DE2514933C3 - Elektrische Heizvorrichtung - Google Patents

Description

während bei normalen Speicherheizungen ohne Zusatzleizung gewöhnlich ein Faktor 3 benutzt wird. Bei der Erfindung wird also die installierte Leistung besser ausgenutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Heizvorrichtung,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Heizvorrichtung und

Fig.3 eine Variante der elektrischen Heizvorrichtung.

Die elektrische Heizvorrichtung weist in üblicher Art einen Speicherheizkörper auf, dessen Heizwiderstand 10 schematisch angedeutet ist Diese Einrichtung wird von einer Betriebsspannungsquelle versorgt, weiche praktisch das übliche elektrische Verteilungsnetz ist, und in F i g. 1 ist davon der eine Pol P(für Phase) und der andere Pol N (für neutralen Leiter) schematisch angedeutet.

Der Heizkreis des Speicherheizkörpers 10 wird von einem Raumthermostaten gesteuert, dessen erster Kontakt 12Λ auf ein erstes Temperaturniveau A eingestellt ist, beispielsweise auf 20⁰C. Dem Speicherheizkörper 10 ist ein Zusatzheizkörper 13 Für direkte Heizung zugeordnet, dessen Heizkreis von einem zweiten Kontakt 12ß des Raumthermostaten gesteuert wird, der auf ein zweites Temperaturniveau Beingestellt ist, welches unterhalb des Temperaturniveaus A liegt und beispielsweise 19° C beträgt. Außerdem liegt ein Unterbrecherschalter 14 in dem Heizkreis des Speicherheizkörpers 10.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der Raumthermostat mit den Kontakten 12Λ und 125 von elektromechanischem Typ, d. h., mit Steuerung durch Bimetallstreifen beispielsweise; die Kontakte stellen somit Selbst-Unterbrecher dar. In der Praxis werden die Kontakte 12Λ und YlB vorzugsweise mechanisch von dem gleichen Halter getragen, der in dem aufzuheizenden Raum angeordnet ist; es brauchen aber nur der Temperaturfühler oder die Bimetallstreifen des Raumthermostaten in der Raumluft des aufzuheizenden Raumes sich zu befinden. Die beiden Kontakte werden vorzugsweise gleichzeitig auf unterschiedliche, benachbarte Temperaturwerte eingestellt, und zwar mit konstantem Abstand voneinander, 1°C in dem betrachteten Ausführungsbeispiel. Anders ausgedrückt, die beiden Kontakte weisen eine gemeinsame Einstellachse auf, aber der Abstand /wischer den Kontakten ist unveränderlich.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils ein fester Kontakt parallel zum ersten Pol P der Betriebsspannungsquelle vorgesehen, und ein zweiter fester Kontakt für den ersten beweglichen Kontakt 12/4 ist mit dem zweiten Pol A/der Betriebsspannungsquelle über den Speicherheizkörper 10 verbunden, und zwar in Abhängigkeit von dem Unterbrecherschalter 14, während der zweite feste Kontakt für den zweiten beweglichen Kontakt 12ß mit dem zweiten Pol N der Betriebsspannungsquelle über den Zusatzheizkörper 13 für direkte Heizung in Verbindung steht.

Der Unterbrecherschalter 14 wird von einer zentralen Steuerung für die Freigabe von Energie zu bestimmten Zeiten gesteuert, die im Laufe eines Tages für die Nachtzeit (22¹' bis 6^h) der Schalter durchschaltet und für die Tageszeit (6^h bij 22^h) den Schalter öffnet. Die zentrale Steuerung enthält ein Relais 15, dessen Spule 16 von einer Steuerleitung 17 gesteuert wird, die von dem Kontakt 18 der Uhr für Wechsel des Stromtarifs ausgeht.
Während der Nachtzeit ist der Unterbrecherschalter 14 geschlossen. Die Aufheizung des Speicherheizkörpers 10 kommt nur dann zustande, wenn die Raumtemperatur unter das Niveau A absinkt, also 2Q"C im betrachteten Beispiel. In diesem Fall ist der Kontakt \2A geschlossen und schließt somit den Heizkreis des

to Speicherheizkörpers 10. Wenn dagegen die allmähliche Wärmeabgabe des Wärmespeichers höher als die Wärmeverluste des betrachteten Raumes sind, nimmt die Raumtemperatur zu, und der Kontakt \2A öffnet, so daß der Heizkreis des Speicherheizkörpers 10 unterbrochen wird. Auf diese Weise wird eine automatische Begrenzung der Aufheizdauer des Wärmespeichers für die Übergangszeit geschaffen, wenn die Wärmeverluste des betrachteten Raumes in der gleichen Größenordnung liegen wie die alimählichen Wärmeabgaben des Wärmespeichers.

Im Winter dagegen sind die Wärmeverluste höher als die Wärmeabgaben, und infolgedessen geht die Raumtemperatur im Laufe der Nachtzeit herunter. Wenn diese Raumtemperatur das Niveau B erreicht wird der zweite Kontakt 12ß geschlossen und schaltet seinerseits den Zusatzheizkörper 13 für direkte Heizung hinzu. Es kommt anschließend zum zyklischen öffnen und Schließen des Kontaktes 12ß, wodurch die Raumtemperatur entsprechend dem Niveau ß, 19°C im betrachteten Beispiel, aufrechterhalten wird. Während dieser Zeit liegt der Speicherheizkörper 10 über dem Kontakt 124 ständig an Spannung, da dessen Ausschalt-Temperaturniveau oberhalb der aufrechterhaltenen Raumtemperatur ist

Während der Tageszeit ist der Unterbrecherschalter 14 geöffnet Soweit die während der Nachtzeit in dem Wärmespeicher gespeicherte Energie ausreicht die Wärmeverluste des betrachteten Raumes auszugleichen, was praktisch in der Übergangzeit zutrifft bleibt die Raumtemperatur oberhalb des Niveaus B, also oberhalb 19° C im betrachteten Ausführungsbeispiel, und der Zusatzheizkörper 13 für direkte Heizung wird nicht eingeschaltet

Im Winter dagegen reicht häufig die gespeicherte Energie nicht aus, die Raumtemperatur iti Verlauf der Tageszeit oberhalb des Niveaus B, 19° C im betrachteten Ausführungsbeispiel, zu halten. Sobald die Raumtemperatur dieses Niveau S erreicht, schließt der Kontakt 12ß, und der Zusatzheizkörper 13 für direkte Heizung wird

so in Gang gesetzt Hinfort erfolgt zyklisches öffnen und Schließen des Kontaktes 12ß, um die Temperatur des Raumes auf ein der Temperatur B entsprechendes Niveau, nämlich 19°C, zu halten.

Die Raumtemperatur schwankt gemäß Kurven in Fig.2. Die Kurve H entspricht dem Winter: Die Temperatur wird im wesentlichen auf dem Niveau B gehalten, und zwar während der Nachtzeit und der Tageszeit Die Kurve MSentspricht der Übergangszeit: Die Temperatur nimmt regelmäßig vom Niveau B auf das Niveau A während der Nachtzeit zu und sinkt dann regelmäßig vom Niveau A auf das Niveau B während der Tageszeit ab.

F i g. 3 zeigt eine Variante der elektrischen Heizvorrichtung mit elektronischen Thermostaten. Ein gesteuerter Gleichrichter 20 als Unterbrecherschalter liegt in dem Kreis des Speicherheizkörpers 10 und ein ähnlicher zweiter gesteuerter Gleichrichter 21 als Unterbrecherschaltcr liegt in dem Kreis des Zusatzheiz-

körpers 13 für direkte Heizung. Der Gleichrichter 20 wird von einer Steuerschaltung 22 angesteuert, und in gleicher Weise wird der Gleichrichter 21 von einer Steuerschaltung 23 gesteuert. Die Ausbildung derartiger Steuerschaltungen ist an sich bekannt, und dem s Durchschnittsfachmann genügt ein einfacher Blick auf das dargestellte Schaltbild. Im einzelnen weisen die dargestellten Steuerschaltungen jeweils einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor auf, und clic Leitung des Ausgangstransistors ist mit dem des Kingangstransistors gekoppelt, dessen Leitzustand in üblicher Weise von dem Potential der an die Basis angelegten Spannung abhängt. Es versteht sich, daß diese .Steuerschaltungen an eine Glcichstrom-Betriebsspannungsquellc angeschlossen sind, von denen lediglieh der positive Pol in der Zeichnung angedeutet ist.

Zur Bildung der iim^rxrhiedlichen. benachbarten Tempcraturwcrtc ist ein Spannungsteiler 25 vorgesehen, der einen temperaturabhängigen Widerstand 26 aufweist. An zwei unterschiedlichen Stellen 27/4. 27Ö werden zwei unterschiedliche Potentialniveaus entsprechend den beiden Temperaturniveaus A, B bestimmt. Der Eingangstransistor der Steuerschaltung 22 ist über den Schalter 14, der hier als Umschalter dient, mit dem Teil 27/4 des Spannungsteilers 25 zur Bildung des ersten Temperaturniveaus A verbunden. Der Eingangstransistor der Steuerschaltung 23 ist in ähnlicher Weise mit dem Teil 270 des Spannungsteilers 23 zur Bildung des zweiten Temperaturniveaus B verbunden. Da sich der Widerstandswert des temperaturabhängigen Wider standes 26 entsprechend der Raumtemperatur ändert, nehmen die Stellen 274, 27ß des Spannungsteilers 25 passende Potentialniveaus ein, und durch Einschalten bzw. Sperren der Transistoren der Steuerschaltungen 22,23 wird das Zünden bzw. Erlöschen der entsprechenden Gleichrichter 20, 21 bewirkt. Es stellt sich ein analoger Betriebsablauf zu dem bereits Beschriebenen ein.

Als Variante könnte die zentrale Steuerung des Unterbrecherschalters 14 anstelle eines elektromechanischen Relais 15 ein solches mit elektronischen Bauteilen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Elektrische Heizvorrichtung mit einem Speicherheizkörper, mit zentraler Steuerung für die Freigabe der Energie zu bestimmten Zeiten zum Aufheizen des Speicherheizkörpers, mit einem Raumthermostaten, der einen ersten Kontakt zum Ein- und Ausschalten der Energiezufuhr des Speicherheizkörpers aufweist, und mit einem Zusatzheizkörper, der in Abhängigkeit von einem zweiten Kontakt des Raumthermostaten ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte (12Λ, \2B) des Raumthermostaten in an sich bekannter Weise auf unterschiedlichen, benachbarten Temperaturwerten eingestellt sind, die einen bestimmten Abstand voneinander haben, und daß in der Zuleitung zu dem Speicherheizkörper (10) ein Unterbrecherschalter (14) angeordnet ist, dessen Lage direkt von der zentralen Steuerung bestimmt wird.

2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines elektronischen Raumthermostaten (Fig.3) ein erster gesteuerter Unterbrecher (gesteuerter Gleichrichter 20) in dem Kreis des Speicherheizkörpers (10) angeordnet ist, daß ein zweiter gesteuerter Unterbrecher (gesteuerter Gleichrichter 21) in dem Kreis des Zusatzheizkörpers (13) für direkte Heizung liegt, daß eine erste und zweite Steuerschaltung (22, 23) diesen Unterbrechern (20, 21) zugeordnet sind, daß ein Spannungsteiler (25) einen temperarturabhängigen Widerstand (26) aufweist und an zwei unterschiedlichen Stellen (27Λ, 27B) zwei unterschiedliche Potentialniveaus auftreten, die den beiden Temperaturwerten (A, 3) des Raumthermostaten entsprechen und daß die erste Steuerschaltung (22) an der Stelle {27 A) entsprechend dem ersten Temperaturwert (A) über den Unterbrecherschalter (14) und die zweite Steuerschaltung (23) an der Stelle {27B) entsprechend dem zweiten Temperaturwert (OJ angeschlossen sind.

3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle das gewöhnliche elektrische Verteilungsnetz darstellt, daß die zentrale Steuerung des Unterbrecherschalters (14) ein elektromechanisches Relais (15) umfaßt, dessen Spule (16) von einer Steuerleitung (17) gesteuert wird, die von einem Kontakt (18) der gewöhnlich dem elektrischen Verteilungsnetz zugeordneten Uhr für Änderung des Stromtarifs ausgeht

4. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Heizung eines Raumes der Speicherheizkörper (10) eine solch gewählte elektrische Leistung aufweist, die — bei der niedrigsten, auftretenden Außentemperatur — einen ersten Bruchteil der Wärmeverluste des Raumes deckt und daß die elektrische Heizung des Zusatzheizkörpers (13) für direkte Heizung bei der niedrigsten Außentemperatur gerade ausreichend zur Kompensation eines zweiten Bruchteils der Wärmeverluste ausgelegt ist.

5. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bruchteil zwischen 0,5 und 1 und der zweite Bruchteil zwischen 0,9 und 0,7 beträgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Speicherheizkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs!. Bei einer bekannten elektrischen Heizvorrichtung der

5 oberbegrifflichen Art (DE-AS 20 44 403) weist der Raumthermostat einen ersten Kontakt zur Steuerung eines thermischen Schalters auf, der wiederum die Energiezufuhr des Speicherheizkörpers ein- und ausschaltet. Während der Tageszeit ist der zweite Kontakt des Raumthermostaten mit einer Entladeeinrichtung oder einer Zusatzheizung verbunden. Eine thermische Rückführung beeinflußt den Raumthermostaten und sorgt für richtiges Ein- und Ausschalten des Entladekreises bzw. der Zusatzheizung. Die beiden Kontakte des Riumthermostaten sind nicht auf unterschiedliche, benachbarte Temperaturwerte eingestellt. Die Wärmeabgabe aus dem Wärmespeicher wird von dem thermischen Schalter gesteuert, und wenn diese abgegebene Wärme nicht ausreicht, wird der Entlade kreis bzw. die Zusatzheizung individuell eingeschaltet und von dem Raumthermostaten gesteuert

Raumthermostate auf unterschiedliche, benachbarte Temperaturwerte einzustellen, die einen bestimmten Abstand voneinander haben, ist an sich bekannt (Prospektblatt Dieter Grässlin, Feinwerktechnik St Georgen, Raumthermostatuhr, Prospekt 168 TU aus 1968,insbes. RSU 025J Dieser Raumthermostat wird zur Entladereglung mit zweistufigen Lüftern in Speicherheizgeräten mit getrennter Tag- und Nachttemperatur- einstellung verwendet. Bei plötzlichem Temperaturrückgang von ungefährt 4° C wird die zweite — schnelle — Lüfterstufe eingeschaltet

Bei dem sogenannten »Pendelspeicher« oder »Teilzeitspeicher« wird eine direkte Beheizung durchgeführt, die jedoch in gewissen Sperrzeiten ausgeschlossen ist, während zusätzlich noch ein Wärmespeicher vorhanden ist, der in der Nacht geladen wird. Ein Raumtemperaturregler ist zur Steuerung der Wärmeabgabe des Wärmespeichers und der Direktheizung vorgesehen und weist diverse Relais und Regler auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oberbegriffliche elektrische Heizvorrichtung möglichst einfach zu gestalten, wobei jedoch der eventuelle Energieverbrauch während der Tageszeit nur während einer beschränkten Periode des Jahres — sehr kalte Tage — vorkommen soll. Insgesamt sollen die Investitionskosten gesenkt werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe mit Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergibt sich aus den Ansprii- chen.

Versuche haben gezeigt, daß es auf diese Weise möglich ist, die installierte Leistung zu verringern, und in der Praxis kann der Speicherheizkörper eine elektrische Leistung aufweisen, die gerade ausreicht, nur einen Bruchteil der Wärmeverluste des aufzuheizenden Raumes auszugleichen, wenn die niedrigste Außentemperatur zugrunde gelegt wird. Dieser Bruchteil liegt zwischen 0,5 und 1 und auch die elektrische Leistung der direkten Zusatzheizung kann gleichermaßen gerade ausreichend gewählt werden, um nur einen Bruchteil der Wärmeverluste auszugleichen, und zwar ein Bruchteil zwischen 0,9 und 0,7. Die Erfahrung zeigt, daß in diesem Fall der zur Aufheizung des betreffenden Raumes benötigte elektrische Verbrauch zu ungefähr 70% in der

M Nachtzeit und zu ungefähr 30% in der Tageszeit für ein Betriebsjahr liegt. Die installierte elektrische Leistung liegt in der Größenordnung von 1,4 bis 1,7 der größten, auftretenden Wärmeverluste des betrachteten Raumes,