DE19916457C1 - Anordnung zur Regelung der Raumtemperatur - Google Patents

Abstract

Bei dieser Erfindung handelt es sich um eine Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Raum, bei der zusätzlich zur Raumtemperatur noch zumindest eine weitere veränderliche Größe in den Regelkreis eingreift, wobei ferner Sollwertgeber sowohl für die der Temperatur als auch für die der weiteren Größe entsprechenden Spannungen vorgesehen sind und die Differenzen aus den jeweiligen Meßspannungen und den zugehörigen Sollwertgeberspannungen zur Vorgabe der Stellgröße eingesetzt werden. An der Eingangsseite der Regelanordnung ist eine Analog-Verknüpfungs-Schaltung vorgesehen, an deren Eingang die oben genannten Spannungsdifferenzen anliegen, wobei die Analog-Verknüpfungs-Schaltung ausgangsseitig wahlweise eine durch eine der Eingangsspannungen begrenzte Ausgangsspannung einem Regler zuführt, dessen Stellspannung dem Stellglied einer Heizeinrichtung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung befaßt sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einer An­ ordnung zur Regelung der Temperatur in einem Raum, bei der zusätzlich zur Raum­ temperatur noch zumindest eine weitere (physikalische) Größe in den Regelkreis eingreift, wobei ferner Sollwertgeber sowohl für die der Raumtemperatur, als auch für die der weiteren Größe entsprechenden Spannungen vorgesehen sind, und die Differenzen aus den jeweiligen Meßspannungen und den zugehörigen Sollwertgeber­ spannungen zur Vorgabe der Stellgröße eingesetzt werden.

Bei der Regelung einer Raumtemperatur besteht mitunter die Forderung, daß neben der Raumtemperatur mindestens eine weitere Größe in den Regelkreis eingreifen soll. Eine solche weitere Größe kann bei einem Raum mit Fußbodenheizung bei­ spielsweise die Fußbodentemperatur sein. Die Fußbodentemperatur darf einen obe­ ren Grenzwert nicht überschreiten. Wird dieser erreicht, ist keine weitere Tempera­ turerhöhung zulässig, auch wenn nach dem Soll-Ist-Vergleich der Raumtemperatur geheizt werden müßte. Es kann auch gefordert sein, daß z. B. bei einer Fußbodenhei­ zung in einem Bad ein unterer Grenzwert der Fußbodentemperatur nicht unter­ schritten werden soll. Die Heizung darf dann nicht abgeschaltet werden, auch wenn die Raumtemperatur schon zu hoch ist. Schließlich gibt es noch die Forderung, daß die Fußbodentemperatur sowohl eine obere als auch eine untere Grenze einhalten soll.

Ähnliche Anforderungen bestehen, wenn bei der Raumtemperaturregelung sicherge­ stellt werden soll, daß, z. B. zur Vermeidung der Frostgefahr, die Temperatur an be­ stimmten Stellen des Raumes einen Grenzwert nicht unterschreitet. Die Temperatur ist nicht im ganzen Raum gleich. An Außenwänden und Fenstern kann die Tempe­ ratur wesentlich niedriger sein als an der Innenwand, wo normalerweise der Fühler für eine gute Raumtemperaturregelung angebracht sein soll. Wenn zur Energie- Einsparung, z. B. bei Abwesenheit, ein niedriger Sollwert eingestellt wird , besteht die Gefahr, daß die Temperatur im Raum und vor allem an relativ kalten Stellen des Raumes unter den Gefrierpunkt absinkt.

Bei Raumkühlung mithilfe von Kühldecken muß verhindert werden, daß Luftfeuchtigkeit an der kalten Decke kondensiert und herabtropft. Ein Feuchte- oder Taupunktfühler muß dann den Regler beeinflussen und die Kühlung zur Vermeidung von Wasserschäden drosseln, auch wenn es im Raum zu warm ist.

Im Stand der Technik ist es bekannt, für die Regelung einer Fußbodenheizung zwei Regler einzusetzen, und zwar einen Regler für die Raumtemperaturregelung und einen Regler für die Begrenzung der Fußbodentemperatur. Die Schaltkontakte der beiden Regler werden in Reihe geschaltet, um eine obere Begrenzung der Fußbodentemperatur zu erreichen. Das bedeutet einen hohen Aufwand. Weiter ist bekannt, zwei Regler zu verwenden, die auf ein gemeinsames Schaltglied, z. B. ein Relais, wirken. Die Verknüpfung der beiden Reglerausgänge erfolgt so, daß das Relais nur dann schaltet, wenn beide Reglerausgänge den Schaltvorgang fordern. Auch bei dieser Lösung entsteht ein großer Aufwand. Der Aufwand von zwei Reglern fällt besonders ins Gewicht, wenn die Regler kostenintensiv sind und z. B. einen Pulsweitenmodulator enthalten. Insbesondere wenn wahlweise eine obere oder untere Begrenzung der Fußbodentemperatur eingestellt werden soll, entsteht ein zusätzlicher Aufwand.

Die gleichzeitige Realisierung von oberen und unteren Grenzwertvorgaben in einem Gerät erfordert sogar drei Regler und eine aufwendige Schaltung.

Aus DE 33 25 721 A1 ist eine Warmwasser-Heizungsanlage bekannt mit einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung, zwischen die mehrere Wärmetauscher geschaltet sind, die jeweils mittels eines von der Raumtemperatur abhängigen Thermostatventils geregelt werden. In der Rücklaufleitung befindet sich ein Rücklaufventil, das normalerweise offen steht und mittels eines Stellmotors geschlossen werden kann. Ferner ist an die Rücklaufleitung ein Rücklauftemperaturfühler angelegt. Das Steuergerät ist über eine Steuerleitung mit dem Stellmotor und über eine Signalleitung mit dem Rücklauftemperaturfühler verbunden und öffnet das Rücklaufventil während Freigabeperioden, in denen die vom Rücklauftemperaturfühler gemessene Rücklauftemperatur einen Grenzwert bzw. Grenzwertbereich unterschritten hat. Das Steuergerät schließt und öffnet abwechselnd das Rücklaufventil während Sperrperioden, in denen die Rücklauftemperatur den Grenzwert bzw. Grenzwertbereich überschritten hat. Der Grenzwertbereich für die Rücklauftemperatur wird abhängig von der mittels eines zusätzlichen Fühlers gemessenen Außentemperatur festgelegt. Das Steuergerät umfaßt ferner eine Nachtabsenkungsschaltung, die ein permanentes Schließen des Rücklaufventils bewirkt.

Schließlich ist auch ein Raumtemperaturbegrenzer vorgesehen, der die Nachtabsenkungsschaltung außer Kraft setzt, wenn die in einem bevorzugten Raum gemessene Raumtemperatur unter einen vorgegebenen Wert sinkt. Die Raumtemperatur stellt also nur einen zusätzlichen Grenzwert, nicht jedoch eine zusätzliche Regelgröße des Regelkreises dar. Das Rücklaufventil, der Rücklauftemperaturfühler und das Steuergerät bilden zusammen eine Einrichtung zur Begrenzung der Rücklauftemperatur der Warmwasser-Heizungsanlage. Diese Begrenzungseinrichtung ist zusätzlich zu der mittels der Raumthermostate für die einzelnen Wärmetauscher (Heizkörper) gebildeten Raumtemperaturregelung vorgesehen.

Die DE 29 39 586 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung der Wassertemperatur von Warmwasser-Flächenheizungen, insbesondere Warmwasser- Fußbodenheizungen mit Nachtabsenkung. Bei diesen wird die Vorlauftemperatur laufend gemessen und unter Verwendung der Außentemperatur als Führungsgröße geregelt. Nach der Aufhebung der Nachtabsenkung und der Messung der Rücklauftemperatur wird solange verstärkt aufgeheizt, bis die Rücklauftemperatur einen von der Außentemperatur abhängigen Grenzwert erreicht und danach wieder auf die Vorlauftemperatur als wirksame Meßgröße mit der Außentemperatur als Führungsgröße umgeschaltet wird. Während der Phase der verstärkten Aufheizung wird der Istwert der Vorlauftemperatur laufend überwacht und mit einem einer maximalen Vorlauftemperatur entsprechenden vorgegebenen Wert verglichen. Die verstärkte Aufheizung wird unterbrochen, wenn der Istwert der Vorlauftemperatur den vorgegebenen Maximalwert erreicht. Ferner wird der Temperatur-Istwert wenigstens eines von der Flächenheizung beheizten Raumes gemessen mit einem voreingestellten Temperatur-Sollwert verglichen, und es wird die in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelte Vorlauftemperatur durch Störwertaufschaltung als Funktion der Größe der Sollwertüberschreitung gesenkt. Während des normalen Tagbetriebs kann dadurch eine maximale Raumtemperatur von beispielsweise 20°C eingestellt werden, wobei eine Überschreitung dieser Temperatur zu einer Absenkung der Vorlauftemperatur führt. Auch bei diesem bekannten Heizungssystem bildet die Raumtemperatur einen zusätzlichen Grenzparameter, der als Störung, nicht jedoch als eigene Regelgröße im Regelkreis berücksichtigt wird.

Die Aufgabenstellung der Erfindung besteht nun darin, eine weitergehende Anordnung zur Regelung der Raumtemperatur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei der mit geringem Herstellungsaufwand die vorstehend beschriebenen Funktionen und ihre Umschaltungen oder Kombinationen realisierbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß den anspruchsseitigen Merkmalen zunächst vorgesehen, daß an der Eingangsseite der (einzigen) Regelanordnung eine Analog-Verknüpfungs-Schaltung vorgesehen ist, deren Eingang die oben genannten Spannungsdifferenzen zugeführt werden, wobei die Ausgangsspannung der Analog-Verknüpfungs-Schaltung an einem Regler mit zugehörigem Verstärker liegt, dessen Stellspannung dem Stellglied einer Heizungseinrichtung z. B. eines Heizkörpers oder eines anderen Gerätes zugeführt wird. Hiermit wird die Stellgröße des Raumtemperaturreglers im Regelsinn verändert. Es wird zunächst der oft erwünschte Vorteil erreicht, eingangsseitig des Reg­ lers auf analoger Ebene den Eingriff durchzuführen. Dabei besteht die Möglichkeit, daß beim Einsetzen der Grenzwertregelung die gleiche eigentliche Regelkennlinie wirksam ist wie bei der normalen Regelung. Der Eingriff in den Regelkreis kann auch so erfolgen, daß beim Erreichen des Grenzwertes die Ausgangsspannung abgeschaltet wird.

In der vorgenannten analogen Ebene werden die Soll- und Ist-Temperatur, sowie ihre Differenzen durch Spannungen dargestellt. Die Verknüpfung der Soll-Ist-Differenz der Raumtemperatur und der weiteren Größe, z. B. der Fußbodentemperatur, erfolgt in einer Schaltung, welche die jeweils größere bzw. kleinere der Spannungen an den Ausgang der Analog-Verknüpfungs-Schaltung weitergibt.

Erfindungsgemäß können neben der Temperatur auch weitere raumklimatische Größen erfaßt und ausgewertet werden. Hierbei ist sowohl an die Temperaturen an weiteren Stellen des zu beheizenden Raumes, sowie gegebenenfalls auch an die relative Luftfeuch­ tigkeit in diesem Raum gedacht.

Hierzu und auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale der Erfindung wird auf die Unteransprüche, sowie auf die nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung verwiesen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anord­ nung;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Analog-Verknüpfungsschaltung in Form einer Dioden­ schaltung;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Analog-Verknüpfungsschaltung in Form einer Transistorschaltung;

Fig. 4a eine Weiterbildung der Analog-Verknüpfungs- Schaltung mit "idealen Dioden", wobei die Funktion: UA entspricht kleinerem Wert von U1 und U2, reali­ siert wird;

Fig. 4b eine weitere Ausführungsform der Analog- Verknüpfungs-Schaltung mit "idealen Dioden", wobei die Funktion: UA entspricht größerem Wert von U1 und U2, realisiert wird;

Fig. 5 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 4a;

Fig. 6 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5;

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Analog-Eingangsteils ei­ nes Raumtemperaturreglers nach der Erfindung;

Fig. 8a eine Ausführungsform einer Analog- Verknüpfungsschaltung für drei Eingangsspannungen;

Fig. 8b eine alternative Ausführungsform einer Analog- Verknüpfungsschaltung für drei Eingangsspannungen;

Fig. 9 eine Ausführungsform eines Analog-Eingangsteils ei­ nes Raumtemperaturreglers für eine Fußbodenheizung mit oberer und unterer Begrenzung der Fußbodentem­ peratur;

Fig. 10 eine Ausführungsform eines Analog-Eingangsteils ei­ nes Raumtemperaturreglers mit Temperaturabsenkung und unterer Begrenzung der Raumtemperatur;

Fig. 11 eine Ausführungsform eines Analog-Eingangsteils ei­ nes Raumtemperaturreglers mit mehreren Raumtempe­ raturfühlern;

Fig. 12 eine Ausführungsform eines Analog-Eingangsteils ei­ nes Raumtemperaturreglers mit Feuchtebegrenzung.

In den Figuren sind elektrische Größen und elektrische Komponenten mit den in der Elektrotechnik üblichen Kennzeichen (z. B. "U" für die Spannung", "R" für einen Wider­ stand usw.) bezeichnet, während die laufenden arabischen Ziffern Bezugszeichen ent­ sprechen.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Raumtemperaturreglers mit einer Analog- Verknüpfungs-Schaltung 3 mit einer Eingangsseite 3' und einer Ausgangsseite 3".

Aus dem Vergleich der Meßspannung eines Raumtemperaturfühlers und den Spannungen eines zugehörigen Raumtemperatursollgebers, z. B. durch Differenzbildung (beide zu­ sammen als 1 beziffert), ergibt sich die Spannung U1. Aus dem Vergleich der Meßspan­ nungen eines weiteren Fühlers bzw. Grenzwertfühlers und eines weiteren Sollwertgebers (beide zusammen mit 2 beziffert) ergibt sich eine Spannung U2. Diese beiden Spannun­ gen U1 und U2 werden in der Analog-Verknüpfungs-Schaltung 3 zu deren Ausgangs­ spannung UA verknüpft. Die Spannung UA wird im Block 4 (Reglerkennlinie und Ver­ stärker) weiter zur Stellgröße US verarbeitet, welche auf das Stellglied 5 einer Heizein­ richtung, hier eines Heizkörpers 6 wirkt.

Die Analog-Verknüpfungs-Schaltungen (siehe hierzu im einzelnen Fig. 2 - Fig. 6) sollen alternativ die folgenden Funktionen realisieren:

• - UA entspricht dem kleineren Wert von U1 oder U2; oder
• - UA entspricht dem größeren Wert von U1 oder U2;
• - vorzugsweise kann zwischen beiden Funktionen umgeschaltet werden;
• - vorzugsweise wird aus den Spannungen des Grenzwertfühlers und eines weiteren Grenzwert-Sollwertgebers eine weitere (in Bild 1 nicht einge­ zeichnete) Spannung U3 gebildet, die ebenfalls der Analog-Verknüpf­ ungs-Schaltung zugeführt wird.

Damit können die eingangs dargestellten Forderungen an derartige Raumtemperaturreg­ ler realisiert werden. Der hierzu erforderliche Aufwand ist wesentlich geringer als beim Stand der Technik, da hier der Regler-Hauptteil (Reglerkennlinie und Verstärker) nur einmal vorhanden sein muß.

Fig. 2 zeigt als Analog-Verknüpfungs-Schaltung eine einfache Diodenschaltung. Diese Schaltung realisiert die Funktion UA gleich dem kleineren Wert der beiden Spannungen U1 oder U2. Werden die Dioden D1 und D2 umgepolt und anstelle des Widerstands R1 ein Widerstand R3 gegen eine negative Spannung oder den Bezugspol Masse geschaltet, läßt sich damit eine Situation erfassen, in der UA gleich dem größeren Wert der beiden Spannungen U1 oder U2 sein soll. Der Schaltungsaufwand hierfür ist gering. Mit UV ist eine Versorgungsspannung benannt. Der vorgenannte Widerstand R1 bzw. R3 dient zur Stabilisierung der Spannung UA.

Die Funktion einer solchen Analog-Verknüpfungs-Schaltung in Zusammenhang mit der Ausführung eines Raumtemperaturreglers, sowie die Wirkungsweise und die Gesamt­ anordnung ist der Erläuterung der Fig. 7 bis 12 zu entnehmen. Diese Bemerkung dienen auch für die nachfolgende Erläuterung der Analog-Verküpfungs-Schaltungen ge­ mäß den Fig. 3 bis 6.

Die Transistorschaltung gemäß Fig. 3 ist eine Weiterbildung der in Fig. 2 gezeigten Schaltung. In der zeichnerischen Darstellung ist die Funktion UA gleich dem kleineren Wert der Spannungen U1 bzw. U2 realisiert. Die Funktion von UA gleich dem größeren Wert der Spannungen U1 und U2 wird durch Einsatz von Transistoren T1, T2 und T3 in einer umgekehrten Zonenfolge und Vertauschung der Masse und der Versorgungsspan­ nung UV erreicht. Durch den Einsatz von Transistoren und die Kompensationsanord­ nung für die Basis-Emitter-Spannung wird der Eingangswiderstand erhöht und die ge­ forderte Funktion genauer realisiert.

Die Fig. 4a und 4b zeigen ebenso wie die Fig. 5 und 6 Analog-Verknüpfungs- Schaltungen mit sogenannten "idealen Dioden". Eine "ideale Diode" besteht aus der Zu­ sammenschaltung eines Operationsverstärkers OV mit einer Diode D, wie sie in der Zeichnung gezeigt ist. Die Übertragungs-Fehler dieser Schaltungen sind vernachlässigbar klein.

Die Schaltung Bild 4a realisiert die Funktion: UA entspricht kleineren Wert von U1 und U2.

Die Schaltung Bild 4b realisiert die Funktion: UA entspricht größeren Wert von U1 und U2.

Der Widerstand R1 bzw. R3 ist nötig, um auch positive bzw. negative Ausgangsströme IA liefern zu können.

Bezugszeichen 7 entspricht dem Massenpotential.

Wenn im Beispiel nach Fig. 4a die Spannung U1 größer ist als die Spannung U2, dann wird die Ausgangsspannung UA durch U2 bestimmt. Der Stromweg von UA zu U1 ist in diesem Fall durch die Diode D1 gesperrt. In diesem Fall ist von den beiden Operations- Verstärkern OV1 und OV2 nur der untere Zweig wirksam. Somit ist praktisch UA gleich U2. Ist dagegen die Spannung U1 kleiner als die Spannung U2, dann wird UA gleich U1, der Operationsverstärker OV2 hat maximale Ausgangsspannung und die Diode D2 ist gesperrt.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 4a, in der die Diode D1 durch einen Widerstand R4 ersetzt und der Widerstand R1 entfernt wurde. Diese Schaltung realisiert eine entsprechende Funktion wie die Schaltung nach Fig. 4a. Sie hat wie diese einen hohen Eingangs- und einen niedrigen Ausgangswiderstand. Gegenüber den Schal­ tungen nach den Fig. 2 bis 4 hat aber die Schaltanordnung nach Fig. 5 den großen Vorteil, daß zur Umschaltung auf die umgekehrte Funktion nur die Diode D2 umgepolt werden muß. Die Schaltung arbeitet nach folgender Wirkungsweise: Ist U1 < U2, dann wird U1 mit OV1 unbeeinflußt auf UA übertragen. D2 ist gesperrt. Ist U1 < U2, dann ist D2 leitend und es wird UA = U2. R4 muß so groß sein, daß der Strom, der vom Ausgang des OV1 über R4 auf UA gespeist wird, von OV2 aufgenommen werden kann, ohne aus dem aktiven Bereich zu gelangen.

Fig. 6 zeigt eine Analog-Verknüpfungs-Schaltung mit einer "idealen Diode" und einem Widerstand und stellt eine Vereinfachung der Schaltung nach Fig. 5 dar. Wie diese reali­ siert sie die Funktion: UA entspricht kleinerem Wert von U1 bzw. von U2.

Die Schaltung arbeitet nach folgender Wirkungsweise: Die Spannung U1 wirkt über den Widerstand R5 auf die Ausgangs-Spannung UA und die Spannung U2 wirkt über die "ideale Diode" auf Operationsverstärker OV2 und D2 auf UA.

Für U1 < U2 ist D2 gesperrt und es ist UA = U1.

Für U1 < U2 ist D2 leitend, die Spannung U2 wird durch den Operationsverstärker OV2 mit sehr kleinem Innenwiderstand auf die Ausgangs-Spannung UA geschaltet, so daß gilt UA = U2.

Wenn UA = U1 ist, dann hat allerdings die Schaltung nach Fig. 6 den Ausgangswider­ stand R5, was bei starker Belastung zu gewissen Fehlern führen kann. Außerdem ist der Eingangswiderstand an der Klemme U1 nicht mehr hoch. Die Schaltung Fig. 6 hat aber wie die Schaltung Fig. 5 den großen Vorteil, daß zur Umschaltung auf die umgekehrte Funktion UA = größerer Wert von U1 und U2 nur die eine Diode D2 umzupolen ist.

Die Schaltung gemäß Fig. 7 zeigt das Analog-Eingangsteil eines Raumtemperaturreglers nach der Erfindung, wobei eine Fußbodenheizung mit umschaltbarer Begrenzung der Fußbodentemperatur vorhanden ist. Es gelten folgende Benennungen:
F1 = Raumtemperatur-Fühler (NTC-Widerstand)
F2 = Fußbodentemperatur-Fühler (NTC-Widerstand über Kabel mit dem Reg­ ler verbunden)
P1 = Potentiometer 1 = Raumtemperatur-Sollwertgeber
P2 = Potentiometer 2 = Grenzwert-Sollgeber für die Fußbodentemperatur
S1 = 1poliger Umschalter
UF1 = Spannung von F1
UP1 = Spannung vom Abgriff von P1
UF2 = Spannung von F2
UP2 = Spannung am Abgriff von P2
UA = Ausgangsspannung der Verknüpfungsschaltung

Dabei sind UF1 und UF2 Meßspannungen.

Die Schaltung nach Fig. 7 stellt eine konkrete Umsetzung der Schaltung nach Fig. 6 dar. Dabei dienen die Widerstände R7 und R5 der Verknüpfung der Spannung UF1 des Raumtemperaturfühlers F1 und der Spannung UP1 des Raumtemperatur-Sollwertgebers P1 und realisieren gleichzeitig den in Fig. 6 eingezeichneten Widerstand R5. Die in Fig. 6 eingezeichnete Spannung U1 entspricht hier der Spannung am Knoten 8 zwischen R7 und R8, wenn die Verbindung zu UA aufgetrennt wird.

Die Spannung U2 ergibt sich aus der Verknüpfung der Spannung UF2 des Fußboden­ temperatur-Fühlers F2 und der Spannung UP2 des Grenzwert-Sollgebers P2.

Mithilfe des Schalters S1 kann durch Umschaltung zwischen den Dioden D2 und D4 wahlweise eine obere oder untere Begrenzung der Fußbodentemperatur eingestellt wer­ den.

Die Funktion wird zunächst beschrieben für die eingezeichnete Stellung von S1. Wenn keine Begrenzung stattfindet, wird die Ausgangs-Spannung UA der Analog- Verknüpfungs-Schaltung durch die Differenz zwischen Ist- und Sollwert der Raumtem­ peratur bestimmt. Entsprechend dieser Differenz wird mehr oder weniger stark geheizt. Wird dabei die Fußbodentemperatur höher als der mit P2 eingestellte Grenzwert, dann wird die Spannung U2 kleiner und verringert über den Operationsverstärker OV2 und die Diode D2 die Ausgangsspannung UA, wodurch die Heizung gedrosselt wird, bis die Fußbodentemperatur wieder unter den Grenzwert absinkt. Wenn man S1 umschaltet, so daß D4 mit UA verbunden ist, erhält man eine untere Begrenzung der Fußbodentempe­ ratur. Wenn die Fußbodentemperatur unter den eingestellten Grenzwert absinkt, wird U2 und damit auch UA größer und es wird stärker geheizt, auch wenn es im Raum schon zu warm ist. Diese Funktion kann in einem Badezimmer erwünscht sein.

Die Fig. 8a und 8b stellen Analog-Verknüpfungs-Schaltungen für mehrere (hier drei) Spannungen dar. Dabei sind die Kürzel OV die betreffenden Operations-Verstärker, und die Dioden sind mit D5, D6 und D7 bzw. D8, D9 und D10 benannt.

Bei den beiden Schaltungen Bild 8a und 8b ist U2 eine obere und U3 eine untere Grenze für UA. Wenn die Größe von U1 zwischen den beiden Spannungen U2 und U3 liegt, ist UA = U1. Steigt U1 über U2, dann wird UA durch die "ideale Diode" mit OV2 auf dem Wert von U2 festgehalten. Fällt U1 unter U3, dann wird in Fig. 8a D5 gesperrt, U1 ist unwirksam und UA wird mit OV3 auf dem Wert von U3 festgehalten. In Bild 8b wird bei U1 < U3 zwar D8 nicht gesperrt, aber OV3 kann den Strom über D8-R14 liefern, ohne selbst aus dem aktiven Bereich zu gelangen. Die Widerstände R3 und R1 sind nötig, da­ mit im aktiven Bereich von U1, d. h. wenn U1 zwischen U2 und U3 liegt, auch negative bzw. positive Ausgangsströme fließen können.

Der Funktionsunterschied zwischen den beiden Schaltungen in Fig. 8a und 8b besteht im Verhalten bei falscher Einstellung der Grenzwert-Spannungen U2 und U3. Wird U3 < U2 eingestellt, dann gilt
bei Fig. 8a UA = U2 Dabei ist die Spannung U2 die obere Grenze
bei Fig. 8b UA = U3 und die Spannung U3 die untere Grenze.

Eine Vereinfachung entsprechend Fig. 5 ist auch hier möglich, indem bei Fig. 8a die Diode D5 und der Widerstand R3 und bei Fig. 8b die Diode D8 und der Widerstand R1 entfernt werden (entfernte Dioden sind durch Kurzschluß zu ersetzen). Dabei kann die richtige Funktion durch eine geeignete Widerstands-Dimensionierung erhalten bleiben. Es muß sein:

R12 << R13 bzw. R14 << R15

Eine weitere Vereinfachung entsprechend Fig. 6 ist möglich, indem OV1 weggelassen wird und U1 direkt an R12 bzw. R14 gelegt wird.

Die Schaltung gem. Fig. 9 zeigt ein Analog-Eingangsteil eines Raumtemperaturreglers für eine Fußbodenheizung mit oberer und unterer Begrenzung der Fußbodentemperatur. Hinsichtlich der Benennung der Bauteile wird auf die vorstehende Auflistung zu den Fig. 8a, 8b verwiesen. Die Schaltung gemäß Fig. 9 ist eine praktische Anwendung der Schaltung Fig. 8a mit den dazu angegebenen Vereinfachungen. Die Fühler- und Soll­ wertschaltungen sind ähnlich wie in Fig. 7. Die Spannung UF2 des Fußbodentempera­ tur-Fühlers wird mit zwei Grenzwerten verknüpft. Je nach Dimensionierung können sich die Grenzwerte etwas gegenseitig beeinflussen. Das kann man vermeiden, indem an der Stelle UF2 ein Impedanzwandler eingeschaltet wird. Der Sollwertgeber P2 gibt den obe­ ren Grenzwert der Fußbodentemperatur an; dagegen der Sollwertgeber P3 den entspre­ chenden unteren Grenzwert der Fußbodentemperatur.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 10 ist das Analog-Eingangsteil eines Raumtemperaturreg­ lers mit Temperaturabsenkung und unterer Begrenzung der Raumtemperatur dargestellt. Bei dieser Schaltung gibt es nur einen Temperaturfühler F1. Dieser erfaßt die Raumtem­ peratur. Die Spannung von F1 wird mit zwei Sollwertgebern verknüpft. Dies sind der einstellbare Raumtemperatur-Sollwertgeber P1 und ein auf einen fixen Wert eingestellter Sollwertgeber P2 für die untere Temperaturgrenze. Am Raumtemperatur-Sollwertgeber P1 kann eine minimale Temperatur von 5°C eingestellt werden. Durch einen Tempera­ turabsenkungskontakt TA kann der Raumtemperatur-Sollwert weiter um 5 K abgesenkt werden, so daß ohne Begrenzung Frostgefahr bestehen würde. Durch den Sollwertgeber P2 für die untere Temperaturgrenze wird eine Grenztemperatur von 5°C festgelegt. Die­ se wird sich über OV2 durchsetzen, wenn die Raumtemperatur auf 5°C abgefallen ist.

Die Schaltung gem. Fig. 11 zeigt ein Analog-Eingangsteil eines Raumtemperaturreglers mit mehreren Raumtemperaturfühlern. Die Temperatur kann an verschiedenen Stellen eines Raumes sehr unterschiedlich sein. Um zu gewährleisten, daß überall mindestens die am Raumtemperatur-Sollwertgeber eingestellte Temperatur herrscht, können mehrere Temperatur-Fühler im Raum angebracht werden und ihre Spannungen durch Analog- Verknüpfungs-Schaltungen verknüpft werden, wie sie in den Fig. 2-6 dargestellt und dazu beschrieben sind. Diese Schaltungen können auf mehr als zwei Eingänge er­ weitert werden, indem die Eingangsschaltung für U2 vervielfacht wird. Fig. 11 zeigt ei­ ne Schaltung mit 4 Fühlern.

Fig. 12 zeigt ein Analog-Eingangsteil eines Raumtemperaturreglers mit Feuchtebegren­ zung. Dieser Raumtemperaturregler kann zweckmäßig für die Raumkühlung mit Kühl­ decken verwendet werden. Dabei ist ein Feuchtefühler 9 vorgesehen, der seine Meßer­ gebnisse auf einen Feuchtemesser 10 weitergibt, der mit einem Sollwertgeber (nicht im Detail dargestellt) zusammenwirkt. Hieraus ergibt sich die Spannung U2, die dem Opera­ tionsverstärker OV2 zugeführt und von dessen Ausgang über eine Diode 11 zur Aus­ gangsspannung UA weitergeführt wird. Wenn die Raumtemperatur ansteigt, so wird über den Raumtemperaturfühler F1 ein Abfall der entsprechenden Meßspannung UF1 be­ wirkt. Dies hat auch eine Reduzierung der Ausgangsspannung UA zur Folge, wodurch die Kühlung verstärkt wird. Bevor die relative Luftfeuchte an der Kühldecke zu groß wird und Kondenswasser von der Kühldecke tropft, wird bei steigender Ausgangsspannung U2 des Feuchtemessers über den Operationsverstärker OV2 ein Anheben der Ausgangs­ spannung UA realisiert, wodurch die Kühlung gedrosselt wird.

Es liegt im Bereich des Möglichen, ist jedoch aus Gründen der Vereinfachung zeichne­ risch nicht dargestellt, eine Erfassung der Meßergebnisse eines Feuchtefühlers mit der Erfassung von mehreren Temperaturen innerhalb des betreffenden Raumes zu kombi­ nieren; d. h. den meßtechnischen Inhalt der Ausführungen nach Fig. 11 und 12 in einem Gerät zusammenzufassen.

Claims (13)

1. Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Raum, bei der zusätzlich zur Raumtemperatur noch zumindest eine weitere physikalische Größe in den Regelkreis eingreift, wobei ferner Sollwertgeber sowohl für die der Raumtemperatur als auch für die der weiteren Größe entsprechenden Spannungen vorgesehen sind und die Differenzen aus den jeweiligen Meßspannungen und den zugehörigen Sollwertgeberspannungen zur Vorgabe der Stellgröße eingesetzt werden dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingangsseite der Regelanordnung eine Analog-Verknüpfungs-Schaltung (3) vorgesehen ist, an deren Eingang (3') die oben genannten Spannungsdifferenzen (U1, U2) anliegen, und daß die Analog-Verknüpfungs-Schaltung (3) ausgangsseitig (3") wahlweise eine durch eine der Eingangsspannungen (U1, U2) bestimmte Ausgangsspannung (UA) einem Regler (4) zuführt, dessen Stellspannung (US) dem Stellglied (5) einer Heizeinrichtung (6) zugeführt wird.

2. Anordnung zur Regelung der Raumtemperatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erfassung und Verarbeitung weiterer Größen, insbesondere eines Grenzwert- Sollwertes vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspuch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzwert-Sollwerte weitere der Temperatur und/oder der relativen Luftfeuchte entsprechende Spannungen (U2, U3) sind.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß als Analog-Verknüpfungs-Schaltung eine Diodenschaltung vorgesehen ist.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Anprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß als Analog-Verknüpfungs-Schaltung eine Transistorschaltung vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Anspruche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß als Analog-Verknüpfungs-Schaltung eine Schaltung mit sogenannten "idealen Dioden" vorgesehen ist, bei denen ein Operationsverstärker (OV) mit einer Diode (D) in Reihe geschaltet ist.

7. Anordnung nach einem oder mehreren der Anspruche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Analog-Verknüpfungs-Schaltung die Reihenschaltung eines Operationsverstärkers (OV) und eines Widerstandes (R) aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein zweier Spannungen (U1, U2) davon eine mit der Ausgangsspannung (UA) entweder über die Einschaltung eines Operationsverstärkers und einer Diode, oder eines Operationsverstärkers mit einem Widerstand (R4) oder nur über einen Widerstand (R5) verbunden ist, während die andere dieser beiden Spannungen über die Reihenschaltung eines Operationsverstärkers und einer Diode mit der Ausgangsspannung (UA) verbunden ist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Anspruche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Dioden in ihrer Durchlaßrichtung umschaltbar sind.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zweig aus Operationsverstärker und Dioden der weiteren Meßgröße ((U2) zwischen den Dioden (D2, D4) und der Ableitung der Ausgangsspannung (UA) ein Umschalter (S1) vorgesehen ist, daß die eine Diode (D2) eine Durchlaßrichtung aufweist, die entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der anderen Dioden (D4) verläuft, und der Schalter (S1) wahlweise an die eine Diode (D2) oder an die andere Diode (D4) anlegbar ist.

11. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (F1) vorgesehen ist, der mit zwei Sollwertgebern (P1, P2) zusammenwirkt, wobei der erste Sollwertgeber (P1) veränderlich ist, während der zweite Sollwertgeber (P2) auf einen fixen Wert zur Festlegung einer bestimmten, unteren Grenztemperatur eingestellt ist.

12. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der minimalen oder maximalen Temperatur von mehreren Stellen eines Raumes eine Reihe von Temperaturfühlern (F1, F2, F3, F4) an diesen Stellen angebracht ist und die Spannungen dieser Temperaturfühler (F1, F2, F3, F4) einer Analog-Verknüpfungs- Schaltung zugeführt werden.

13. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß als eine veränderbare Größe die relative Raumfeuchte mittels eines Feuchtefühlers (9) bestimmt wird, der mit einem Sollwertgeber (10) zusammenwirkt, welcher eine Spannung bereitstellt, die auf die Analog-Verknüpfungsschaltung gelangt.