DE2045438C - Raumthermostatschaltung mit thermischer Rückführung - Google Patents

Description

ters (I) verbindet, und von dem ein Widerstand ^o

(3) als Hilfsheizelement unmittelbar thermisch
auf den Lastschalter (1) einwirkt, ein zweiter

Widerstand (5) bei ein- b/w. ausgeschaltetem Die f.rfiiidung betrifft eine Raumthermostatsch;i!

Lastschalter (I) /u dem Hilfsheizeleinert (3) par- tung mil thermischer Rückführung, bei welcher der

allel bzw. in Reihe geschaltet i\ und ein dritter, 25 temperaturabhängige Lastschalter thermisch vim

teinperaturabhängiger Widersland (4 oder 7) uti- einer Hilfsheizung in Form eines Widerstandes be-

ter einer der durchschnittlichen Lastleistung ent- einflußt wird, der bei geschlossenem Lastschalter

sprechenden Wärmeeinwirkung steht und so ge- eingeschaltet ist, um durch verfrühtes Ansprechen

schaltet ist, daß das Spannungsgefälle über das Schwankungen entgegenzuwirken, und bei welcher

Hilfshei/element (3) bei suigcndc Durch- 30 der Lastschalter durch einen Stromweg mit thermi

schnittslcistung herabgesetzt wird. scher Einwirkung auf den Schalter während dessen

2. Thermostatschaltung nach Anspru h 1, da- Ausschalträumen überbrückt ist, um bei veränderh durch gekennzeichnet, daß der veränderliche ehern Wärmebedarf Verschiebungen in der gereud Widerstand (4, 7) unmittelbar vom Raumheizer ten Temperatur auszugleichen.

(2) beheizt wird (Fig. 1 oder 5). 35 Bei Thermostatschaltungen für Raumheizung ist

3. Thermostatschaltung nach Anspruch 1, da- es üblich, den Thermostaten mit einer besonderen durch gekennzeichnet, daß der veränderliche thermischen Rückführung zu versehen, um Schwan Widerstand (4,7) mit einer gewissen Trägheits- klingen in der Raumtemperatur entgegenzuwirken, wirkung von einem besonderen Heizwiderstaml die durch die thermische Hysterese des Thermostaten (6,8) beheizt wird, der durch den Lastschalter 4° bedingt sind, indem man eine sogenannte Hilfshei-(1) unter Spannung gesetzt wird (Fig. 3 oder4). zung vorsieht, z.B. einen Heizwiderstand, der auf

4. Thermostatschaltung nach Anspruch 3, du- den temperaturabhängigen Lastschalter, beispielsdurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand weise einen Bimetallschalter, in den Einschalt/eiten (6)den Raumheizer (2) überbrückt (Fig. 3). thermisch einwirkt. Werden nicht weitere Maßnah-

5. Thermostatschaltung nach Anspruch 3, da- 45 men \orgesehen, führt dies aber dazu, daß der Hierdurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand mostat bei einer niedrigeren Raumtemperatur den (8) den Lastschalter (I) überbrückt (F ig. 4). Raumheizer ausschaltet, d.h. die Raumtemperatur

6. Thermostatschaltung nach einem der An- bleibt im Mittel mit zunehmendem Wärmebedarf imsprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der mcr weite, unter dem Sollwert.

zweite Widerstand (i) die Lastseite des Last- 50 Es ist bekannt, dieser Temperaturwanderung da-

schalters (1) mit einem mittleren Punkt einer Rci- durdi entgegenzuwirken, daß der Thermostat mit

henschaltuiig der Widerstände {3,4, S) zwischen einer weiteren Hilfsheizung versehen wird, die in den

den Netzklcmmen verbindet. Ausschaltzeiträunvn eingeschaltet wird und die

7. Thermostatschallung nach Ansprüche, da- Wiedereinschaltung bei verhäluüsrräßig höheren durch gekennzeichnet, daß das Hilfshoizelement 55 Temperaturen verzögert.

(3) zwischen dem mittleren Punkt und der Netz- Nach der britischen Patentschrift 829 314 wird zu seite des Raumheizers (2) liegt. der Hilfsheizung eine zusätzliche Kompensationshei-

K. Thcrmostatschaltung nach Anspruch 7, da- zung vorgesehen, die thermisch auf den Thermosta-

durch gekennzeichnet, daß der veränderliche ten einwirkt, um den unvermeidlichen kleinen Rest

Widerstand (4,7) zwischen dem mittleren Punkt 60 an Rückkopplung auszugleichen. Es werden hierbei

und der Netzseite des Lastschalters (1) liegt. also zwei Widerstände in nahem thermischem Kon-

'). Thermostatschaltung nach Anspruch 2 takt mit dem Bimetall des Lastschalters angebracht,

oder 4 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet. Eine derartige genaue Anbringung zweier Wider-

daß der veränderliche Widerstand (4) eine stei- stände in nahem Kontakt mit dem gleichen Bimetall

gende Temperatur-Widerstands-Kennlinie (PTC) 65 ist mit der Möglichkeit von Fehlern und Ungenauig-

aufweist (F i g. 1 oder 3). keiten verbunden und erfordert eine sorgfältige Ju-

10. Thermostatschaltung nach Anspruch 7, da- stierung,

lurch uekennzeichnet, daß der veränderliche Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

diese Schwierigkeiten zu überwinden. Zu Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein verzweigtes Netzwerk von Widerständen vorgesehen ist, das beide Netzklemmen miteinander und mit der Lastseite des Lastschalters verbindet und von dem ein Widerstand als Hilfsheizelement unmittelbar thermisch auf den Lastschalter einwirkt, ein zweiter Widerstand bei ein- bzw. ausgeschaltetem Lastschalter zu dem Hilfsheizelement parallel bzw. in Reihe geschaltet ist und ein dritter, temperaturabhängiger Widerstand unter einer der durchschnittlichen Lastleistung entsprechenden Wärmeeinwirkung steht und so geschaltet ist, daß das Spannungsgefälle über das Hilfsheizelement bei steigender Durchschnittsleistung herabgesetzt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un'.eransprüche.

Die lirfindung ist in der folgenden Beschreibung eii'isier Ausführungsbdspiele der ThermostatM.li:illung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, Ls

I ι g. I ein erstes Ausführungsbeispicl der Schal

ί ι tr. 2 ein vereinfachtes Diagramm über die er-/Ci te Wärmeleistung im Beschleunigungswiderstand in Abhängigkeit der Temperatur des Raumhei/ers in (j.t \usführungsform nach F ig. 1.

fig. 3.4 und 5 je eine weitere Ausführungsform,

! i g. 6 ein schematischcs Diagramm über ilen Niri>mdtirchgang durch das Beschleunigungselement in Abhängigkeit der Zeit in der Ausführungsform ii.iv h Fig. 5.

In den Schaltschemeu sind für entsprechende B .'iteile die gleichen Hinweiszahlen benutzt.

ί ι g. 1 zeigt einen Thermostaten mit Temperaturfühkrf und dem Lastschalter 1, der den Raumhei-/.' 2 ein- und ausschaltet. Γ is Riickfiihrnct/werk hesi. ,1 aus drei Widerständen 3,4 und5, die in einem »■■•■.!einsamen Punkt miteinander verbunden sind. An jeweils dem entgegengesetzten Finde ist der Widerst i::d 3 mit der Netzklemme der Last, der Widersi ind4 mit der Netzklemme des Schalters 1 und der Widerstands mit einem Punkt zwischen dem Schal ter 1 und dem Raumheizer 2 verbunden.

Der Widerstand 3 ist der Hilfsheizwiderstand, i'cr unmittelbar auf den Temperaturfühler/ einwirkt. Der veränderliche Widerstand 4 ist ein temperaturabhün- «iger Widerstand mit steigender Tempcratur-Widerstands-Charakterislik (PTC-Widerstand) und steht in thermischem Kontakt mit dem Raumheizer 2, so daß er von der Oberfläcln'ntempcratur des Raumheizers beeinflußt wird und seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von dieser Temperatur ändert.

Die Reihenschaltung der Widcistände3 und 4 steht somit ständig unter Netzspannung. Bei offenem Lastschalter 1 fließt durch die Widerstände 3,4 ein Strom, der von der Temperatur des Widerstandes abhängig ist. Bei geschlossenem Lastschalter ist der Widerstand 4 mit dem Widersland 5 parallel geschaltet, so daß der Strom durch das Hilfsheizelement entsprechend größer ist. Je wärmer der Raumheizer ist, desto weniger Strom fließt in beiden Fällen durch das Hilfsheizelement 3. Die Wärmeleistung des Hilfshcizelements in Abhängigkeit von der Temperatur des Raumheizers2 ist in Fig.2 veranschaulicht, in der W_K die Wärmeleistung in ausgeschaltetem Zustand, d. h. die ausgleichende Leistung, und W_A die Wärmeleistung in eingeschaltetem Zustand bedeutet.

d.h. den Anteil, welcher die thermische Rückkopplung darstellt.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist die elektrische Schaltung der Widerstände 3,4 und 5 die gleiche wie S in F i g. I. Der Widerstand 4 steht jedoch nicht in unmittelbarem thermischem Kontakt mit dem Raumheizer 2, sondern wird von einem besonderen Heizwiderstand 6 thermisch beeinflußt, der parallel zu dem Raumheizer 2 liegt und somit gleichzeitig mit ίο diesem ein- und ausgeschaltet wird. Um eine gewisse thermische Trägheit zu erhalten, können die Widerstände 4 und 6 z.B. in eine keramische Masse eingebettet sein, was in F i g. 3 durch eine gestrichelte Umrahmung angedeutet ist.

Eine andere Variante ist in Fig.4 dargestellt und unterscheidet sich von den vorhergehenden im wesentlichen dadurch, daß der temperaturabhängige Widerstand? eine fallende Temperatur-Widersianus-Kennlinie aufweist (N FC-Widers· id) und von einem Widerstände beheizt wird, dei d-n Schalter 1 überbrückt. Die thermische Trägheit ist wiederum durch eine gestrichelte Linie um die beiden Widerstünde? und 8 herum angedeutet. Hei geschlossenem Lastschalter fließt durch den veränderlichen Widerstand 7 ein Strom parallel /um Strom durch den Widerstands, und die Summe dieser beiden Ströme fließt über den Widerstand 3. Wenn der Schaltei ! geöffnet ist, verzweigt sich der Strom durch den veränderlichen Widerstand? zu den Widerständen 3 und 5, so daß der Hilfsheizwiderstand 3 weniger Strom erhält, tier den Schalter i überbrückende Widerstände erhält Strom und wird erwärmt. In beiden Fällen ist der Strom durch den Widerstand 3 wiederum um so kleiner, je großer der Widerstand? ist. d.h. in diesem Falle je länger die Ausschaltzeit ist. Mit zunehmendem Wärmebedarf ergibt sich 'laher eine abnehmende Zusat/beheizung entsprechend dem in F i g. 2 dargestellten Verlauf. Aus rein praktischen Gründen kann diese Schaltung den vorhergehenden gegenüber vorzuziehen sein, weil handelsübliche NTC-Widerstiinde eine gleichmäßigere K.Mper;i!;ir-Widerstands-Kennlinie als PTC-Widers'ünde aufweisen und es dadurch ermöglichen, eine geradlinigere Veränderung der Ausgleichswirkimg /u erhalten. In Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, bei welcher der temperaturabhängige Widerstand? nicht m Reihe mit dem Hilfsheizwiderstand 3. sondern in einem Parallelzweig zu diesem liegt, während zwischen ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem W'Jcrstand5 und der Nct/.seitc des Schalters 1 ein besonderer Reiheinviderstand9 angeordnet ist. Der Widerstand? i-,i hier ein N TC-Widerstand, der unmittelbar von dem Raumhci/er2 erwärmt wild. Das Spannungsgefälle über den Widerstand 3 und demnach der Strom durch diesen verändern sich so mit mit der Temperatur des Widerstandes?, d.h. entgegengesetzt der Lasttemperatur und dem Wärmebedarf. Indessen ist es hier notwendig, besondere Maßnahmen zu treffen, um den Stronulurchgang durch den Hilfsheizwiderstand 3 bei ausgeschaltetem Lastschalter 1 zu verkleinern und dadurch die erwünschte thermische Rückkopplung zu erzielen. Zu diesem Zweck ist eine aus Gleichrichtern 10, II, bestehende Gleichrichterschaltung vorgesehen, die bei geöffnetem Lastschalter I den Stromtiurchgang durch die Widerslände 3 und 7 in einer Richtung gestattet und in der entgegengesetzten Richtung sperrt, aber bei geschlossenem Lastschalter 1 auch einen

Slromdurchgang in der entgegengesetzten Richtung durch die Widerstände 3 und 5 in Reihe gestattet. Während der Widerstand? somit stets nur in jeder zweiten Halbwellc Strom erhält — ein wenig größer bei geschlossenem als bei geöffnetem Thermostaten —, weist der Strom durch den Hilfsheizwiderstand 3 dagegen einen Verlauf gemäß F i g. 6 auf.

Die Ausgleichswirkung während der Ausschaltzeiten wird gemäß F i g. 6 durch positive Halbwellen erzielt, und die stärkeren negativen Halbwellen während der Einschaltzciten ergeben die Riickführheizung zur beschleunigten Ausschaltung der Raumheizung. Die Rückführheizung während der Einschaltzeiten des Lastschalters 1 ist vom Widerstand 7 unabhängig, während sich die Rückführheizung während der Ausschaltzeiten des Lastschalters stark mit dem Widerstand? ändert. Bei warmem Raumheizer sind daher die positiven Stromimpulsc kleiner als bei kaltem Raumheizer, wie in F i g. 6 durch die vollen und

ίο gestrichelt gezeichneten Halbwellen dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 Widerstand (7) parallel zum Hilfsheizelement (3) Patentansprüche: geschaltet ist. 11. Thermostatschaltung nach Anspruch 1, da-

1. Raumthermostatschaltung mit thermischer durch gekennzeichnet, daß das Netzwerk durch Rückführung, bei welcher der temperaturabhän- 5 eine Gleichnchterschaltung (.10, «. }*■) ergänzt gige Lastschalter thermisch von einer Hilfshei- ist, die in wechselnden Halbwellen einen Stromzung in Form eines Widerstandes beeinflußt durchgang durch einen von dem Hilfshetzelernent wird, der bei geschlossenem Lastschalter einge- (3) und dem Verbindungswiderstand (5) gebildeschaltet ist, um durch verfrühtes Ansprechen ten Nebenschluß zur Last bzw. durch einen Schwankungen entgegenzuwirken, und bei wel- io Stromweg zwischen den Netzklemmen gestattet, eher der Lastschalter durch einen Stromweg mit der vom Hilfsheizelement (3) und dem veranderthermischer Einwirkung auf den Schalter wäh- liehen Widerstand (7) in Parallelschaltung sowie rend dessen Ausschaltzeiträumen überbrückt ist, einem Reihenwiderstand (9) gebildet ist.

um bei veränderlichem Wärmebedarf Verschie- 12. Thermostatschaltung nach Anspruchs bungen in der geregelten Temperatur auszuglei- 15 und 8 oder nach Anspruch 2 und Anspruch K) chen, dadurch gekennzeichnet, daß oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der veranein verzweigtes Netzwerk von Widerständen (3.4 derliche Widerstand (7) eine fallende Temperaturbzw. 7.51 vorgesehen .: t. das beide Netzklemmen Widerstands-Kennlinie (NTC) aufweist (F i«. miteinander und mit der Lastseite des Lastschal- 4 oder 5).