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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-.
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geordneten Widerständen besteht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Hierbei erfolgt immer eine vollständige Aufladung des gesamten Kesselvolumens
ohne Rücksicht auf den witterungsabhängigen Wärmebedarf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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