DE2954500C1 - Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Raeumen mittels elektrischer Flaechenheizelemente - Google Patents
Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Raeumen mittels elektrischer FlaechenheizelementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Strahlungsklimatisierung
von Räumen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In klimatechnischer Hinsicht werden derartige elektrische
Flächenheizleiter zur Beheizung von raumseitigen Sichtflächen
von Wohn- und Arbeitsräumen verwendet, die an Wänden,
Decken oder in Fußböden angebracht werden. Diese Flächen
heizelemente sind innerhalb von Isolierplatten mit einem
elektrisch leitfähigen Mäanderband belegt, das mit einer
isolierenden Kunststoff-Folie überzogen und durch eine Metall
folie abgeschirmt ist. Die mittlere Raumtemperatur von
mit derartigen Elementen beheizten Räumen wird dabei unab
hängig vom Wärmeübergang zur Außenwelt sichergestellt. In
diesen Räumen soll ferner durch eine homogene Erwärmung
der Heizelemente ein homogenes Wärmestrahlungsfeld errichtet
und konstant gehalten werden.
Bei der Anheizung derartiger Flächenheizelemente kann sich
jedoch eine instabile Erwärmung des Mäanderbandes ausbilden,
wenn bei kurzen Aufheizzeiten große Anheizströme Ver
wendung finden. Das Mäanderband wird infolge des positiven
Temperaturkoeffizienten des Aluminiumwiderstandes an einer
Stelle stark erhitzt, wodurch die Gefahr eines Brandes
nicht auszuschließen ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, unter Einbeziehung von
Sicherheitsmaßnahmen dafür zu sorgen, daß eine homogene Er
wärmung der elektrisch heizbaren Isolierplatten und damit
die Errichtung und Konstanthaltung eines homogenen Wärme
strahlungsfeldes in dem von den Isolierplatten eingeschlossenen
Raum sowie eine Verhütung eines möglichen Brandes ge
währleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen
2-7 angegeben.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden
nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 perspektivisch den Aufbau eines Tepidariums
mittels elektrischer Flächenheizelemente,
Fig. 2, 3 einen Schnitt durch die Flächenelemente,
Fig. 4, 5 Prinzipschaltungen zur thermostatischen Regelung
des Heizstromes für ein Flächenheizelement,
Fig. 6, 7 und 8 Prinzipschaltungen für den Brandschutz der
Flächenheizelemente.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, sind die Wände des dargestellten
Tepidariums aus einzelnen leicht transportablen, elektrisch
heizbaren Isolierplatten 1 von Wandhöhe zusammengesetzt
und an ihren oberen und unteren Rändern zwischen U-
Schienen 2 und 3 senkrecht gehalten. Letztere sind ihrer
seits mindestens an den vier Ecken des von ihnen einge
schlossenen Raumes entweder an Pfosten oder an Stützen 4
befestigt, die wie bei Büchergestellen zwischen bauseitiger
Decke und Fußboden eingeklemmt sind. Um eine plane, wärme
strahlende Sichtfläche zu erhalten, können die elektrisch
heizbaren Isolierplatten 1 in der Art von Feder- und Nut
platten aneinandergefügt sein. Ein Teil der elektrisch
heizbaren Isolierplatten 1 ist als Tür mit Zapfen 7 in der
Drehachse versehen. Diese Zapfen 7 greifen in entsprechende
Löcher 8 einer mit der U-Schiene 2 verbundenen zweiten U-
Schiene 2 a bzw. einer mit der U-Schiene 3 verbundenen
Flachschiene 3 a ein. Die Tür ist von innen durch ein
Schrankschloß verschließbar, dessen Sperrstäbe oben und unten
beim Abschließen in entsprechende Löcher der Schienen
2 a und 3 a eingreifen.
Nach Fig. 2 und 3 besteht der Flächenheizleiter aus einem
dünnen metallischen Mäanderband 42 auf einer Trägerfolie
43. Dieses Band ist durch elektrisches Ausbrennen von
schmalen, rillenförmigen Ausnehmungen hergestellt, indem
äquidistant angeordnete Elektroden mit metallisch gefaßten
Graphitminen unter elektrischem Strom über die metallische
Kaschierung des isolierenden Trägerfolienbandes gezogen
werden und der elektrische Kontakt zur metallischen Ka
schierung durch eine metallische Walzenelektrode vermittelt
wird, die gleichzeitig mit Anpreßdruck auf der metallischen
Kaschierung des Trägerfolienbandes 43 abrollt.
Das mit metallischen Mäanderbändern in dieser Weise versehene
Trägerfolienband 43 wird maschinell mit einem breiteren
Band einer durchschlagfesten Isolierfolie 45 überzogen,
welches zuvor auf seiner dem Mäanderband abgewandten Seite
mit einer als Schutzleiterschirm 46 dienenden Metallfolie
kaschiert sein kann. Die aus den Teilen 43, 42, 45 und 46
kombinierte Folienbahn wird dann ebenso wie eine zweite
elektrisch nichtleitende Folienbahn 43 a gleicher Breite in
eine sog. Doppelbandanlage eingeführt. Durch Einspritzen
von Schaumstoff-Material entsteht in der Doppelband-Anlage
zwischen diesen beiden Bahnen ein Hartschaumstrang 44, der
eine mechanisch feste Verbindung mit den erwähnten Bahnen
eingeht und an den Kanten einerseits von der Isolierfolie
45 und andererseits von der Folie 43 a eingehüllt ist. Durch
anschließendes Zerschneiden des so gebildeten Stranges
längs der senkrechten Mittellinien zwischen den geradzahligen
bzw. ungeradzahligen Folienausnehmungen erhält man
die elektrisch heizbaren Isolierplatten 1.
Falls diese elektrisch heizbaren Isolierplatten 1 auf feste
plane Wände aufgeklebt werden, genügt es, die Schutzleiter
folie 46 nach dem Aufkleben eines Glasfasernetzes durch
Auftragen einer mindestens 1 mm starken, abhärtenden Edel
putzschicht 47 gegenüber mechanischer Verletzung zu schützen.
Falls die elektrisch heizbaren Isolierplatten 1 aber
freitragend verwendet werden, wird diese Edelputzschicht 47
auf beiden Seiten aufgetragen, um eine Verkrümmung der
Platten 1 zu verhüten. Die Platten 1 weisen eine Nut 6 auf,
die mit gleichartigen Platten mit einer Feder (nicht gezeigt)
nach dem Feder- und Nut-Prinzip verbunden werden
können.
Der thermostatischen automatischen Regelung des Heizstromes
und damit der mittleren Strahlungstemperatur liegt der Gedanke
zugrunde, die bezüglich ihres elektrischen Leitwertes
temperaturabhängigen metallischen Flächenheizleiter elektrisch
als Prüfling an eine vom Heizstrom gespeiste Wheatston'sche
Brücke mit einem niederohmigen und einem hochohmigen
Brückenzweig zu schalten, wobei mindestens der mit
dem Flächenheizleiter in Reihe liegende Brückenwiderstand
R m (Fig. 4) temperaturunabhängig ist. In der Aufheizperiode
ist dann die Spannung über dem Nullzweig der Brücke ein Maß
für die mittlere Temperatur der in Reihe geschalteten Flächen
heizleiter und zugleich für die mittlere Strahlungs
temperatur der wärmestrahlenden Platten. Das Verschwinden der
Spannung im Nullzweig zu einem Zeitpunkt, in welchem die
Flächenheizleiter die am Potentiometer R₃ (Fig. 4) einge
stellte Solltemperatur erreichen, kann daher zur Unterbrechung
des Heizstromes benutzt werden. Zur Prüfung der
Brückenverstimmung während der Zeit, in der sich die strom
los gemachten Heizleiter abkühlen, wird der Heizstrom auto
matisch in Zeitabständen von der Größenordnung einer Sekunde
für die Dauer von wenigen Hundertstel Sekunden und
beim Wiederauftreten einer bestimmten Spannung im Nullzweig
der Brücke eine neue Heizperiode lang eingeschaltet. Auf
diese Weise ist es möglich, die Strahlungstemperatur eines
ausgeglichenen Wärmestrahlungsfeldes unabhängig von der
Raumluft-Temperatur, der Raumbesetzung mit Personen und der
Außentemperatur automatisch auf wenige Zehntel Grad genau
konstant zu halten.
Nach Fig. 4 wird die aus dem Widerstand R h der Flächenheiz
leiter, dem ihm gegenüber kleinen temperaturunabhängigen
Widerstand R m , den hochohmigen Widerständen R₁, R₂, R₄ und
dem Potentiometer R₃ gebildete Brücke über zwei antiparallel
geschaltete Thyristoren 66 und 67 vom Wechselstromnetz
mit der Phase W und dem Null-Leiter 0 gespeist. Der Null
zweig der Brücke steuert über einen Operationsverstärker
60, eine aus zwei Gleichrichtern 61 und 62 bestehende
Gleichrichterbrücke, welche die verstärkte Wechselspannung
des Nullzweiges phasengerecht in eine Gleichspannung der
einen oder anderen Polarität verwandelt und die Thyristoren
66 und 67 über eine lichtemittierende Diode 63 einem Photo
empfänger 64 und einem Steuersatz 65 zündet, wenn die
Wheatstone'sche Brücke im Sinne eines zu kleinen Widerstandes
der Flächenheizleiter verstimmt ist. Die Thyristoren 66
und 67 werden nicht mehr gezündet, sobald die Spannung im
Nullzweig der Brücke verschwindet bzw. nach Durchlaufen des
Brückengleichgewichtes die Phase der Wechselspannung im
Nullzweig um 180° verschoben ist und die lichtemittierende
Diode 63 kein Licht mehr emittiert. Um eine Verstimmung der
Brücke während des Abkühlens der Flächenheizleiter ständig
zu kontrollieren, ist im Steuersatz 65 ein Impulsgeber vor
gesehen, der die Thyristoren 66 und 67 in Zeitabständen von
der Größenordnung einer Sekunde für eine Dauer von wenigen
Hundertstel Sekunden zündet und eine neue Aufheizperiode
einleitet, sobald die Wheatstone'sche Brücke infolge Abküh
lung der Flächenheizleiter einen bestimmten Verstimmungs
grad unterschreitet.
Eine andere Schaltung für die thermostatische Regelung der
mittleren Strahlungstemperatur, die wegen ihrer geringen
Abfälligkeit auf Störungen im Versorgungsnetz zuverlässiger
arbeitet, zeigt das Prinzipbild der Fig. 5. Anstelle des
Energie verbrauchenden Vorschaltwiderstandes R m ist hier
ein Stromwandler 68 zwischen Phase und den beiden Heizleiter
gruppen 72 und 73 geschaltet, welche hier von den beiden
um 180° gegeneinander phasenverschobenen Phasen P₁ und P₂
eines amerikanischen Wechselstromnetzes für 2 × 117 V
gespeist werden.
Die Abweichung des Widerstandes beider Heizleitergruppen
von dem der Solltemperatur entsprechenden Sollwertwider
standes wird durch die Differenz der gleichzeitig gemessenen
Spannung am Ausgang des Übertragers 74 und am Ausgang
des Stromwandlers 68 erfaßt. Die Abweichung der Strahlungs
temperatur der Flächenheizleiter von der eingestellten
Solltemperatur ist proportional der Differenz eines Spannungs
signals und eines Stromsignals, welche durch Reihen
schaltung des Ausganges vom Stromwandler 68 und des Aus
ganges des Spannungswandlers 74 nach entsprechender Dämpfung
des Spannungssignales durch das Dämpfungsglied mit R₁₅ als
Vorwiderstand und der Serie aus R₁₇ und dem Potentiometer
widerstand R₂₅ als Querwiderstand am Eingang des Operations
verstärkers 69 gebildet wird. Die Dämpfung dieses
Dämpfungsgliedes und das Übersetzungsverhältnis der Spannungs
wandler 74 kann so gewählt werden, daß das Spannungs-
und Stromsignal betragsmäßig gleich groß ist, sich also
gegenseitig kompensieren.
Von den beiden am Eingang des Operationsverstärkers 69 liegenden
Wechselspannungen überwiegt während der thermostatischen
Regelung das Spannungssignal, solange die Temperatur
abweichung positiv ist, die mittlere Strahlungstemperatur
der Heizleiter also größer ist als die am Potentiometer
R₂₅ eingestellte Solltemperatur, und umgekehrt überwiegt
mit der entgegengesetzten Phase das Stromsignal, solange
die mittlere Strahlungstemperatur kleiner ist als die Soll
temperatur.
Bei konstanter Netzspannung ist die Änderung des Stromsignals
proportional der Temperaturabweichung. Wird der Widerstand
R₁₅ sehr viel größer gewählt als der Widerstand
R₁₇ und damit die Sekundärspannung der Spannungswandler
verhältnismäßig groß, ist die konpensierende Abweichung annähernd
direkt proportional der Abweichung von der Soll
temperatur. Das Potentiometer R₂₅ kann dann unmittelbar auf
Solltemperatur geeicht werden.
Wegen der Kapazität, durch die ein Teil des Heizstromes zu
dem mit dem Schutzleiter verbundenen Schirm des Heizleiters
abfließt, kommt es beim Durchlaufen der Solltemperatur
nicht zu einer vollkommenen Kompensation von Strom- und
Spannungssignal; vielmehr eilt das Stromsignal während des
Aufheizens der an den Heizleitergruppen liegenden Netzspannung
ein wenig voraus, so daß der resultierende Vektor der
Spannungsdifferenz bei der Solltemperatur etwa um 90° ge
genüber dem Spannungssignal verschoben ist. Demzufolge
setzt das Rechtecksignal hinter dem Schmitt-Trigger 3-4
während der Anheizperiode früher ein als das inverse, von
der Netzspannung herrührende, verzögerte Referenzsignal
hinter dem Schmitt-Trigger 11-10 und das zum gleichen
Zeitpunkt einsetzende, auf 1 ms begrenzte Signal hinter dem
Schmitt-Trigger 13-12. Die Impulse des Referenzsignals
können jedoch das logische Tor 4 erst passieren, sobald
die Heizleitergruppen die Solltemperatur überschritten haben
und die zweite Flanke des hinter dem Schmitt-Trigger
3-4 auftretenden Signals der Drehung des Vektors der
Differenzspannung entsprechend mit dem Referenzsignal hinter
dem Schmitt-Trigger 13-12 koinzidiert. Damit ist der
Weg des Referenzsignals zum Zählers MC 14 024 freigegeben.
Die von der Netzspannung herrührenden 0-Impulse hinter dem
Schmitt-Trigger 9-8, welche den Zähler MC 14 040 passieren
und über den Transistor V die Festkörperrelais 70 und
71 und die Kontroll-Leuchtdioden L zünden, werden aber erst
unterbrochen, wenn eine größere Zahl von Aus-Impulsen (z. B.
32 0-Impulse) nacheinander das logische Tor 4 passiert
haben und am Zähler MC 14 024 eingetroffen sind. Es besteht
dann nämlich am Ausgang dieses Zählers ein Stop-Signal, das
mit einem Impuls aus dem Zähler M 14 040 koinzidiert und
diesen über den Eingang R für die Dauer von 5,1 s sperrt.
Auf diesem an sich bekannten sog. watchdog-System beruht
die Umempfindlichkeit gegenüber zufälligen Spannungsspitzen
im Versorgungsnetz und die sichere Einleitung der Abkühlperiode.
Am Ende dieser Abkühlperiode gibt der Zähler MC
14 040 wieder den Weg für die Zündungsimpulse der Festkörper
relais 70 und 71 frei und es beginnt damit ein neuer
Aufheizvorgang zur Aufrechterhaltung der mittleren Strahlungs
temperatur.
Außer dem Schutz der thermostatischen Temperaturregelung
gegenüber Störungen im Versorgungsnetz, die bei Stromaus
fall während des Nachtschlafes im Tepidarium automatisch
durch ein Alarmhorn gemeldet werden müssen, ist noch ein zu
verlässiger Brandschutz vorzusehen. Unter der auf die Hart
schaumplatte aufgezogenen, unbrennbaren Edelputzschicht 47
erstickt ein Feuer, das durch anhaltenden Funkendurchschlag
der Isolierfolie 45 zwischen der metallischen Mäanderfolie
42 und dem mit Schutzleiter verbundenen Schirm 46 ausgelöst
ist. Eine weitere Sicherung gegen die Entwicklung eines
Brandes ist gegeben, wenn die elektrische Heizleistung
beim Anheizen der freistrahlenden Heizplatten nicht den
dreifachen Wert der mittleren Heizleistung übersteigt. Denn
nur wesentlich größere Anheizleistungen vermögen aufgrund
des positiven Temperaturkoeffizienten der aus Aluminium gefertigten
Heizmäander eine instabile Erwärmung herbeizuführen,
die eine starke Überhitzung an einer begrenzten Stelle
zur Folge haben kann. Eine solche Überhitzung würde aber
die Isolation der zwischen Heizmäander 42 und Schutzleiter
schirm 46 liegenden Polyesterfolie zum Schmelzen bringen
und einen zum Schutzleiter abfließenden Fehlerstrom im Gefolge
haben. Aus diesem Grunde ist ein zusätzlicher Brandschutz
gewährleistet, wenn die mit Schutzleiterschirm versehenen,
elektrisch heizbaren Isolierplatten in allen Fällen
über mindestens einen Fehlerstrom-Schutzschalter an das
Starkstromnetz angeschlossen werden, welcher die Heizplatte
sofort vom Starkstromnetz abschaltet, sobald der Fehler
strom 30 mA überschreitet.
Im Prinzipschaltbild der Fig. 6 sind die Flächenheizleiter
oder elektrisch heizbaren Isolierplatten in zwei unter sich
widerstandsgleiche Gruppen RL 1 und RL 2 über die Fehler
stromschutzschalter 76 und 77 und ein Quecksilberrelais 75
an die Phasen S und T des Drehstromnetzes gelegt. Da der
kapazitive, zum Schutzleiterschirm abfließende Strom meist
größer als 30 mA ist, muß er bei beiden Gruppen durch einen
fremden, über die Wicklung N geführten kapazitiven Strom
kompensiert werden, wenn er die Schutzschalter nicht auslösen
soll. Diese Kompensation wird daher jeweils durch den
kapazitiven, zum Schutzleiter fließenden Strom der anderen
Gruppe bewerkstelligt, nachdem die kapazitiven Ströme der
beiden Gruppen durch zusätzliche Ableitkondensatoren 78 und
79 an der erdkapazitätsärmeren Gruppe RL 2 nach Betrag und
Phase auf 1‰ ganau einander angeglichen wurden. Unter
diesen Umständen können dann kapazitive Ströme von mehr als
70 mA, die von den Phasen S und T über die Heizleiter
kapazitäten CL 1 und CL 2, durch die Wicklung N des Fehlerstrom-
Schutzschalters der jeweils anderen Gruppe fließen, nicht
mehr einen magnetischen Fluß in den Ringkernen erzeugen,
der zur Auslösung der Schutzschalter führt. Die Schutzleiter
schirme weisen hierbei lediglich eine Wechselspannung
auf, die kleiner als 20 mV ist.
Wenn z. B. bei der Gruppe RL 1 durch eine örtliche Überhitzung
oder eine Überspannung, welche die Isolation der zwischen
Heizmäander und Schutzleiterschirm liegenden Isolier
folie durchschlägt bzw. zum Schmelzen bringt, ein Fehler
strom in der Gruppe RL 1 auftritt, der 30 mA übersteigt,
wird sowohl der Fehlerstrom-Schutzschalter 76 als auch der
Fehlerstrom-Schutzschalter 77 ausgelöst, weil für den reellen
Ableitstrom die Kompensation nicht mehr gegeben ist.
Die mit der Auslösung erfolgte Unterbrechung des Heizstromes
wird durch das Ertönen eines Alarmhornes 80 kundge
macht, denn durch das Schließen der Kontakte 1 und 2 im
Schutzschalter 76 wird das Alarmhorn 80 unter Strom
gesetzt.
Erfahrungsgemäß können auch kurzzeitige Spannungsspitzen im
Drehstromnetz die Fehlerstrom-Schutzschalter auslösen, weil
mit den Kondensatoren 78 und 79 nicht der Kettenleiter
nachgebildet wird, dem die Gruppe RL 1 mit ihren Heizwider
ständen und verteilten Kapazitäten zuzuordnen wäre. Diese
Spannungsspitzen lassen sich aber größtenteils mit den an
tiparallel zur Wicklung R der Schutzschalter 76, 77
geschalteten Dioden 81 und 82 unschädlich machen, ohne die
Ansprechempfindlichkeit auf reelle Fehlerströme zu schmälern.
Beim Anschluß der Heizplatten an ein amerikanisches Stark
stromnetz mit zwei um 180° phasenverschobenen Phasen P₁ und
P₂ können die unter sich widerstandsgleichen Gruppen RL 1
und RL 2 von in Serie oder parallel geschalteten elektrisch
heizbaren Isolierplatten nach Fig. 7 über einen einzigen
Fehlerstrom-Schutzschalter 83 an die beiden Phasen und den
Null-Leiter N geschaltet werden, wenn deren effektive
Schirmkapazitäten durch einen Zusatzkondensator 84 aufein
ander abgeglichen und sich die sie durchfließenden Ströme
im Null-Leiter gegenseitig aufheben. Ein in einer der beiden
Gruppen auftretender, zum Schutzleiter E abfließender,
reeller Fehlerstrom, der 30 mA übersteigt, stört das magne
tische Gleichgewicht in Ringkern des Fehlerstrom-Schutzschalters
und löst dessen Schalter aus.
Auch beim Anschluß an die drei Phasen des Drehstromnetzes
können drei unter sich widerstandsgleiche Gruppen Gp 1, Gp 2
und Gp 3 von elektrisch heizbaren Isolierplatten nach
Fig. 8 durch einen einzigen Fehlerstrom-Schutzschalter 85
gegenüber einem Fehlerstrom größer als 30 mA gesichert werden,
wenn deren Schutzleiterkapazitäten durch Zusatzkondensatoren
86, 87, 88 und 89 so einander angeglichen werden,
daß sich die kapazitiven Ströme im Schutzleiter gegenseitig
aufheben. Der Fehlerstrom-Schutzschalter wird aber sofort
ausgelöst, sobald in einer der drei Gruppen ein reeller
Strom zum Schutzleiter abfließt, der größer als 30 mA ist.
Der überaus schätzenswerte Vorteil der in den Fig. 6, 7, 8
dargestellten Schaltungen ist darin zu erblicken, daß die
Fehlerstrom-Schutzschalter nicht mehr durch jene Frequenzen
ausgelöst werden, die beim Ein- und Ausschalten des Heizstromes
durch das Quecksilberrelais Rel 1 oder bei Schaltstörungen
im Kraftstromnetz entstehen.
Claims (7)
1. Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Räumen mittels
elektrischer Flächenheizelemente innerhalb von
Isolierplatten, deren dem Raum zugewandte Seiten mit
einem als Flächenheizleiter dienenden, elektrisch leitfähigen
Mäanderband aus einem Material mit temperaturabhängigem
Widerstand belegt sind, das mit einer isolierenden
Kunststoff-Folie überzogen und durch eine Metallfolie
abgeschirmt ist, sowie einem Sollwertgeber
zur Vorgabe einer Solltemperatur,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Flächenheizelemente in zwei Gruppen von nahezu gleichem Gesamtwiderstand unterteilt sind, die über je einen Fehlerstromschutzschalter (76, 77; 83, 85) derart miteinander verkoppelt sind, daß jeweils die in Serie liegenden Kapazitäten der einen Gruppe, gebildet durch die Flächenheizleiter und die metallischen Abschirmfolien, nach Abgleich mit Zusatzkapazitäten der vollständigen Kompensation des kapazitiven Stromanteils im Fehlerstromschutzschalter der anderen Gruppe dient, wobei beide Fehlerstromschutzschalter (76, 77; 83, 85) durch Ungleichheit dieser Kompensation auslösbar sind, wenn die Isolation zwischen Flächenheizleiter und geerdeter Schirmfolie an einer Stelle unzulässig überhitzt wird, wodurch eine Alarmeinrichtung eingeschaltet wird und die Flächenheizelemente vom Stromnetz abgeschaltet werden,
- - daß ferner beiden Heizleitergruppen (72, 73) eine thermostatische Regeleinrichtung zugeordnet ist, die auf die Abweichung der Isttemperatur zur einstellbaren Solltemperatur anspricht, und
- - daß beide Heizleitergruppen (72, 73) bei Unterschreiten der Solltemperatur solange von Stromimpulsen durchflossen sind, bis die Abweichung der Ist- von der Solltemperatur verschwunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der durch die Heizleitergruppen (72, 73) fließende
Heizstrom über einen Stromwandler (68) ein Stromsignal
an einen Operationsverstärker (69) für die thermostatische
Steuerung der Strahlungstemperatur der Flächenheizleiter
über Festkörperrelais (70, 71) liefert und
daß mit dem Stromsignal ein Spannungssignal verknüpft
wird, das der über den Heizleitergruppen liegenden
Spannung entspricht und über Spannungswandler (74) um
180° phasenverschoben in den Eingangskreis des Operationsverstärkers
(69) gelangt, wobei das Spannungssignal
durch ein Dämpfungsglied (R₁₅, R₁₇, R s , R₂₅) als
Querwiderstand dermaßen gedämpft ist, daß sich Strom-
und Spannungssignal im Eingangskreis des Operationsverstärkers
(69) bei Δ U = 0, Δ J = 0 und Δ t = 0 gegenseitig
aufheben (Fig. 5).
3. Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß von den beiden Spannungen im Eingangskreis des Operationsverstärkers
(69) das Stromsignal β R s (J s + Δ J)
überwiegt, wenn die Flächenheizleiter zu kalt geworden
sind und Δ t negativ ist, und daß das Spnnungssignal β
(U s + Δ U) mit der entgegengesetzten Phase überwiegt,
wenn die Flächenheizleiter zu warm geworden sind und Δ t
positiv ist.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (69)
durch einen angeschlossenen Schmitt-Trigger in ein
Rechtecksignal umgeformt und zusammen mit einem gegen
die Netzspannung durch (R₂) und (C₂) verzögerten Rechtecksignal,
das durch eine Diode (D₄), einen Widerstand
(R₄) und den Schmitt-Trigger auf eine Dauer in der
Größenordnung von 1 ms begrenzt ist, einer UND-Schaltung
zugeführt wird, die das Signal erst durchläßt,
wenn dieses Rechtecksignal aus dem Schmitt-Trigger
durch die mit wachsender Temperatur der Heizleiter (72,
73) zunehmende Verzögerung mit dem Signal aus dem
Schmitt-Trigger koinzidiert, wobei eine Anzahl dieser
Impulse nacheinander in einen Zähler (MC 14024) gelangen
muß, ehe dieser ein Stopsignal zur Unterbrechung
der Passage der Zündungsimpulse für die Festkörperrelais
(70, 71) an einen zweiten Zähler (MC 14040) abgibt, der
dann die Unterbrechung für die Dauer von mehreren Sekunden
aufrechterhält.
5. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierplatte (1) mit ihren Heizleitern (42)
mit nahezu gleichem Gesamtwiderstand über zwei 5-Pol-Fehlerstromschutzschalter
(76, 77) vom Energienetz in
zwei Gruppen mit Strom versorgt werden, deren kapazitiver,
über Schirme (46) zum Schutzleiter (E) abfließender
Strom durch Zusatzkondensatoren (78, 79), die jeweils
zwischen Polleiter und Schutzleiter geschaltet
sind, auf Betrags- und Phasengleichheit abgeglichen
sind, wobei der für jede Gruppe vorgesehene Fehlerstromschutzschalter
nicht von kapazitiven Erdströmen
ausgelöst wird, die größer sind als der Nennauslösestrom,
da der kapazitive Strom der einen Gruppe jeweils
ohne Schalter an die Nullzweigwicklung des zur anderen
Gruppe gehörigen Fehlerstromschutzschalters geführt ist
(Fig. 6).
6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierplatten (1) mit ihren Heizleitern (42)
mit nahezu gleichem Gesamtwiderstand über einen 3-Pol-Fehlerstromschutzschalter
(83), der eine vierte durchgehende
Wicklung hat, vom 2-Phasen-Wechselstromnetz in
zwei Gruppen mit Strom versorgt werden, deren kapazitive,
über Schirme (46) zum Schutzleiter (E) abfließende
Ströme durch einen Zusatzkondensator (84)
zwischen einer Phase und dem Schutzleiter auf vollständige
gegenseitige Kompensation im Nullzweig abgeglichen
sind, wobei der Fehlerstromschutzschalter (83) nicht
von zum Schirm (46) fließenden kapazitiven Strömen ausgelöst
wird, die größer sind als der Nennauslösestrom
(Fig. 7).
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierplatten (1) mit ihren Heizleitern (42)
mit nahezu gleichem Gesamtwiderstand über einen 3-Pol-Fehlerstromschutzschalter
(85) versehen mit einer weiteren
durchgehenden Wicklung vom Drehstromnetz in drei
Gruppen mit Strom versorgt werden, deren kapazitive,
über Schirme (46) zum Schutzleiter abfließende Ströme
durch Zusatzkondensatoren (86 bis 89), die jeweils zwischen
Phase und Schutzleiter gelegt sind, auf vollständige
gegenseitige Kompensation abgeglichen sind, wobei
der Fehlerstromschutzschalter (85) nicht von zum Schirm
(46) fließenden kapazitiven Strömen ausgelöst wird, die
größer sind als der Nennauslösestrom (Fig. 8).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2954500A DE2954500C1 (de) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Raeumen mittels elektrischer Flaechenheizelemente |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2953716A DE2953716C1 (de) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Schweissverfahren zur elektrischen Verbindung des Heizleiters eines elektrischen Flaechenheizelementes mit Stromzufuehrungsstreifen und derart gefertigte Anschlussverbindung eines Flaechenheizelementes |
DE2954500A DE2954500C1 (de) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Raeumen mittels elektrischer Flaechenheizelemente |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2954500C1 true DE2954500C1 (de) | 1990-11-22 |
Family
ID=25782720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2954500A Expired - Lifetime DE2954500C1 (de) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Schaltung zur Strahlungsklimatisierung von Raeumen mittels elektrischer Flaechenheizelemente |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2954500C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4440433A1 (de) * | 1994-06-03 | 1996-02-22 | Frank Wieske | Elektrisches Heizelement für Wand- oder Deckenstrahlungsheizungen |
EP1782786A2 (de) * | 2005-10-26 | 2007-05-09 | RUKU GmbH Co. KG | Kabine, insbesondere für Wärmestrahlungsbäder oder Saunen |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3256407A (en) * | 1963-10-28 | 1966-06-14 | Gen Electric | Circuit breaker and accessory device combination |
DE1219115B (de) * | 1961-06-08 | 1966-06-16 | Philips Patentverwaltung | Zweipunktregler mit Brueckenschaltung |
DE2154555A1 (de) * | 1971-11-03 | 1973-05-10 | Holger Dr Phil Lueder | Elektrisch heizbare isolierplatte, insbesondere zur niedertemperatur-grossflaechenheizung von raeumen |
US4031356A (en) * | 1975-11-20 | 1977-06-21 | Akitoshi Niibe | Heat panel safety system |
DE2619101A1 (de) * | 1976-05-03 | 1977-11-10 | Licentia Gmbh | Anordnung zum konstanthalten der betriebstemperatur eines elektrischen heizleiters |
-
1979
- 1979-03-28 DE DE2954500A patent/DE2954500C1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1219115B (de) * | 1961-06-08 | 1966-06-16 | Philips Patentverwaltung | Zweipunktregler mit Brueckenschaltung |
US3256407A (en) * | 1963-10-28 | 1966-06-14 | Gen Electric | Circuit breaker and accessory device combination |
DE2154555A1 (de) * | 1971-11-03 | 1973-05-10 | Holger Dr Phil Lueder | Elektrisch heizbare isolierplatte, insbesondere zur niedertemperatur-grossflaechenheizung von raeumen |
US4031356A (en) * | 1975-11-20 | 1977-06-21 | Akitoshi Niibe | Heat panel safety system |
DE2619101A1 (de) * | 1976-05-03 | 1977-11-10 | Licentia Gmbh | Anordnung zum konstanthalten der betriebstemperatur eines elektrischen heizleiters |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Friedrich Fröht: Elektrische Decken- und Wandstrahlungsheizung zum Zwecke der Übergangs- und Zusatzheizung aus Elektrowärme-Technik 1954 Nr. 9-10, S. 208-212 * |
Siemens-Prospekt: Fehlerstromschutzschalter SFS 25 bis 160 A in niedriger Bauform bis 63A Bestell-Nr. S214/1142 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4440433A1 (de) * | 1994-06-03 | 1996-02-22 | Frank Wieske | Elektrisches Heizelement für Wand- oder Deckenstrahlungsheizungen |
EP1782786A2 (de) * | 2005-10-26 | 2007-05-09 | RUKU GmbH Co. KG | Kabine, insbesondere für Wärmestrahlungsbäder oder Saunen |
EP1782786A3 (de) * | 2005-10-26 | 2007-07-25 | RUKU GmbH Co. KG | Kabine, insbesondere für Wärmestrahlungsbäder oder Saunen |
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