DE2322510A1 - Anordnung zur einschaltverzoegerung der elektrischen heizung eines waermespeichers - Google Patents

Anordnung zur einschaltverzoegerung der elektrischen heizung eines waermespeichers

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DE2322510A1
DE2322510A1 DE19732322510 DE2322510A DE2322510A1 DE 2322510 A1 DE2322510 A1 DE 2322510A1 DE 19732322510 DE19732322510 DE 19732322510 DE 2322510 A DE2322510 A DE 2322510A DE 2322510 A1 DE2322510 A1 DE 2322510A1
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temperature
boilers
boiler
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DE19732322510
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Helmut Eberth
Juergen Wenning
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • G05D23/1923Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller using thermal energy, the cost of which varies in function of time

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Description

  • Anordnung zur Einschaltverzögerung der elektrischen Heizung eines Wärme speichers Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einschaltverzögerung der elektrischen Heizung eines aus mehreren Kesseln gebildeten Wärmespeichers mit einem die Außentemperatur, die Zeit und den Wärmeinhalt des Wärme speichers erfassenden Steuergerät, wobei die Erfassung des Wärmeinhaltes über eine Widerstandsanordnung erfolgt, die aus mehreren, einzelnen Kesseln zu-.
  • geordneten Widerständen besteht.
  • Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (Aufladeautomatik AS 084-Prospekt 1070/ASB-2 der Fa. D. Grösslin, St. Georgen) ist an jedem Kesselein temperaturabhängiger Widerstand angeordnet. Die einzelnen Widerstände sind parallel geschalter und an den Klemmen eines Steuergerätes geführt, in dem der Gesamtwiderstandswert als ein Maß fiir die ir.5-liche Einschaltverzögerung der Heizkesselheizung ausgewertet wird. Die Widerstände befinden sich jeweils in halber Höhe an den einzelnen Kesseln. Dabei ist jedem Kessel ein eigenes Heizelement zugeordnet, die jedoch gemeinsam an das elektrische Versorgungsnetz angeschaltet werden. Die Ermittlung der etwa gespeicherten Wärmemenge bereitet bei Warmwasserkesseln Schwierigkeiten, weil sich der Kesselinhalt nicht gleichmäßig erwärmt, sondern das heiße Wasser nach oben steigt.
  • Dabei ergibt sich zwischen dem heißen Wasservolumen und dem darunterliegenden kalten Wasservolumen eine relativ scharfe Grenze, so daß die zur Temperaturerfassung vorgesehenen Widerstände z.B. im Bereich des heißen Wassers liegen und die völlige Aufladung der Kessel signalisieren, während tatsächlich die darunterliegende Wassermenge noch kalt ist.
  • Auch ergeben sich nach dem Entladen Schwierigkeiten bei der Ermittlung der nachfolgend orforderlichen Aufladung, weil die Temperatur des Rücklaufwassers so niedrig sein kann, daß das Temperaturniveau für Heizzwecke ungeeignet ist.
  • Trotzdem wird dieser Wärmeinhalt durch die Widerstände berücksichtigt und führt zu einer so weiten Verschiebung des Iiadebeginns, daß zwar an sich die erforderliche Wärmemenge gespeichert, jedoch ein Teil des Wassers auf einem für Heizzwecke ungeeigneten Temperaturniveau geblieben ist.
  • Es ist auch ein Warmwasserspeicher bekannt (DD-OS 1 937 316), bei dem mehrere Kessel strömungstechnisch hintereinander geschaltet sind. Die Aufladung erfolgt über einen mit Heizelèmenten bestückten Ladekessel, aus dem das erhitzte Wasser entgegen der Entladeströmungsrichtung durch eine Pumpe in die Kessel gefördert wird. Sind alle Kessel aufgeladen, wird die weitere Heizung durch das dann über die Rücklaufleitung zurickströmende heiße Wasser selbsttätig unterbrochen.
  • Hierbei erfolgt immer eine vollständige Aufladung des gesamten Kesselvolumens ohne Rücksicht auf den witterungsabhängigen Wärmebedarf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die Wassertemperaturen unter einem bestimmten Temperaturwert für die nächste Aufladung unberücksichtigt bleiben und die eine Aufladung nur des Teils des gesamten Kesselinhaltes ermöglicht, wie es abhängig von der Witterung erforderlich ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß mit einzelnen, strömungsmäßig in Serie geschalteten Kesseln Temperaturschalter in Wärmekopplung stehen, deren Kontakte bei Serienschaltung der Widerstände parallel zu denselben geschaltet sind.
  • Dadurch wird erreicht, daß eine erste Änderung des Gesamtwiderstandes der Widerstandsanordnung erst dann eintritt, wenn beim Aufladen das Kesselvolumen bis zum ersten Temperaturschalter mit heißem Wasser gefüllt ist und daß die weiteren sprunghaften Änderungen danach jeweils dann erfolgen, wenn daß Kesselvolumen bis zum nächsten Temperaturschalter mit heißem Wasser gefüllt ist. Beim Entladen dagegen, das in der Regel strömungsmäßig entgegengesetzt erfolgt, erreicht das abgekühlte Wasser die Temperaturschalter in umgekehrter Reihenfolge, die dadurch bei Unterschreiten ihrer Schalttemperatur in ihre Ausgangslage zurückschalten. Wird nicht das gesamte aufgeheizte Wasser während der Entladeperiode verbraucht, dann bleibt beispielsweise ein Temperaturschalter geschlossen. Der so verminderte Widerstandswert der Widerstandanordnung bewirkt über das Steuergerät eine entsprechende Verzögerung der Einschaltung der elektrischen Heizung.
  • Andererseits kann es z.B. bei warmer Witterung genügen, daß durch die mit einem Temperaturschalter erreichte Widerstandsänderung bereite das Summensignal aus euer fitterungszeit und wärmeinhaltsabhängigen Steuergröße erreicht wird, wodurch in bekannter Weise eine Verschiebung des Aufladebeginris durch das Steuergerät bis zum Ende der Aufladeperiode eintritt. Von besonderem Vorteil ist bei dieser Ausbildung auch, daß die Änderung des Widerstandswertes der Widerstandsanordnung bei einem durch die Schalttemperatur der Temperaturschalter festgelegten Temperaturwert erfolgt, weil dadurch praktisch ei Unabhängigkeit von der Rücklauftemperatur des von den Raumheizkörpern zurückfließenden Wassers erreicht wird, da nur noch Wassertemperaturen berücksichtigt werden, die für Heizzwecke geeignet sind.
  • Der Wärmeinhalt des einmal mehr oder weniger abgekühlten Heizwassers wird bei der Ermittlung des verzögerten Einschaltpunktes bei der nächsten Aufladeperiode nicht berücksichtigt, jedoch verkürzt er die Aufladedauer, so daß nicht mehr Wärmeenergie gespeichert wird, als tatsächlich für die nächste Entleerungsperiode benötigt wird.
  • Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Es zeigt: Fig.1 ein Schaltschema einer Anordnung zur Aufladesteuerung eines Wärme speichers und Fig.2 eine Prinzipdarstellung einer Warmwasserspeicheran lage mit daran angeordneten Temperaturschaltern.
  • Mit 1 ist ein an sich bekanntes Steuergerät, z.B. gemäß "elektrowärme international" 1968, Seite 317 bis 318 insbesondere Bild 7, bezeichnet, mit dem aus einem witterungsabhängigen Signal und einem in Abhängigkeit vom Wärme inhalt eines Wärme speichers sich ändernden elektrischen Widerstand eine Zeit ermittelt wird, um die die Einschaltung der elektrischen Heizung des Wärme speichers verzögert wird, damit bis zum Ende der zur Verfügung stehenden Aufladeperiode gerade eine der Witterung entsprechende Wärmemenge gespeichert werden kann. Der in Abhängigkeit vom Wärmeinhalt sich verändernde Widerstand besteht nun erfindungsgemäß aus einer Widerstandsanordnung aus der Serienschaltung von Einzelwiderständen 2,g,4,5, zu denen jeweils ein Kontakt eines Temperaturschalters 6,7,8,? parallel geschaltet ist. Diese Temperaturschalter sind an einzelnen, einen Wärmespeicher bildenden Kesseln 10,11, 12, 13 angeordnet und erfassen die Temperatur des darin befindlichen Heizwassers. Dabei ist die Schalttemperatur der Temperaturschalter 6 bis 9 auf einen Temperaturwert des Heizwassers eingestellt, bei dem eine wirkungsvolle Heizung praktisch nicht mehr erreicht wird. Die Kessel 10 bis 13 sind untereinander und mit einem dem Kessel 10 vorgeschalteten weiteren Kessel 14 in Serie geschaltet und über eine vom Kessel 14 ausgehende Vorlaufleitung 15 und eine Heizpumpe 16 an einen Wärmetauscher 17 angeschlossen, von dem eine Rücklaufleitung 18 zurück zum Kessel 13 führt. An die Rücklaufleitung 18 ist auch eine Ladepumpe 19 angeschlossen, mit der Heizwasser in einen Heizelemente enthaltenden Ladekessel 20 gefördert werden kann. Der Auslauf 21 des Ladekessels 20 ist an die Vorlaufleitung 15 angeschlossen. Die erforderlichen Armaturen sind jeweils an bzw. in die zugehörigen Leitungen eingeschaltet. Die Temperaturschalter sind mit Arbeitskontakten bestückt, die z.B. bei einer Temperatur 0 des Heizwassers in den Kesseln von 75 0 schließen und zur Vermeidung kurzzeitige Schaltvorgänge bei etwa 600C öffnen, während das aus dem Ladekessel 20 beim Aufladen zuströmende 0 Wasser eine Temperatur von ca. 95 0 aufweist.
  • Die Funktion der dargestellten Anordnung ist wie folgt: Ist das Wasser in den Kesseln 10 bis 14 abgekühlt dann sind die Kontakte der Temperaturschalter geöffnet und die Widerstandsanordnung aus den Einzelwiderständen 2 bis 5 hat ihren höchsten Widerstandswert. Dieser Widerstandswert bewirkt in Verbindung mit einem der Außentemperatur ausgesetzten temperaturabhängigen Außenfühlerwiderstand 22 eine Verstimmung einer Brückenschaltung 23 in dem Steuergerät 1, die durch ein Zeitwerk 24 im Verlaufe der zur Verfügung stehenden Auflageperiode abgeglichen wird und im Abgleichzeitpunkt ein Schaltsignal erzeugt, das zur Betätigung eines Heizschützes 25 zur Einschaltung der Heizelemente des Ladekessels 20 führt. Je größer der Widerstandswert der Widerstandsanordnung 2 bis 5 und J tälter die Witterung ist, um so eher wird innerhalb der Aufladeperiode der Abgleich der Brückenschaltung 23 erreicht.
  • Herrscht dementsprechend eine sehr niedrige Außentemperatur und sind die Kessel 10 bis 14 entladen, dann erfolgt die Einschaltung der Heizung bereits zu Beginn der Aufladeperiode, so daß bis zu deren Ende alle Kessel 10 bis 14 mit Hilfe des Ladekessels 20 aufgeladen werden können.
  • Wenn dagegen eine mittlere Außentemperatur herrscht, dann genügt die Aufladung des halben Kesselvolumens. Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Temperaturschalter 6 bis 9 über das Kesselvolumen braucht somit die Aufladung frühestens nach Ablauf der halben Aufladeperiode zu erfolgen, was bei entladenen Kesseln 10 bis 14 und geöffneten Temperaturschaltern 6 bis 9 eintritt. Ist dagegen in diesem Fall zu Beginn der Aufladeperiode z.B. noch der Temperaturschalter 6 geschlossen, weil das Kesselvolumen bis dort noch nicht unter die Schalttemperatur dieses Temperaturschalters 6 entladen ist, dann erfolgt eine weitere Verschiebung des Einschaltzeitpunktes durch den bereits verminderten Gesamtwiderstand der Widerstandsanordnung 2 bis 5. Die Einschaltung der Heizung tritt in diesem Fall somit im letzten Viertel der Aufladeperiode ein.
  • Im vorliegenden Fall sind 5 Kessel 10 bis 14 nur vier Temperaturschalter 6 bis 9 zugeordnet. Um hierbei eine gleichmäiJige Aufteilung der Temperaturschalter auf das gesamte Kesselvolumen V zu erreichen, wird bei n vorgesehen Temperaturschaltern jeweils bei einem Teilvolumen TV = v ein t Temperaturschalter vorgesehen. Dann ergibt sich eine wittelbungsgerechte Aufladung und Einschaltverzögerung.
  • Werden den Widerständen 2 bis 5 temperaturabhängige Fühlerwiderstände zugeordnet, die wie die zugehörigen Temperaturschalter der Kesseltemperatur ausgesetzt und oberhalb der Schalttemperatur an Stelle der Widerstände 2 bis 5 über einen Umschaltkontakt des jeweiligen Temperaturschalters eingeschaltet werden, dann wird der Wärmeinhalt des Heizwassers oberhalb der Schalttemperatur der Temperaturschalter bei der Ermittlung der Aufladedauer mit berücksichtigt. Die Änderung des Widerstandswertes der Widerstandsanordnung erfolgt dann bei Entladung jeweils zunächst kontinuierlich, um erst bei Erreichen des für Heizzwecke ungeeigeneten Temperaturniveaus, auf das die Temperaturschalter 6 bis 9 eingestellt sind, eine praktisch völlige Wärmeentleerung des betreffenden Kessels zu signalisieren. Die Fühlerwiderstände weisen dabei einen negativen Temperaturkoevitzienten auf und haben bei der Schalttemperatur jeweils einen den Widerständen 2 bis 5 entsprechenden Widerstandswert

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e trinordnung zur Einschaltverzögerung der elektrischen Heizung eines aus mehreren Kesseln gebildeten Wärme speichers mit einem die Außentemperatur, die Zeit und den Wärmeinhalt des Wärmespeichers erfassenden Steuergerät, wobei die Erfassung des Wärmeinhalts über eine Widerstandsanordnung erfolgt, die aus mehreren, einzelnen Kesseln zugeordneten Widerständen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mit einzelnen, strömungsmäßig in Serie geschalteten Kesseln (10 bis 13) Temperaturschalter (6 bis9) in Wärmekopplung stehen, deren Kontakte bei Serienschaltung der Widerstände (2 bis 5) parallel zu denselben geschaltet sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die allen Kesseln (10 bis 14) gemeinsame Vorlaufleitung (15) und Rücklaufleitung (18) der Kessel (10 bis 14) ein Heizelemente enthaltender Ladekessel (20) über eine Ladepuml)e (19) angeschlossen ist und daß die Ladepumpe (19) gegen die Strömungsrichtung des Wassers beim Laden in die Kessel (10 bis 14) fördert.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturschalter (6 bis 9) in verschiedenen Höhen des gesamten Volumens der Kessel angeordnet sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von n-Temperaturfühlern bei einem gesamten Kesselvolumen V ein Temperaturfühler jeweils nach einem Teilvolumen TV = v gerechnet vom Ausgang der orlaufleitung (15) in Richtung der Strömungsrichtung des Wassers beim Laden, an den Kesseln angeordnet ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schalttemperatur der Temperaturschalter (6 bis 9) etwa 1000 bis 200C über der unteren Schalttemperatur liegt.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schalttemperatur der Temperaturschalter(6 bis 9) niedriger als die Temperatur des Ladewassers ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Widerständen (2 bis 5) temperaturabhängige Fühlerwiderstände zugeordnet sind, die wie die Temperaturschalter (6 bis 9) der Kesseltemperatur ausgesetzt sind und daß die Temperaturschalter (6 bis 9) mit einem Umschaltkontakt bestückt sind, der oberhalb der Schalttemperatur jeweils den zugehörigen Fühlerwiderstand und unterhalb der Schalttemperatur den festen Widerstand in den Stromkreis einschaltet.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2486212A1 (fr) * 1980-05-16 1982-01-08 Hebert Jean Paul Systeme polyvalent de chauffage central a accumulation d'eau et restitution douce utilisant l'electricite au tarif " heures creuses "
CH673072GA3 (en) * 1984-11-16 1990-02-15 Domestic central heating and hot water installation

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