DE2363038B2 - PROCEDURE FOR OPERATING A HEAT ACCUMULATOR DURING A DISCHARGE PERIOD - Google Patents
PROCEDURE FOR OPERATING A HEAT ACCUMULATOR DURING A DISCHARGE PERIODInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmespeichers während eines Entladezeitraumes. The invention relates to a method for operating a heat accumulator during a discharge period.
Es ist bei einer Teilspeicherheizung bekannt (Elektrizitätswirtschaft 1969, S. 31 bis 37), ein Direktheizgerät und einen Wärniespeicher vorzusehen, die jeweils für sich die volle für den Raum erforderliche Heizleistung abgeben. Hierbei wird vorausgesetzt daß Heizstrom für das Direktheizgerät und gleichzeitig für den Wärmespeicher während des größeren Teils des Tages zur Verfügung steht. Lediglich während einiger Stunden wird dann bei Spitzenbelastung des Netzes der Heizstrom gesperrt und die Beheizung des Raumes erfolgt allein durch den Wärmespeicher. Die Entladung des Wärmespeichers wird dabei durch einen Raumthermostaten so gesteuert, daß an sich eine konstante Raumtemperatur aufrechterhalten wird. Da die Aufladung des Wärmespeichers aus wirtschaftlichen Gründen nur auf den der Außentemperatur entsprechenden Wert vorgenommen wird, besteht die Gefahr, daß der Wärmespeicher bei unvorhergesehenem erhöhtem Wärmebedarf bereits im ersten Abschnitt des Entlade-Zeitraumes entladen wird. Dann ist im weiteren Verlauf des Entladezeitraumes wegen der vollkommenen Sperrung der elektrischen Energie keine oder keine ausreichende Beheizung des Raumes mehr möglich.It is known for partial storage heating (electricity industry 1969, p. 31 to 37) to provide a direct heater and a heat accumulator, each for provide the full heating power required for the room. It is assumed that heating current for the direct heating device and at the same time for the heat storage during the greater part of the day Available. During peak load of the network, the Heating current is blocked and the room is heated solely by the heat accumulator. The discharge the heat storage tank is controlled by a room thermostat so that a constant Room temperature is maintained. Since the charging of the heat accumulator for economic reasons is only made to the value corresponding to the outside temperature, there is a risk that the In the event of an unforeseen increase in heat demand, heat storage is already available in the first section of the discharge period is discharged. Then the further course of the discharge period is due to the perfect Blocking of the electrical energy no or insufficient heating of the room is possible.
Eis ist auch bekannt (elektrowärme international 1968,Ice cream is also known (electric heat international 1968,
S. 316 bis 322), für die Steuerung der Aufladung eines Wärmespeichers in einer Brückenschaltung die Widerstandswerte eines temperaturabhängigen, der Außentemperatur ausgesetzten Widerstandes und eines durchP. 316 to 322), the resistance values for controlling the charging of a heat accumulator in a bridge circuit a temperature-dependent resistor exposed to the outside temperature and a through
ein Uhrwerk angetriebenen Drehwiderstandes miteinander zu vergleichen und bei Brückenabgteich ein Schaltsignal zu erzeugea Hierdurch werden die Heizelemente des Wärmespeichers während des Aufladezeitraumes der Außentemperatur entsprechend verzögert eingeschaltet, um die Auflad-yig zu begrenzen und das Nachttal der Netzbelastung besser auszufüllen.to compare a clockwork driven rotation resistance with each other and a bridge adjustment Switching signal to be generated a As a result, the heating elements of the heat accumulator are switched off during the charging period switched on with a delay depending on the outside temperature in order to limit the charging yig and to better fill the night valley of the network load.
Ferner wird bei einer bekannten Regeleinrichtung (DT-OS 20 21997) so verfahren, daß sowohl die Aufladung als auch die Entladung eines Wärmespeichers über vinen Raumthermostaten gesteuert werden. Dabei ist zwar eine Nachladung des Wärmespeichers bei erhöhtem Wärmebedarf während des Tages möglich, sofern das EJektrizitätsversorgungs-Unternehmen zu einer bestimmten Zeit freie Netzlkapazität hat, jedoch erfolgt diese Nachladung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur nur dann, wenn der Speicherkern zur Zeit der möglichen Nachladung praktisch völlig entladen ist und der Raum thermos ta* sehr lange Einschaltzeiten aufweist Entfällt die Nachladezeit z. B. infolge Auslastung des Netzes oder ist sie sehr kurz und folgt eine Sperrzeit, in der dem Netz elektrische Energie zu Heizzwecken nicht entnommen werden darf, dann ist eine ausreichende Beheizung des Raumes nicht mehr möglich. Auch muß die Entladung des Speicherkerns schon vor der festgesetzten Nachladezeitspanne erfolgt sein.Furthermore, a known control device (DT-OS 20 21997) proceeds so that both the Charging and discharging of a heat storage tank can be controlled via vinen room thermostats. It is true that the heat storage tank is recharged when there is an increased heat requirement during the day possible, provided that the electricity supply company has free network capacity at a certain time, however, this recharging takes place depending on the room temperature only when the storage core at the time of possible recharging is practically completely discharged and the room thermos ta * for a very long time Has switch-on times. B. due to the load on the network or is it very short and There is a blocking period in which the network receives electrical energy must not be removed for heating purposes, then the room is no longer adequately heated possible. The storage core must also be discharged before the specified recharging period be.
Schließlich ist auch eine Regeleinrichtung für die Aufladung eines Wärmespeichers bekannt (DT-OS 15 65 636), bei der einem die Aufladung begrenzenden, die Speicherkerntemperatur überwachenden Thermostaten zusätzliche, sich zeitlich ändernde Wärmeenergie zur Steuerung der Schalttemperatur zugeführt wird. Hierbei wird die auf die Speicherkerntemperatur bezogene Schalttemperatur des Thermostaten während der nächtlichen Aufladezeitdauer von niedrigen zu hohen Werten hin verstellt und folglich der Einschaltzeitpunkt unter Berücksichtigung der Restwärme auf das Ende der möglichen Aufladezeitdauer hin verschoben. Finally, a control device for charging a heat accumulator is also known (DT-OS 15 65 636), in which one limiting the charge, Thermostats that monitor the storage core temperature have additional thermal energy that changes over time is supplied to control the switching temperature. This is based on the storage core temperature related switching temperature of the thermostat during the nightly charging period from low to adjusted to high values and consequently the switch-on time taking into account the residual heat postponed the end of the possible charging period.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das während des Entladezeitraumes sichergestellt wird, daß selbst bei einer vorübergehenden vollkommenen Sperrung der zu Heizzwecken dienenden elektrischen Energie in jedem Fall eine Wärmemenge im Wärmespeicher enthalten ist, die eine ausreichende Raumheizung während der Sperrzeit ermöglicht.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned, by which during of the discharge period ensures that even with a temporary complete blocking of the The electrical energy used for heating purposes always contains an amount of heat in the heat accumulator, which enables sufficient room heating during the blocking period.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei einer negativen Abweichung des Istwertes der Speichertemperatur gegeuüber einem über den Entladezeitraum festgelegten Verlauf der Solltemperatur dem Wärmespeicher zusätzliche Wärmeenergie zugeführt wird.The solution to this problem is, according to the invention, that in the event of a negative deviation of the actual value of the storage tank temperature compared to a course of the defined over the discharge period Target temperature the heat storage is supplied with additional thermal energy.
Hierbei wird also vorgegeben, welche Temperaturen während des Entladezeitraumes zu bestimmten Zeiten im Wärmespeicher noch vorhanden sein müssen, um bei einer möglicherweise eingeschalteten Sperrzeit noch genügend Wärme zur Verfügung zu haben. Erfolgt die Entladung durch besondere Umstände schneller als im normalen Tagesverlauf, dann wird die jeweils zuviel entnommene Wärmemenge durch Nachladen bereits während der Hochtarifzeit wieder ausgeglichen. Es steht dann zu Beginn einer Sperrzeit in jedem Fall die zur weiteren Beheizung erforderliche Wärmeenergie zur Verfügung.Here it is specified which temperatures during the discharge period at certain times must still be present in the heat storage tank, in order to still have to have enough heat available. If the unloading takes place faster than in the normal course of the day, then the excess amount of heat withdrawn by reloading is already balanced again during the high tariff period. At the beginning of a blocking period there is always the heat energy required for further heating is available.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to drawings. It shows
F i g. 1 eine schematische Das stellung einer Lade- und Entladekurve undF i g. 1 a schematic of the position of a loading and Discharge curve and
Fig.2 eine Prinzipskizze einer Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
'n Fig. 1 ist über der Tageszeit der angenäherte zeitliche Verlauf der Temperatur des Wärmespeichers
aufgezeichnet Ausgehend von einem aus der vorangegangenen Entladung verbliebenen Restwärmesoclcel K
mia wird durch die Heizelemente der Wärmespeicher während der Niedertarifzeit NT, z.B. ab 22Uhr bis
6 Uhr, etwa entsprechend der Ladelinie 1 auf eine der Witterung entsprechende Temperatur K max. aufgeheizt
Die dabei gespeicherte Wärmemenge reicht dann bei normalem Heizbetrieb für die Beheizung des
entsprechenden Raumes während der verbleibenden Tageszeit, ohne eine Nachladung vornehmen zu müssen.
Damit jedoch während der Hochtarifzeit HT zwischen 6 Uhr und 22 Uhr immer eine ausreichende Wärmemenge
selbst bei erhöhtem Wärmebedarf zur Verfügung steht um auch während einer dazwischen auftretenden
Sperrzeit eine ausreichende Beheizung des Raumes sicherzustellen, wird eine der normalen Entladung
entsprechende Entladelinie 2 gemäß dem Verlauf der Solltemperatur des Wärmespeichers festgelegt Erfolgt
die Entladung und damit die Absenkung der Isttemperatur des Wärmespeichers langsamer als der Verlauf der
Solltemperatur, dann ist eine Nachladung unnötig, weil jeweils noch genügend Wärmeenergie gespeichert ist,
um eine z. B. zwischen 18 Uhr und 20 Uhr eingeschaltete Sperrzeit SZ zu überbrücken.2 shows a schematic diagram of a device for carrying out the method according to the invention.
is' n Fig. 1 on the time of day, the approximate temporal course of the temperature of the heat accumulator recorded Starting from a remaining from the previous discharge Restwärmesoclcel K mia is determined by the heating elements of the heat accumulator during low tariff period NT, for example, from 22 pm to 6 am, approximately corresponding to the Charging line 1 heated to a temperature K max. Corresponding to the weather. In normal heating mode, the amount of heat stored is sufficient to heat the corresponding room during the remaining time of the day without having to recharge. However, so that during the high tariff time HT between 6 a.m. and 10 p.m. there is always a sufficient amount of heat available, even when there is an increased heat demand, to ensure sufficient heating of the room even during a blocking period that occurs in between, a discharge line 2 corresponding to normal discharge is set according to the course of the setpoint temperature If the discharge and thus the lowering of the actual temperature of the heat accumulator takes place more slowly than the course of the target temperature, then a reload is unnecessary, because there is still enough thermal energy stored in each case to generate a z. B. to bypass the blocking time SZ that is switched on between 6 p.m. and 8 p.m.
Fällt die Isttemperatur des Wärmespeichers dagegen schneller als es der Verlauf der Solltemperaturlinie 2 vorgibt, dann wird auch während der Hochtarifzeit sofort der Betrag der zuviel entzogenen Wärmemenge nachgeladen, so daß der tatsächliche Temperaturabfall der Solltemperaturlinie 2 folgt und auch in diesem Fall die Wärmeversorgung des jeweiligen Raumes während der Sperrzeit SZsichergestellt istIf, on the other hand, the actual temperature of the heat storage tank falls faster than the course of the target temperature line 2 pretends, then the amount of the excess heat withdrawn is immediately also during the high tariff period recharged so that the actual temperature drop follows the target temperature line 2 and also in this case The heat supply of the respective room is ensured during the blocking time SZ
Um während der Sperrzeit auch einen erhöhten Wärmebedarf ohne Nachteil für die weitere Beheizung decken zu können, ist es vorteilhaft gemäß der strichpunktierten Linie 3 den Solltemperaturverlauf zu gestalten. Durch die geringere Neigung der Solltemperaturlinie 3 vor der Sperrzeit und danach wird zunächst vor der Sperrzeit ein Wärmepolster geschaffen, das zusätzlich während der Sperrzeit abgebaut werden kann, während eine Entladung unter den normalen Verlauf der Solltemperatur anschließend durch den flachen Verlauf der Solltemperaturlinie wieder ausgeglichen wird.In order to have an increased heat demand during the blocking period without any disadvantage for further heating To be able to cover, it is advantageous according to the dash-dotted line 3 to the target temperature profile design. Due to the lower inclination of the target temperature line 3 before the blocking time and afterwards, initially A thermal cushion is created before the blocking period, which can also be removed during the blocking period can, during a discharge below the normal course of the setpoint temperature, then through the flat course of the target temperature line is compensated for again.
In F i g. 2 ist eine Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dargestellt, wobei ein elektrisch beheizbarer Wärmespeicher 4 mit Heizelementen 5 vorgesehen ist. In Serie zum Heizelement 5 liegen Kontakte 6 eines hydraulischen Theraiostaten 7, mit dem das Heizelement 5 an das Versorgungsnetz anschaltbar ist. Der Thermostat 7 weist zwei Temperaturfühler 8 und 10 auf, von denen der eine dem Wärmespeicher 4 zugeordnet ist und die Isttemperatur desselben erfaßt, während der andere getrennt davon mittels eines Heizwiderstandes 9 beheizbar ist. Überschreitet der aus der Beheizung der beiden Temperaturfühler resultierende Druck einen bestimmten Wert, dann wird der Kontakt 6 geöffnet und die Beheizung des Wärmespeichers 4 unterbrochen. Der Heizwiderstand 9 liegt an einer Spannungsquelle 11, deren Spannung oder abgegebene Leistung in bekannter Weise abhängig von der Witterung gesteuert sein kann. Ein veränderbarerIn Fig. 2 shows a device for carrying out the method described, an electrical heatable heat accumulator 4 with heating elements 5 is provided. Are in series with the heating element 5 Contacts 6 of a hydraulic thermostat 7, with which the heating element 5 is connected to the supply network can be switched on. The thermostat 7 has two temperature sensors 8 and 10, one of which is the Heat storage 4 is assigned and the actual temperature of the same detected, while the other separately can be heated by means of a heating resistor 9. Exceeds from the heating of the two temperature sensors resulting pressure a certain value, then the contact 6 is opened and the heating of the Heat accumulator 4 interrupted. The heating resistor 9 is connected to a voltage source 11, the voltage or output power can be controlled in a known manner depending on the weather. A changeable one
Widerstand 12 ist mit seinem Schleifkontakt an einen Motor 13 angekuppelt. Dabei ist die Drehzahl so
gewählt,-daß der Widerstandswert des Widerstandes 12
von seinem Maximalwert am Anfang der Hochtarifzeit auf seinen Minimalwert am Ende der Hochtarifzeit
verändert wird. In den Stromkreis des Motors 13 ist noch ein Vorwiderstand 14 eingeschaltet, der während
der Sperrzeit SZ mit einem Kontakt 15 einer Schaltuhr 16 überbrückt wird, um den verstärkten Abfall der
Solltemperatur während der Sperrzeit SZ in einfacher Weise realisieren zu können.
Die Funktion dieser Einrichtung ist wie folgt:
Zu Beginn der Hochtarifzeit HT um 6 Uhr ist der Wärmespeicher 4 auf die jeweilige, der Witterung
entsprechende Temperatur K max. aufgeheizt. Der dadurch im Fühler 8 erzeugte Druck reicht zusammen
mit der vom Widerstand 9 am Temperaturfühler 10 erzeugten Wärmemenge und dem daraus resultierenden
Druck aus, um den Kontakt 6 des Thermostaten 7 in Ausstellung zu halten. Dabei hat der Widerstand 12
seinen maximalen Widerstandswert. Mit fortschreitender Zeit wird jedoch der Widerstandswert des
Widerstandes 12 zunehmend vermindert, so daß durch die steigende Beheizung des Temperaturfühlers 10 ein
zusätzlicher Druck im Hydrauliksystem des Thermostaten
7 erzeugt wird. Gleichzeitig fällt jedoch infolge der Entladung die vom Temperaturfühler 8 erfaßte Isttemperatur
im Wärmespeicher 4, wodurch der davon erzeugte Druck sinkt. Folglich bleibt der Kontakt 6 nur
dann in Ausstellung, wenn der vom Temperaturfühler 10 mit dem Widerstand 9 erzeugte Druck gleich schnell
oder schneller ansteigt als der Druck im Temperaturfühler 8 infolge der Entladung des Wärmespeichers 4
fällt. Wird der Wärmespeicher 4 dagegen sehr rasch entladen, dann reicht der Druck im Hydrauliksystem des
Thermostaten nicht aus, den Kontakt 6 zu halten, so daß auch während der Hochtarifzeit eine Nachladung
entsprechend dem erhöhten Wärmebedarf erfolgt. Danach unterbricht der Thermostat 7 wieder den
Stromkreis für das Heizelement 5. Es wird somit durch die zunehmende Beheizung des Temperaturfühlers 10
eine ständige Verminderung der Solltemperatur des Wärmespeichers 4 vorgenommen.Resistor 12 is coupled to a motor 13 with its sliding contact. The speed is chosen so that the resistance value of the resistor 12 is changed from its maximum value at the beginning of the high tariff period to its minimum value at the end of the high tariff period. In the circuit of the motor 13 nor a series resistor 14 is switched on, which is bridged during the blocking time SZ with a contact 15 of a switch 16, in order to realize the enhanced decrease of the target temperature during the blocking time SZ in a simple manner.
The function of this facility is as follows:
At the beginning of the high tariff time HT at 6 o'clock, the heat storage 4 is heated to the respective temperature K max. The pressure generated in this way in the sensor 8, together with the amount of heat generated by the resistor 9 on the temperature sensor 10 and the pressure resulting therefrom, is sufficient to keep the contact 6 of the thermostat 7 open. The resistor 12 has its maximum resistance value. As time progresses, however, the resistance value of the resistor 12 is increasingly reduced, so that the increasing heating of the temperature sensor 10 generates an additional pressure in the hydraulic system of the thermostat 7. At the same time, however, as a result of the discharge, the actual temperature detected by the temperature sensor 8 in the heat accumulator 4 falls, as a result of which the pressure generated thereby falls. As a result, the contact 6 only remains in display when the pressure generated by the temperature sensor 10 with the resistor 9 rises at the same rate or faster than the pressure in the temperature sensor 8 falls as a result of the discharge of the heat accumulator 4. On the other hand, if the heat accumulator 4 is discharged very quickly, the pressure in the hydraulic system of the thermostat is insufficient to hold the contact 6, so that even during the high tariff period, recharging takes place in accordance with the increased heat demand. Thereafter, the thermostat 7 again interrupts the circuit for the heating element 5. Thus, the increasing heating of the temperature sensor 10 results in a constant reduction in the setpoint temperature of the heat accumulator 4.
Der Vorwiderstand 14 und der Kontakt 15 der Schaltuhr 16 sind nur notwendig, wenn eine Steilheitsänderung des Solltemperaturverlaufes gefordert wird.The series resistor 14 and the contact 15 of the timer 16 are only necessary if there is a change in slope the target temperature curve is required.
damit nach einer Sperrzeit nicht alle angeschlossenen Wärmespeicher schlagartig an das Versorgungsnetz angeschaltet werden, die einen etwas größeren Wärmebedarf zu decken hatten, als es der Solltemperaturlinie 2 entspricht.so not all connected after a blocking period Heat accumulators are suddenly connected to the supply network, which have a slightly larger heat requirement had to cover than it corresponds to the target temperature line 2.
Die mittleren Tagestemperaturen während einer Heizperiode liegen z. B. bei etwa +5° C und übliche Wärmespeicher sind im allgemeinen so bemessen, daß sie den normalen Wärmebedarf bei Vollaufladung auch bei der tiefsten von der entsprechenden Steuerung erfaßten Außentemperatur decken können. Daraus resultiert jedoch eine sehr hohe Anschlußleistung, die selbst dann eingeschaltet wird, wenn bei relativ hohen Außentemperaturen nur ein geringer Wärmebedarf besteht. Bei mittleren Tagestemperaturen genügt daher bereits eine wesentlich verringerte Anschlußleistung, die zu einer beachtlichen Verminderung der Netzbelastung führt. Um dies zusätzlich zu erreichen, wird in weiterer Ausgestaltung die außentemperaturabhängige Aufladung zwischen Null und Vollaufladung nicht mehr im maximalen, einzelnen Klimazonen zugeordneten Außentemperaturbereich zwischen z.B. +2O0C und — 18° C gesteuert sondern es wird Vollaufladung der Wärmespeicher bereits bei einer mittleren Außentemperatur von z. B. 0° C erreicht und die Speicherkapazität so bemessen, daß damit auch der Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes bis 0r C Außentemperatur gedeckt werden kann. Daraus folgt im Beispielsfall eine Reduzierung der im Wärmespeicher installierten Heizleistung auf etwa 50 %, da die zur Aufladung zur Verfügung stehende Zeitdauer unverändert ist. Außerdem kann auch das Speicherkernvolumen wesentlich reduziert werden, ohne für den weit überwiegenden Teil der Heizperiode auf die ausschließliche Nutzung des verbilligten Niedertarif stromes verzichten zu müssen. Außerdem wird die Anschlußgebühr usw. bei niedriger installierter Leistung vermindert. Lediglid« an den wenigen besonders kalten Tagen wird dann während des Entladezeitraumes die Solltemperatur des Wärmespeichers durch verstärkte Entladung unterschritten und demzufolge eine zusätzliche Beheizung auch während der Hochtarifzeit lediglich zur Deckung des erhöhten Wärmebedarfs eingeschaltet. Es ist dabei jedoch nicht nötig, die Speicherheizung und die Zusatzheizung gleichzeitig einzuschalten, sofern dafür getrennte Heizkörper verwendet werden.The mean daytime temperatures during a heating season are z. B. at about + 5 ° C and conventional heat storage are generally dimensioned so that they can cover the normal heat requirement when fully charged even at the lowest outside temperature recorded by the corresponding control. However, this results in a very high connected load, which is switched on even when there is only a low heat requirement at relatively high outside temperatures. At mean daytime temperatures, a significantly reduced connection load is sufficient, which leads to a considerable reduction in the network load. In order to achieve this, the outside temperature-dependent charge between zero and full charge is no longer controlled in the maximum outside temperature range between, for example, + 2O 0 C and -18 ° C assigned to individual climate zones, but the heat accumulator is already fully charged at an average outside temperature of z. B. 0 ° C is reached and the storage capacity is dimensioned so that the heat demand of the room to be heated can be covered up to 0 r C outside temperature. In the example, this results in a reduction in the heating capacity installed in the heat storage tank to around 50%, since the time available for charging is unchanged. In addition, the storage core volume can be significantly reduced without having to forego the exclusive use of the cheaper low-tariff electricity for the vast majority of the heating season. In addition, the connection fee, etc. is reduced when the installed power is lower. Lediglid «on the few particularly cold days, the temperature of the heat storage tank falls below the target temperature during the discharge period due to increased discharge and, consequently, additional heating is only switched on during the high tariff period to cover the increased heat demand. However, it is not necessary to switch on the storage heater and the additional heating at the same time, provided that separate radiators are used for this.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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