DE19535891A1 - Elektrische Heizzentrale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizzentrale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Übliche Heizungsanlagen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, benötigen sehr viel Raum, der in den entsprechenden Bauten in der Regel sinnvoller nutzbar ist. Insbesondere sind hier die Räume für die Heizanlage selbst und für entsprechende Brennstoffvorräte zu nennen. Vielfach, beispielsweise beim Umbau von Altbauten, steht der hierzu benötigte Platz nicht zur Verfügung. Außerdem ist für eine solche Heizanlage stets eine aufwendige Abgasvorrichtung Vorschrift und auch die Brennstoffbrenner müssen heutzutage bestimmte Auflagen bezüglich ihrer Schadstoffemission erfüllen.

Diese Nachteile entfallen bei elektrischen Heizungssystemen. Eine Warmwasserzentralheizung mit einem elektrischen Heizregister als Heizquelle zum Erwärmen des Wärmeträgermediums Wasser ist beispielsweise mit der DE 28 46 563 bekannt geworden.

Hier wird eine Heizanlage mit einer Umwälzpumpe für das erwärmte Wasser zu einem Heizkörper beschrieben, dessen Rücklauf unmittelbar dem elektrischen Heizregister zugeführt wird. Das elektrische Heizregister besteht aus drei unabhängigen schaltbaren Heizschlangen, die das durchströmende Wasser erwärmen. Die drei Heizschlangen werden über drei Thermostate sukzessive geschaltet, die die Temperatur des Vorlaufs, das heißt des aus dem Heizregister aus strömenden heißen Wassers vor dem Eintritt in entsprechende Heizkörper, messen und bei einer bestimmten Temperaturunterschreitung die jeweilige Heizschlange zuschalten. Jeder Heizschlange wird so eine fest vorgegebene Mindesttemperatur des Wasservorlaufs vorgegeben, bei deren Unterschreitung sie zugeschaltet wird.

Bei stehendem Wasserkreislauf läuft diese Heizzentrale Gefahr, daß durch Wärmeverluste in den Wasserleitungen, die nicht zu vermeiden sind, sich das Wasser des Rücklaufs so weit abkühlt, daß bei Inbetriebnahme des Wasserkreislaufs die niedrigste Mindesttemperatur unterschritten ist. In diesem Fall würden bei einer Heizvorrichtung der genannten Art sämtliche Heizstufen mit voller Leistung gleichzeitig geschaltet. Dies wiederum würde zu einer Überlastung des Stromnetzes durch die hohen Einschaltströme führen.

Daher wird nach dem Stand der Technik die Umwälzpumpe ständig betrieben und ein Bypass zur Umgehung der Heizkörper in den Wasserkreislauf eingebaut, so daß auch bei nicht benötigter Heizung der Wasserkreislauf ständig umgewälzt wird. Um die durch einen solchen Bypass ständig auftretenden Wärmeverluste zu vermindern, wird zusätzlich ein Brauchwasserboiler vorgesehen, der in diesem Bypass beheizt wird. Auch ein solcher Brauchwasserboiler kann jedoch die Verluste durch die Bypassleitung nur so weit absenken, wie tatsächlich Brauchwasser benötigt und dementsprechend beheizt wird. Ohne Brauchwasserentnahme oder bei nur geringer Brauchwasserentnahme wird nach wie vor das Heizwasser bei der hohen Vorlauftemperatur ständig umgewälzt, so daß Energieverluste unvermeidbar sind. Zudem muß die Umwälzpumpe ständig betrieben werden, was zusätzlich den Stromverbrauch erhöht.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine elektrische Heizzentrale vorzuschlagen, die ohne einen solchen Bypass auskommt und dennoch vor zu hohen Einschaltströmen geschützt ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Heizzentrale der einleitenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend werden erfindungsgemäß Mittel zum Schalten und zur Leistungsregelung des Heizelements oder der Heizelemente vorgesehen, die eine Blockiereinrichtung umfassen, mittels der das Einschalten mit der vollen Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung blockiert ist.

Durch eine derartige Regelung ist es möglich, das Heizelement oder die Heizelemente vollständig abzuschalten, sofern kein Heizbedarf vorliegt. Bereits bei laufender Umwälzung unter Einsatz eines Bypasses, wie oben angeführt, wird der Energieverlust reduziert, da auch bei umlaufendem Heizkreislauf das oder die Heizelemente ausgeschaltet werden, wenn kein Heizbedarf vorliegt. Das umgewälzte Heizwasser kann dabei beliebig abkühlen. Beim Einschalten der Heizung wird das oder die Heizelemente stets so zugeschaltet, daß die Leistung langsam hochgefahren wird, so daß keine Überströme auftreten können. Es ist daher sogar möglich, die Umwälzung des Heizmediums abzuschalten.

Vorzugsweise wird daher auch die Umwälzpumpe abschaltbar vorgesehen. In diesem Fall kann die genannte Bypassleitung vollständig entfallen. Dies bedeutet, daß bei Stillstand der Heizung keinerlei Stromverbraucher eingeschaltet sind. Die Energieeinsparung gegenüber einer ständig laufenden Umwälzpumpe ist offensichtlich, da der Betriebsstrom der Pumpe nicht mehr anfällt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Mittel zur Leistungsregelung so ausgeführt, daß die Leistungsaufnahme des Heizelements oder der Heizelemente stufenweise regelbar ist. Eine stufenweise Regelung ist mit weniger Aufwand einzurichten, als eine kontinuierliche. Die einzelnen Leistungsstufen können beispielsweise angefahren werden, wenn bestimmte Schwellwerte der Wassertemperatur, beispielsweise innerhalb des Heizelements oder der Heizelemente unterschritten werden.

Vorzugsweise werden bei einer erfindungsgemäßen Heizzentrale zwei oder mehrere Heizelemente vorgesehen, die vorteilhafterweise bezüglich der Strömung des Heizmediums hintereinander geschaltet werden. Werden mehrere Heizelemente, die beispielsweise Heizspiralen, Heizstäbe oder Heizschlangen sein können, vorgesehen, so besteht die Möglichkeit, die Leistungsregelung durch stufenweises Zuschalten einzelner Heizelemente durchzuführen. Auf diese Weise vereinfachen sich die Mittel zur Leistungsregelung, da diese lediglich verschiedene Schalter aufweisen und ansteuern müssen.

Vorzugsweise wird auch die Pumpe regelbar ausgestaltet. Auf diese Weise ist nicht nur die Heizleistung und damit die Temperatur, sondern auch die maximal abführbare Wärmemenge variierbar.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die Mittel zum Schalten einzelner Heizstufen im wesentlichen mechanisch ausgeführt. Ein solches mechanisches Schaltwerk, die insbesondere mittels eines sogenannten Laufwerkes realisierbar ist, ist preiswert in der Herstellung und äußerst zuverlässig. Ein Laufwerk, das über ein mechanisches Getriebe verschiedene mechanische Schalter betätigt, legt die Reihenfolge der nacheinander zu schaltenden Schalter zwangsweise fest. Eine abweichende Programmfolge ist nicht möglich. Hierdurch wird eine stets sichere Funktion garantiert.

Dieses mechanische Laufwerk wird bevorzugt mittels eines elektrischen Antriebsmotors über eine elektronische Regelungseinheit angesteuert. Diese elektronische Regelungseinheit ist in der Lage, durch einen Soll/Ist-Wert- Vergleich die jeweils notwendige Schaltstufe, d. h. die jeweils notwendige Anzahl der verschiedenen Heizelemente zu bestimmen und über das mechanische Laufwerk zuzuschalten.

Denkbar wäre anstelle der mechanischen Schaltwerks auch eine elektronische Schaltung oder auch andere Ausführungsformen, zum Beispiel in Form von Relais oder sonstigen entsprechend geschalteten Kontaktschaltern. Kontaktschalter sind gegenüber elektronischen Bauelementen gerade bei hoher Leistung mit großen Strömen eine dauerhaft sichere und preiswerte Alternative, die zudem keinerlei Kühlung benötigen.

Vorteilhafterweise wird eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die einen Teil der Leistung extern ansteuerbar zurückschaltet. Dies ist beispielsweise mittels eines Schützes möglich, der vom jeweiligen Energieversorgungsunternehmen gesteuert ein oder mehrere Heizelemente abschalten kann. Auf diese Weise kann das Energieversorgungsunternehmen Einfluß nehmen auf die Stromabnahme und somit in Zeiten hohen Strombedarfs die Heizleistung reduzieren. In Zeitintervallen, in denen die Energieversorgung weniger belastet ist, kann anschließend ebenfalls wieder von Seiten des Energieversorgungs­ unternehmens die volle Leistung wieder zugeschaltet werden.

Vorzugsweise wird auch ein zentraler Sicherungsschalter vorgesehen, der beispielsweise in Form eines Hauptschützes die gesamte Anlage bei Überhitzung, Wassermangel oder ähnlichen Defekten ausschaltet.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird in der erfindungsgemäßen Heizanlage ein Lüftungsventil zur Entlüftung, ein Wassermangelschalter und/oder ein Sicherheitsüberdruckventil vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Lüftungsventil, der Wassermangelschalter und/oder das Sicherheitsüberdruckventil in einer Baueinheit kombiniert werden.

Das Lüftungsventil erlaubt es, den Wasserkreislauf vollständig und ohne eingeschlossene Luftblasen zu füllen, während das Sicherheitsüberdruckventil dafür sorgt, daß der Druck im Kreislaufsystem, beispielsweise durch Überhitzung, keine Überbelastung ergeben kann.

Vorteilhafterweise wird zusätzlich als Überhitzungsschutz ein Temperaturfühler vorgesehen. Ein solcher Temperaturfühler, der beispielsweise in Form eines Thermostats vorliegen kann, kann an beliebiger Stelle im Kreislaufsystem angebracht werden. Vorzugsweise wird er in der Nähe des Wassermangelschalters oder am Ausgang des Kreislaufs aus dem oder den Heizelementen vorgesehen.

Zur Regelung der Heizleistung wird bevorzugt eine Kontrolle der Wassertemperatur in den Heizelementen durchgeführt. Hierzu werden bevorzugt Thermostate in den einzelnen Heizelementen angebracht. Auf diese Weise wird ständig die Wassertemperatur während des Durchlaufs der Heizvorrichtung kontrolliert.

Die verschiedenen Thermostate werden in vorteilhafter Weise auf verschiedene Schalttemperaturen eingestellt. Somit schalten sich die einzelnen Heizelemente je nach Temperatur des Rücklaufs über die Thermostate ein. Dabei empfiehlt es sich die Schalttemperatur der jeweiligen Thermostate sukzessive in der Strömungsrichtung des Heizmediums ansteigend vorzusehen. Die zugehörigen Heizelemente, die über die jeweiligen Thermostate geschaltet werden, befinden sich dabei in der gleichen Reihenfolge bezüglich der Strömung des Heizmediums. Auf dieses Weise werden mit abfallender Rücklauftemperatur zunächst das oder diejenigen Heizelemente zugeschaltet, die am nächsten am Ausgang der Heizvorrichtung liegen. Mit zunehmendem Temperaturabfall des Rücklaufs werden die einzelnen Heizstufen in Richtung auf den Eingang der Heizvorrichtung zugeschaltet. Die Abschaltung mit steigender Rücklauftemperatur erfolgt in umgekehrter Richtung. Diese Reihenfolge gewährleistet, daß die dem Heizmedium in den Heizelementen zugeführte Wärme vollständig in den Vorlauf für die Heizkörper eingebracht wird und nicht etwa eventuelle nachgeschaltete nicht in Betrieb befindliche Heizelemente miterwärmt werden.

Zur Vermeidung, daß sich bei einem weit abgekühlten Rücklauf, d. h. bei einer Rücklauftemperatur unterhalb der Schalttemperatur sämtlicher Thermostate, alle Heizelemente schlagartig einschalten, sind in der Stromzuführung zu den einzelnen Heizelementen weitere Schalter vorgesehen, die über das oben erwähnte Laufwerk geschaltet werden. Hierdurch können durch die oben erwähnten Thermostate nur solche Heizelemente zugeschaltet werden, die über das mechanische Laufwerk freigegeben sind.

Die Steuerung des mechanischen Laufwerks wird in einer besonderen Ausführungsform durch einen Ist/Soll-Wert- Vergleich vorgenommen, wobei der Istwert sich im wesentlichen aus der vorhandenen Innenraumtemperatur ergibt. Der Sollwert kann auf der Grundlage der gewünschten Raumtemperatur und/oder der vorherrschenden Außentemperatur ermittelt werden. Dieser Ist/Soll-Wert-Vergleich wird in einer elektronischen Regelungseinheit durchgeführt, die, beispielsweise über einen elektrischen Antrieb, das mechanische Laufwerk steuert. Zur Erfassung der Raumtemperatur bzw. Außentemperatur ist hierzu wenigstens ein Raumtemperaturfühler und/oder wenigstens ein Außentemperaturfühler vorzusehen.

Vorzugsweise werden Heizungsregler verwendet, die im Innenraum anzubringen sind und sowohl den benötigten Temperaturfühler als auch die elektronische Regelungseinheit zum Betrieb des Laufwerks beinhaltet. Derartige Heizungsregler, die zusätzlich verschiedene Anwendungen beinhalten können, z. B. Zeitschaltuhren, etc. sind bereits im Handel erhältlich. Sie verfügen in der Regel über Ausgänge, mittels denen ein Elektromotor zum Antrieb des mechanischen Laufwerks angesteuert werden kann. Die Regelungseinheiten dieser Heizungsregler, an denen die gewünschten Raumtemperaturen über große Zeiträume mit breiter Variabilität einprogrammierbar sind, sind in der Regel mit sogenannten PID-Reglern ausgestattet, mittels denen die Annäherung der Isttemperatur an die Solltemperatur gesteuert wird.

An und für sich ist die beste Bezugsgröße für den notwendigen Energiebedarf die Differenz zwischen der gewünschten Raumtemperatur und der tatsächlichen Raumtemperatur. Falls mit der Heizzentrale vielzählige Räume, beispielsweise in einer Anlage mit mehreren Wohnungen, beheizt werden sollen, kann die Verwendung eines Außentemperaturfühlers sinnvoll sein. Der unterschiedliche Heizbedarf einzelner Räume wird hier durch die Vielzahl der zu beheizenden Räume ausgeglichen. Die Außentemperatur stellt dann eine wesentliche Größe für die Ermittlung des Sollwertes dar.

Die erfindungsgemäße Heizzentrale ist sowohl als Etagenheizung als auch als Warmwasserzentralheizung in Ein- und Mehrfamilienhäusern verwendbar. Auch in größeren Gebäuden, beispielsweise im gewerblichen Bereich, Schulen oder Sportstätten, kann eine solche Heizzentrale eingesetzt werden. Durch die Verwendung eines flüssigen Trägermediums steht die Heizzentrale für eine Vielzahl verschiedener Heizungsformen zur Verfügung. Sie kann in Radiatoren, aber auch in Fußbodenheizungen eingesetzt werden. Die Heizzentrale ist emmissionsfrei, arbeitet ohne Verluste und insbesondere ohne Nebenstromkosten. Sie arbeitet sehr schnell und flexibel, wobei keine Aufheiz- bzw. Wartezeiten beim Einschalten der Heizung anfallen. Sie ist geräuschlos und sehr kompakt in der Bauform. Zudem läßt sich sich preiswert fertigen und kostengünstig unterhalten.

Eine erfindungsgemäße Heizzentrale ist im Neubaubereich einsetzbar, wobei das Erstellen von Kaminen, Lüftungsschächten, Heiztank, Kessel etc. entfällt. Auch die Folgekosten, beispielsweise für Kaminreinigung, Emmissionsmessungen, Tanküberwachungen und dergleichen werden hierdurch gespart.

Auch im Austausch ist eine erfindungsgemäße Heizzentrale erheblich preisgünstiger als der Einbau neuer Heizkessel, Brenner usw . . Die dabei frei werdenden Räume (Heizkeller, Tankkeller, etc.) können hierbei anderweitig benutzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizzentrale,

Fig. 2 ein Beispiel für eine Schaltung zur Ansteuerung einzelner Heizelemente und

Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizzentrale.

Die Heizzentrale 1 ist in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien umrahmt. Sie umfaßt eine Regelungs- und Schalteinheit 2. Die Regelungseinheit 2 schaltet drei Heizelemente 3a, b, c über Versorgungsleitungen 4. Die drei Heizelemente 3a, b, c sind schlangenförmig hintereinander angeordnet. Eine Wasserrücklaufleitung 5 ist an eine Umwälzpumpe 6 angeschlossen. Über eine Zufuhrleitung 7 steht die Umwälzpumpe mit den Heizelementen 3a, b, c in Verbindung. Im Anschluß an das Heizelement 3c befindet sich die Vorlaufleitung 8. Diese führt aus der Heizzentrale 1 heraus zu einem Heizkörper 9 mit einem Heizkörperventil 10. Die Wasserrücklaufleitung 5 ist mit einer Abzweigung 11 versehen, über die mittels eines Sperrventils 12 eine Druckwasserzufuhr 13 angeschlossen ist.

In jedem Heizelement 3a, b, c befindet sich ein Thermostat 14a, b, c der das jeweilige Heizelement 3a, b, c zu- oder abschaltet. Ein mechanisches Laufwerk 15 ist über in Fig. 1 nicht näher dargestellte Schalter ebenfalls in der Lage, die Heizstufen 3a, b, c zu schalten. Die Schaltung der Thermostate 14 a, b, c in Bezug zu den Schaltern des Laufwerks 15 wird weiter unten eingehender erläutert.

Ein zusätzlicher Thermofühler 16 befindet sich in der Nähe eines Entlüftungsventils und Wassermangelschalters 17. Eine Temperaturanzeige 18 sowie eine Druckanzeige 19 sind ebenfalls in der Vorlaufleitung eingebaut.

Die Regelungs- und Schalteinheit 2 steht mit einem Raumtemperaturfühler 20 in Verbindung. Die über den Raumtemperaturfühler 20 aufgenommene Temperatur wird zur Erfassung eines Istwerts benötigt. Eine Elektronikeinheit 21 dient zur Verarbeitung des Istwerts sowie zur Eingabe eines oder mehrerer bestimmter Sollwerte. Wie bereits erwähnt, sind Heizungsregler im Handel, die sowohl den Raumtemperaturfühler 20 als auch die Elektronikeinheit 21 beinhalten. Ein oder mehrere Sollwerte sind variabel über einen langen Zeitraum oder über periodisch wiederkehrende Zeiträume z. B. Tage, Wochen etc. einprogrammierbar. Über die Elektronikeinheit 21 wird das Laufwerk 15 angesteuert. Das Laufwerk 15 schaltet über entsprechende Schalter die Zuleitungen 4 zu den einzelnen Heizelementen 13a, b, c.

Jeweils einer der Schütze 23, 24 ist mit dem Temperaturfühler 16 bzw. dem Wassermangelschalter 17 verbunden.

Die einzelnen Heizelemente 3a, b, c umfassen jeweils ein U-förmiges Wasserheizrohr 25a, b, c, die über Verbindungsbögen 27a, b verbunden sind, so daß sich eine schlangenförmige Anordnung ergibt. In den Wasserheizrohren 25a, b, c befindet sich jeweils eine Heizspirale 26a, b, c.

Die Reglungs- und Schalteinheit 2 mit der Elektronikeinheit 21 und dem Laufwerk 15 schaltet bei der Inbetriebnahme der Heizungsanlage zunächst die Umwälzpumpe 6 ein. Bei stillstehender Heizung findet demnach auch keine Umwälzung des Heizwassers statt. Nach dem Einschalten der Umwälzpumpe 6 werden je nach Bedarf die Heizelemente 3a, b, c zugeschaltet. Der aufzubringende Wärmebedarf wird durch einen Soll- Wert/Ist-Wert-Vergleich auf der Basis der an der Elektronikeinheit 21 eingestellten Solltemperatur beziehungsweise der mit dem Temperaturfühler 20 gemessenen Raumtemperatur ermittelt.

Das Laufwerk 15 ist dabei so aufgebaut, daß niemals gleichzeitig alle drei Heizelemente 3a, b, c eingeschaltet werden können. Bei einem mechanischen Laufwerk, bei dem über ein Getriebe verschiedene mechanische Schalter der Reihe nach geschlossen werden, ist ein gleichzeitiges Einschalten aller Heizelemente 3a, b, c sowie der Umwälzpumpe 6 grundsätzlich ausgeschlossen. Somit werden Überströme sicher vermieden.

Je nach Bedarf der zu liefernden Wärmemenge werden die einzelnen Heizelemente 3a, b, c zugeschaltet bzw. abgeschaltet. Hierbei wird zuerst das in Strömungsrichtung hinterste Heizelement 3c vom Laufwerk 15 freigeschaltet und im Anschluß daran das Heizelement 3b bzw. 3d.

In Fig. 2 ist schematisch für das Heizelement 3a die Anordnung des entsprechenden Schalters 30a dargestellt, der über das Laufwerk 15 geschaltet wird. Er befindet sich in Reihe mit einem Schalter 31a, der zum Thermostaten 14a gehört. Die beiden Schalter 30a, 31a schalten eine Stromversorgungsleitung 32a auf die Versorgungsleitung 4a, die zur Heizspirale 26a des Heizelements 3a führt. Anhand der Schaltungsanordnung ist zu sehen, daß über das Laufwerk 15 bzw. den zugehörigen Schalter 30a das Heizelement 3a mit seiner Heizspirale 26a für den Betrieb freigeschaltet werden kann. Erst bei geschlossenem Schalter 30a ist es dem Thermostaten 14a mit dem Schalter 31a möglich, das Heizelement 3a in Betrieb zu nehmen.

Analog sind sämtliche weiteren Heizelemente 3b und 3c geschaltet. Nach der Freischaltung der Heizelemente 3a bis c über die Schalter 30 des Laufwerks 15 können die Thermostate 14a bis c je nach Rücklauftemperatur stufenweise die einzelnen Heizelemente zuschalten. Die Rücklauftemperatur hängt unter anderem von der Anzahl der eingesetzten Heizkörper 9 sowie der Isttemperatur ab.

Die Schalttemperatur der Thermostate 14a, 14b und 14c wird in ansteigender Reihenfolge eingestellt, d. h. das Heizelement 3c wird über den Thermostaten 14c bereits bei höheren Rücklauftemperaturen zugeschaltet, als die vorgeschalteten Heizelemente 3a und 3b.

Wird beispielsweise lediglich das Heizelement 3c betrieben, so wird das Heizelement 3b zugeschaltet, wenn die Temperatur am Thermostat 14b unter die eingestellte Schalttemperatur abfällt. Ist das Heizelement 3b zugeschaltet, so wird in analoger Weise mit dem Heizelement 3a verfahren.

Das Entlüftungsventil mit Wassermangelschalter 17 ist über den Schütz 24 in der Lage, die gesamte Heizung auszuschalten. Ebenso wird bei einer unerlaubten Höchsttemperatur­ überschreitung, gemessen am Temperaturfühler 16 über den Schütz 23 die Heizungsanlage komplett abgestellt. Als Höchsttemperatur zur Abschaltung durch das Sicherheitsthermostat sind ca. 80 Grad Celsius zweckmäßig. Über die Anzeigen 18, 19 kann zusätzlich durch einen Beobachter der Druck bzw. die Temperatur kontrolliert werden.

Über nicht näher dargestellte weitere Schütze ist das Regelwerk 2 in der Lage, aufgrund entsprechender Impulse von Seiten des Energieversorgungswerkes einen Teil der Heizleistung zurückzunehmen, das heißt, ein oder zwei Heizelemente 3c bzw. 3b abzuschalten. Somit kann in Zeiten mit hohem Strombedarf, die in der Regel auch Hochtarifzeiten darstellen, die Heizungsleistung automatisch reduziert werden und in anschließenden Billigtarifzeiten wieder hochgefahren werden. Dies ist insbesondere in Regionen von Bedeutung, in denen die lokalen Energieversorgungsunternehmen auch tagsüber Niedertarife anbieten, da dieses Angebot in der Regel nur unter der Voraussetzung der genannten externen Steuermöglichkeit zur Reduzierung des Strombedarfs gilt.

Die Heizkörper 9 sind im vorliegenden Fall übliche Wasserheizkörper, können jedoch auch in Form von Heizschlangen als Fußbodenheizung ausgelegt sein. Sie erhalten über die Vorlaufleitung 8 und das Heizkörperventil 10 das aufgeheizte Wasser und geben in bekannter Weise Wärme an die umgebende Raumluft ab, wodurch die Rücklauftemperatur des Wassers in der Rücklaufleitung 5 herabgesenkt wird. Über die Umwälzpumpe 6 gelangt das abgekühlte Wasser in die Heizelemente 3a, b, c und wird dort wieder auf die gewünschte Vorlauftemperatur beheizt.

Die Umwälzpumpe 6 braucht hierzu nicht regelbar zu sein. Der Wasserdurchsatz regelt sich selbsttätig je nach Anzahl der geöffneten Heizkörper 9. Entsprechend dem Wasserdurchsatz sowie den Rücklauftemperaturen stellt sich ein Temperaturgefälle innerhalb der Heizelemente 3a, b, c ein.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind jedem Heizelement 3a, b, c jeweils ein weiteres Heizelement 33a, b, c im Heizkreislauf vorgeschaltet. Es befinden sich somit insgesamt sechs Heizelemente in der Heizvorrichtung. Die Zuleitungen 4a, b, c und 34a, b, c sind hierbei so geschaltet, daß die drei Phasen eines Drehstromanschlusses der Reihe nach den jeweiligen Heizelementen zugeordnet werden. Wird die Phase L1 auf die Zuleitung 4c geschaltet, so wird die Phase L2 auf die Zuleitung 34c und die Phase L3 auf die Zuleitung 4b geschaltet. Anschließend wird wiederum die Phase L1 parallel zur Leitung 4c auf die Zuleitung 34b geschaltet, die Phase L2 auf die Zuleitung 4a und die Phase L3 auf die Zuleitung 34a. Das Laufwerk 15 gibt, analog wie zu Fig. 2 beschrieben, die einzelnen Heizelemente von der stromabwärtigen Seite aus in Bezug auf den Wasserstrom der Reihe nach frei, d. h. in der Reihenfolge 3c, 33c, 3b, 33b, 3a und 33a. Durch die genannte Verteilung der Drehstromphasen werden diese reihum geschaltet, so daß alle drei Phasen gleichmäßig belastet werden. Über die oben erwähnten nicht näher dargestellten Schütze, die von Seiten des Energieversorgungswerks ansteuerbar sind, können die Zufuhrleitungen 34a bis c unterbrochen werden, so daß die Heizzentrale nur mit halber Leistung betrieben werden kann. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Vorbeschriebenen, wobei nunmehr lediglich jedem zweiten Heizelement 3a, b, c ein Thermostat 14a, b, c zugeordnet ist. Jeder dieser Thermostate schaltet daher immer zwei benachbarte Heizelemente 3a, 33a bzw. 3b, 33b und 3c, 33c.

Eine erfindungsgemäße Kompaktheizzentrale 1 weist erstaunlich kleine Abmessungen bei hoher Leistung auf. Für die Heizung von 80 qm Wohnfläche mit einer Heizleistung von ca. 4 Kilowatt kann eine solche Heizzentrale eine Höhe von ca. 370 mm, eine Breite von ca. 240 mm und eine Tiefe von ca. 130 mm bei einem Wasserinhalt von ca. 0,1 Liter (natürlich ohne die Zuleitungen zu den Heizkörpern und ohne die Heizkörper selbst) aufweisen. Für leistungsstärkere oder leistungsschwächere Anlagen ändert sich hierbei lediglich die Leistung der eingebauten Heizelemente, jedoch nicht die äußeren Abmessungen in dieser Kompaktheitszentrale. Diese kann somit in jeden Schrank eingebaut werden.

Die Anlage kann über verschiedene Stromzähler betrieben werden, wie beispielsweise eine gesteuerte Nachtspeicherheizung.

Außerdem ist es von Vorteil, bei höherem Stromverbrauch im Haushalt, z. B. durch gleichzeitige Benutzung verschiedener Hausgeräte, wie Elektroherd, Waschmaschine, Trockner, die Heizleistung ebenfalls automatisch zu reduzieren (z. B. auf ca. 50%), damit zum einen beim Energieversorgungsunternehmen Spitzen vermieden werden und zum anderen die Elektroinstallationen, insbesondere bei Altbauten, nicht über Gebühr belastet werden. Die Heizzentrale wird nach Möglichkeit, jedoch nicht notwendigerweise, mit Warmwasser aus dem Brauchwasservorrat aufgefüllt, um die Kalkablagerungen zu minimieren. Die einzelnen Heizkörper können mit oder ohne Thermostatventile betrieben werden.

Weiterhin kann die Heizzentrale 1 dahingehend erweitert werden, daß eine automatische Luftbefeuchtung mitbetrieben wird. Die Luftbefeuchtung kann beispielsweise über offene Wasserbehälter an den Heizkörpern durchgeführt werden, die über automatisch von dem Regelwerk ansteuerbare Ventile nachgefüllt werden.

Claims (12)

1. Heizzentrale zur Umwälzung von flüssigem Heizmedium, wie Wasser, Öl oder dergleichen, mit einer Heizvorrichtung, die mittels einer Umwälzpumpe von flüssigem Heizmedium durchströmt ist und wenigstens ein elektrisches Heizelement umfaßt, und mit einer Regelung für die Leistungsabgabe durch einen Ist-Wert/Soll-Wert-Vergleich, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (2) zum Schalten und/oder zur Leistungsregelung des Heizelements oder der Heizelemente 3a, b, c vorhanden sind, die so ausgebildet sind, daß ein Einschalten der Heizzentrale (1) mit voller Heizleistung blockiert ist.

2. Heizzentrale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (6) von den Mitteln zum Schalten und zur Leistungsregelung automatisch ein- bzw. abschaltbar ist.

3. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe des Heizelements bzw. der Heizelemente (3a, b, c) stufenweise regelbar ist.

4. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Heizelemente (3a, b, c) vorhanden sind.

5. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (6) regelbar ist.

6. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Schalten und zur Leistungsregelung ein mechanisches Laufwerk umfassen.

7. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schütz vorhanden ist, mittels dem extern von Seiten eines Energieversorgungsunternehmens ein Teil der Leistungsaufnahme abschaltbar ist.

8. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hauptschütz (23, 24) als Sicherungsschalter zum Abschalten der gesamten Heizzentrale vorhanden ist.

9. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wassermangelschalter und/oder ein Entlüftungsventil (17) vorhanden sind.

10. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit einem Sicherungsschalter (23) in Verbindung steht.

11. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Thermostat (14a, b, c) zum Ein- oder Ausschalten eines oder mehrerer Heizelemente (3a, b, c, 33a, b, c) bei Über- bzw. Unterschreitung einer vorgegebenen Schalttemperatur vorgesehen ist.

12. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Raumtemperaturfühler und/oder ein Außentemperaturfühler vorhanden sind.