DE2455948B2

DE2455948B2 - Einrichtung zur Regulierung einer elektrischen Speicherheizung

Info

Publication number: DE2455948B2
Application number: DE2455948A
Authority: DE
Inventors: Karl Buehler Hoehener (Schweiz)
Original assignee: GROSSENBACHER ELEKTRONIK AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Current assignee: GROSSENBACHER ELEKTRONIK AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Priority date: 1974-01-28
Filing date: 1974-11-27
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2455948A1; ATA952974A; AT333393B; CH567858A5

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regulierung einer elektrischen Speicherheizung, insbesondere ihrer Aufladung, in einem Gebäude, die durch eine direkte Heizung ergänzt sein kann, mit wenigstens einem Meßgerät oder einem Fühler zur Registrierung wenigstens einer der in oder um das Gebäude herrschenden klimatischen Bedingungen, mit einer Zeitregistriereinheit und einer an diese angeschlossenen Recheneinheit, welche von der Zeitregistriereinheit ein Uhrzeitsignal und vom Meßgerät oder Fühler Meßwertsignale erhält

Für eine elektrische Speicherheizung, die durch eine Direktheizung ergänzt sein kann, im speziellen eine Fußboden- oder Deckenheizung, bei der die Abgabe gespeicherter Wärmeenergie nicht reguliert werden kann, ist es zum wirtschaftlichen Betrieb von besonderer Bedeutung, daß der Speicher während der für die Nachladung zugelassenen Zeit nur so weit aufgeladen wird, als an He'izenergie während der nachfolgenden Entladeperiode benötigt wird. Dieser Wert ist abhängig von der zum Zeitpunkt der Aufladung noch vorhandenen Restwärmemenge, den klimatischen Verhältnissen außerhalb des Gebäudes, der Jahreszeit, den gewünschten Raumtemperaturen und der Wärmeisolation des Gebäudes. Wird der Speicher über diesen minimal benötigten Wert hinaus aufgeladen, so wird die überschüssige Wärmeenergie zwangsläufig auch abgegeben. Dies ist unwirtschaftlich und wirkt sich negativ auf den Komfort aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die dafür sorgt daß der Speicher nur soweit aufgeladen wird, als aus den Daten wenigstens eines Außenfühlers oder wenigstens eines Raumtemperaturfühlers oder wenigstens eines Restwärmefühlers oder allen zusammen sowie aus den Meteorologiedaten und den entsprechenden Sollwerten errechnet wird. Zusätzlich wird zweckmäßig in jedem Raum die Temperatur überwacht und, wenn notwendig, mit einer eventuell vorhandenen Direktheizung reguliert

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln.

Es ist daher bereits mehrfach vorgeschlagen worden, die Steuerung einer elektrischen Speicherheizung durch äußere Einflüsse wie Außentemperatur, tarifgünstige Aufladezeit etc. durchzuführen. So isc ein Verfahren zum elektrischen Heizen von Räumen mittels einer Kombination aus Direkt- und Speicherheizung bekanntgeworden (DE-OS 21 46 349), bei welchem an einem Regler ein sog. Heizgradwert eingestellt wird, und zwar aufgrund der Wetterprognosen für den folgenden Tag. Während der Zeit, da die Aufladung des Speichers durch die örtliche Energieversorgung möglich ist, wird dieser soweit aufgeladen, daß er sich bis zu Beginn der darauffolgenden Aufladeperiode gerade wieder entlädt; auch die Energieaufnahme der Direktheizung kann solcherarts festgelegt werden. Wird aber der einmal eingestellte Heizgradwert am Regler nicht verändert, so ändert sich auch die Aufladedauer der Speicherheizung nicht und dies, obschon klimatische Änderungen eine solche Änderung der Aufladezeit notwendig machen würden, jene Anlage kann also nur als halbautomatisch bezeichnet werden und setzt offenbar eine tägliche Wartung bzw. Neueinstellung voraus. Nachteilig ist auch ferner, daß die direkte Heizung in einem festen Leistungsaufnahmeverhältnis zur Speicherheizung steht, was dem Zweck der Speicherheizung im Grunde genommen praktisch zuwiderläuft.

Nach einem anderen Vorschlag (DD*PS 75 357) ist eine Speicherheizung vorgeschlagen worden, bei welcher die Wärmeabgabe dynamisch steuerbar ist und die Wärmeaufladung durch Einbeziehung frei wählbarer Einflußgrößen Steuer- und regelbar ist Dies geschieht durch Bewertung von Signalen, welche den verschiedenen Einflußgrößen wie Außentemperatur, Fernsteue-

rung der Energieversorgung, einem Zeitprogramm usw. entsprechen. Für diese Bewertung dienen elektrische Glieder. Das aus der Summe aller bewerteten Signale sich ergebende Signal wird direkt in einer Zentraleinheit in ein multikomplexes Steuersignal umgewandelt, s welches dann die Leistung der angeschlossenen Geräte stufenlos variiert. Hier werden also nur direkt vorhandene Meßwerte verarbeitet Es zeigt sich aber, daß damit noch keine wirtschaftliche Aufladung erzielt werden kann, weil diese Meßgrößen teilweise wieder besonders eingestuft werden müssen oder weil sie nur auf Augenblickswerte abstellen, weiche die Wärmeabgabe zu einem späteren Zeitpunkt, an welchem wieder andere Verhältnisse herrschen (beispielsweise nach einem klimatischen Wärme- oder Kälteeinbruch), in ungünstiger Weise beeinflussen.

Es ist auch bekannt, daß zur Steuerung von Industrieprozessen Recheneinheiten verwendet werden, in die verschiedene Daten eingegeben werden, aufgrund derer der Rechner dann den günstigsten Prozeßverlauf sieuert An und für sieh liegt es nahe, die Möglichkeit, die ein solcher Rechner bietet, auch für die wirtschaftliche Steuerung einer Elektrospeicherheizung einzusetzen. Es nützt aber nichts, wenn man dem Rechner nicht alle diejenigen Daten eingibt, die zusammen eine effektive wirtschaftliche Aufladung des Speichers ermöglichen. Dies wiederum richtet sich nach der zu erwartenden Entladung. Diese Entladung kann aber nur dann einigermaßen genau vorausgesagt werden, wenn durch geeignete Datenbeschaffungsmittel eine ziemlich zuverlässige Prognose über ihren Wert gemacht werden kann.

Diese Prognose ist nun bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der eingangs erwähnten Gattung möglich, denn die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß an die in ihr enthaltene Recheneinheit eine meteorologische Datenbank, eine Netzkommandoeinheit und eine Sollwertspeichereinheit angeschlossen sind, wobei die Datenbank Signale aufgrund der in ihr gespeicherten klimatischen Mittelwerte abgibt, die in der Recheneinheit mit einem von der Zeitregistriereinheit zusätzlich zum Uhrzeitsignal abgegebenen Datumsignal verglichen und zusammen mit den übrigen Signalen mittels Spannungswandlung und/oder Codewandlung verarbeitet werden, die Netzkommandoeinheit der Recheneinheit die tarifgünstigen Zeitperioden und die Sollwertspeichereinheit ihre Sollwerte zwecks Vergleich mit den bereits erhaltenen Istwerten meldet, und dafl ein Zwischenglied die aufgrund der verarbeiteten Daten erhaltenen Signale der Recheneinheit aufnimmt, sie an den Ein- und Ausschalter anpaßt und diesen damit steuert.

Es ergibt sich daraus, daß die zentrale Recheneinheit aufgrund von festgespeicherten Werten über das durchschnittliche Klima und den momentanen Meßsignalen des Meßgerätes bzw. der Meßgeräte in der Lage ist, mit großer Wahrscheinlichkeit den richtigen Wärmebedarf für die nächsten Stunden vorauszuberechnen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist im Schaltschema dargestellt.

Mit 1—6 sind verschiedene Fühler, Sonden und Meßgeräte bezeichnet, und zwar mit 1 ein Außentemperaturfühler, mit 2 eine Raumtemperatursonde, mit 3 eine Restwärmesonde, während zur Erfassung der Umgebungsbedingungen ferner ein Windmeßgeber 4, ein Barometer 5 und ein Hygrometer 6 vorgesehen sind.

Zu erwähnen ist, daß die meisten der dargestellten Geräte auch in mehrfacher Anzahl vorhanden sein können, was von dem Gebäude abhängt, in welchem die Einrichtung installiert wird. So wird man zur genaueren Erfassung der Daten in vielen Fällen mindestens zwei Außentemperaturfühler vorsehen, um die durch die einseitige Sonneneinstrahlung bedingten Einflüsse zu kompensieren; ferner wird zweckmäßig in jedem Raum des Gebäudes eine Raumtemperatursonde 2 vorgesehen, während ein Barometer und auch ein Hygrometer meistens genügen dürften. Bei ganz einfachen Anlagen kann auch lediglich ein einziger Fühler oder ein einziges Meßgerät, mindestens am Anfang, genügen, welches eine der klimatischen Bedingungen (Temperatur, Druck, Feuchtigkeit) registriert; in den meisten Fällen wird es sich um einen Temperaturfühler handeln, der entweder die Außen- oder die Innentemperatur registriert.

Jedem dieser Fühler, Sonden und Meßgeräte ist ein Verstärker 7,8,9,10,11 bzw. 12 nac^eschaltet. Dabei kann ein Verstärker pro Art der Sonde bzw. des Meßgerätes vorgesehen sein, oder jede Sonde bzw. jedes Meßgerät kann seinen eigenen Verstärker aufweisen.

Sämtl'che Verstärker geben die Werte auf einen sogenannten Multiplexer 22, d. h. auf eine gesteuerte Umschalteinheit, welche die Signale der Verstärker nacheinander einer Recheneinheit 14 zuführt, welche ihrerseits die Reihenfolge dieser Si/?nalabgabe des Multiplexers 22 bestimmen kann. An diese Einheit 14 ist ferner eine Datum- und Uhrzeiteinheit 13 angeschlossen, welche Signale entsprechend dem Tag und der Uhrzeit in die Recheneinheit eingibt; ferner eine meteorologische Datenbank 15, welche langjährig ermittelte Standard- oder Mittelwerte bezüglich der klimatischen Bedingungen speichert und daher in der Lage ist, für charakteristische Zeiträume des Jahres die zu erwartenden Bedingungen (Außentemperatur, Feuchtigkeit, Wind etc.) in die Recheneinheit 14 zu Vergleichszwecken mit den tatsächlich vorhandenen Bed'ngungen einzugeben. Im weiteren sind noch eine Netzkommandoeinheit 23 und eine Sollwerteinheit 24 an die Recheneinheit 14 angeschlossen, welche ihre Signale ebenfalls an diese abgeben.

Die Recheneinheit ermittelt aufgrund sämtlicher eingegebener Werte sowie aufgrund der von ihr selber gespeicherten Meßwerte der vorangegangenen Tage und der an diesen effektiv verbrauchten Wärmeenergie, die für die Nachladung der elektrischen Speicherheizung 20 notwendige Energie und schaltet bei den entsprechenden Signalen der Netzkommandoehiheit 23 über ein erstes Zwischenglied, eine sogenannte Interface- Einhsit 16, und über einen oder mehrere Leistungsschalter 18 die Speicherheizung 20 oder wenigstens einzelne Abschnitte derselben ein bzw. aus. Sinken trotz Einschaltung der Speicherheizung 20 die Raumtemperaturen im Gebäude unter die von der Sollwerteinheit 24 in die Recheneinheit 14 eingegebenen Werte, so schaltet die letztere über e!.ie weitere Inlerface-Einheit 17 und über einen oder mehrere Leistungsschalter 19 die Direktheizung 21 oder wenigstens einzelne Abschnitte derselben ein.

Auf diese Weise ist es möglich, mit der zur Verfügung stehenden Heizenergie so rationell wie möglich umzugehen und ein überhitzen bzw. Unterkühlen der Gebäuderäume zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regulierung einer elektrischen Speicherheizung, insbesondere ihrer Aufladung, in einem Gebäude, die durch eine direkte Heizung s ergänzt sein kann, mit wenigstens einem Meßgerät oder einem Fühler zur Registrierung wenigstens einer der in oder um das Gebäude herrschenden klimatischen Bedingungen, mit einer Zeitregistriereinheit und einer an diese angeschlossenen Rechen- ι ο einheit, weiche von der Zeitregistriereinheit ein Uhrzeitsignal und vom Meßgerät oder Fühler Meßwertsignale erhält, dadurch gekennzeichnet, daß an die Recheneinheit (14) eine meteorologische Datenbank (15), eine Netzkommandoeinheit (23) und eine Sollwertspeichereinheit (24) angeschlossen sind, wobei die Datenbank (15) Signale aufgrund der in ihr gespeicherten klimatischen Mittelwerte abgibt, die in der Recheneinheit (14) mit eüiem von der Zeitregistriereinheit (13) zusätzlich zum Uhrzeiisignal abgegebenen Datumsignal verglichen und zusammen mit den übrigen Signalen mittels Spannungswandlung und/oder Codewandlung verarbeitet werden, die Netzkommahdoeinheit (23) der Recheneinheit (14) die tarifgünstigen Zeitperioden und die Sollwertspeichereinheit (24) ihre Sollwerte zwecks Vergleich mit den bereits erhaltenen Istwerten meldet, und daß ein Zwischenglied (16) die aufgrund der verarbeiteten Daten erhaltenen Signale der Recheneinheit (14) aufnimmt, sie an den Ein- und Ausschalter (18) anpaßt und diesen damit steuert

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Meßge-'äten und/oder Fühlern (1—6) Verstärker (7—12) nadigeschaltet sind, welche die erhaltenen und verstärkten Datensignale an die Recheneinheit (14) weiterleiten.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine von der Recheneinheit (14) gesteuerte, zwischen dieser und den Verstärkern (7—12) angeordnete Umschalteinheit (22), welche die von den Verstärkern eintreffenden Signale nacheinander an die Recheneinheit (14) weiterleitet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen weiteren, über ein Zwischenglied (17) von der Recheneinheit gesteuerten Leistungsschalter (19) zum Ein- bzw. Ausschalten der direkten Heizung (21).

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch mehrere Leistungsschalter (18, 19), so von denen jeder einen Abschnitt der angeschlossenen Speicherheizung (20) bzw. direkten Heizung (21) schaltet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit ein Speicherwerk zur Speicherung der von ihr abgegebenen Daten aufweist.