei Modellöfen 15 und 16 vorgesehen, die in ihrem Aufheiz- und Abkühlverhalten den übrigen Raumheizgeräten 2 nachgebildet sind. In diesen Modellöfen je ein temperaturabhängiger Widerstand 17 bzw. 18 vorgesehen, die mit zwei weiteren Brückenwiderständen 19 zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet sind. Die an der Brückendiagonale abgegriffene Spannung, wird einem Verstärker 20 zugeführt, mittels dem das Relais 14 zur Ein- und Ausschaltung der außentemperaturabhängigen Steuerspannung für die Schalteinrichtungen 4 angesteuert wird. Der eine Modellofen 15 wird dabei ständig über eine Schalteinrichtung 4 in Abhängigkeit von der Größe der Steuerspannung durch einen Heizwiderstand 20 aufgeheizt, während der Heizwiderstand 21 des Modellofens 16 und parallelliegende Heizelemente 1 der Raumheizgeräte 2 erst nach Einschalten des Schützes 3 während der Freigabezeit mit verbilligtem Stromtarif über je eine Schalteinrichtung 4 einschaltbar sind. Da der Modellofen 16 wie die als Wärmespeicheröfen ausgebildeten Raumheizgeräte 2 während der Sperrzeit abgekühlt ist, steht an der Brückendiagonale eine Spannung an, die über den Verstärker 20 bewirkt, daß das Relais 14 die außentemperaturgesteuerte Steuerspannung zu den Schalteinrichtungen 4 des Modellofens 16 sowie der Raumheizgeräte 2 unterbricht, so daß diese mit voller Leistung beheizt werden. Erst nach Erreichen einer Temperatur im Modellofen 16, die der in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuerten Temperatur im Modellofen 15 entspricht, erreicht die Spannung in der Brückendiagonale einen Wert, der bewirkt, daß das Relais 14 die Steuerspannung auch für die Schalteinrichtung 4 des Modellofens 16 sowie der Raumheizgeräte 2 durchschaltet. Es erfolgt von da an auch für diese Geräte eine Taktung des Heizstromes in Abhängigkeit von der Außentemperatur.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Temperatursteuereinrichtung für ein Raumheizgerät, insbesondere für einen Wärmespeicherofen, die den Heizstromkreis in einem bestimmten Heizintervall in Abhängigkeit von einer auswählbaren Größe mit entsprechend veränderbarem Impulsverhältnis taktet, mit einer fremdbeheizbaren, von der Temperatur des Raumheizgerätes unabhängigen temperaturgesteuerten Schalteinrichtung, die in den Heizstromkreis geschaltet und mit einer Steuerleistung beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (4) in an sich bekannter Weise durch einen Teil der für die Fremdbeheizung erforderlichen Steuerleistung der- i$ art vorheizbar ist, daß sie den Heizstromkreis noch nicht unterbricht, daß der andere, den Schaltvorgang bewirkende Teil der Steuerleistung unabhängig und «instellbar ist und daß lediglich der die Schalteinrich tung (4) vorheizende Teil der Steuerleistung beim Unterbrechen des Heizstromkreises abgeschaltet wird.
2. 2. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturgesteuerte Schalteinrichtung (4) aus einem bimetalibetätigten Schalter (5) besteht, der einerseits durch einen Vorheizwiderstand (6) derart beheizbar ist, daß er noch nicht öffnet und außerdem durch einen an einer in Abhängigkeit von der außentemperaturgesteuerten Spannung liegenden Steuerwiderstand (7) bis zur Schalttemperatur beheizbar ist und daß der Vorheizwiderstand (6) beim öffnen des Schalters (5) stromlos wird.
3. 3. Temperatursteuereinrichtung· nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorheizwiderstand (6) in Serie mit dem Schalter (5) in den Heizstromkreis eingeschaltet ist.
4. 4. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalter (5) ein mechanisch gekuppelter Hilfskontakt (9) beigeordnet ist, der in Serienschaltung mit dem Vorheizwiderstand (6) an eine konstante Hilfsstromquelle angeschaltet ist.
5. 5. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalter (5) ein mechanisch gekuppelter Hilfskontakt (9) beigeordnet ist, der in Serienschaltung mit dem Vorheizwiderstand (6) parallel zum Steuerwiderstand (7) geschaltet ist.
6. 6. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwiderstand (7) der Schalteinrichtung (4) durch einen Thermostaten (10) an die Steuerspannung anschaltbar ist. der von der im Raumheizgerät (2) herrschenden und außerdem von einem an die 5!i abhängig von der Außentemperatur gesteuerten Steuerspannung angeschalteten Zusatzwiderstand (12) erzeugten Temperatur beeinflußbar ist.
7. 7. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (10) einen Thermostatkontakt (13) aufweist, der bei einer konstanten Summe der von einem in das Raumheizgerät ragenden Fühler (11) und dem Zusatzwiderstand (12) erzeugten Auslenkung eines Schaltstückes schaltet.
8. 8. Temperatursteuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Thermostatkontiikt (13) ein Relais (14) geschaltet ist, das mit einem Kontakt die außentemperaturgesteuerte Spannung für die Schalteinrichtung (4) schaltet.

   9, Temperatursteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die volle Steuerleistung beaufschlagte Schalteinrichtung (4) die Beheizung eines ständig an eine Versorgungsspannung angeschlossenen Modellofens (15) steuert, der mit einem temperaturabhängigen Widerstand (17) in Wärmekopplung steht, daß der Widerstand (17) in eine Widerstandsbrückenschaltung (17, 18, 19) gelegt ist, in die ein weiterer temperaturabhängiger Widerstand (18) eines zweiten Modellofens (16) geschaltet ist, daß durch die Spannung in der Brückendiagonale ein Relais (14) steuerbar ist, das die Steuerleistung den Schalteinrichtungen (4) des zweiten Modellofens (16) und parallel dazu geschalteten Raumheizgeräten (2) zuschaltet.