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Schaltungsanordnung zum ferngesteuerten Betätigen mindestens
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eines Ventils einer Heizungsanlage und damit ausgerüstete Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum ferngesteuerten Betätigen
mindestens eines in einem Heißwasserkreislauf angeordneten, einen verstellbaren
Arbeitskolben aufweisenden Ventils einer in einem Gebäude installierten Heizungsanlage,
bei welcher an das Ventil ein Gerät mit einem auf den Arbeitskolben einwirkenden,
temperaturabhängigen Dehnkörper angeschlossen ist, der mit einem in einem elektrischen
Stromkreis liegenden, elektrischen Heizelement ausgerüstet ist, sowie auf eine dieselbe
aufweisende Vorrichtung.
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Zur Regelung von Heizungsanlagen sind Thermostatventile bekannt, die
an einzelnen Heizkörpern angebracht werden können und die Temperatur automatisch
auf einen vorgegebenen Wert einste.Llen.
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Die Thermostatventile haben einen unter Federwirkung stehenden Arbeitskolben
und einen temperaturabhängigen Dehnkörper. Mit steigender Temperatur bewegt der
Dehnkörper den Arbeitskolben entgegen der Federwirkung in Richtung der Schließstellung
der Ventile
Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen solche
Thermostatventile für Fußbodenheizungen oder als sogenannte Zonenventile eingesetzt
werden. Die Arbeitskolben werden dabei durch Dehnkprper betätigt, die in den zu
beheizenden Räumen bzw. Zonen von Räumen angebracht und mit den Dehnkörpern der
Thermostatventile über Kapillaren verbunden sind (DE-OS 30 10 654).
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In allen Fällen sind die Thermostatventile nur so einsetzbar, daß
die Heißwasserzufuhr an einzelne Heizkörper oder an bestimmt Heizkreise bei steigender
Temperatur gedrosselt bzw. unterbroche wird. Das gilt auch dann, wenn die Dehnkörper
zusätzlich mit elektrischen Heizelementen versehen werden (DE-OS 24 06 748), clie
gegebenenfalls eine erhöhte Temperatur vortäuschen und zur ferngesteuerten Drosselung
oder Unterbrechung der Warmwasserzufuhr verwendet werden können.
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Ein Zonenventil mit einer Schaltungsanordnung, wie sie eingangs beschrieben
ist, geht aus der DE-PS 19 00 713 hervor. Mit dieser bekannten Zonenventil ist die
Bewegungsrichtung des unter Feder.
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wirkung stehenden Arbeitskolbens des Ventils bei Temperaturer-.
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höhung umkehrbar. Zwischen dem Arbeitskolben und dem Dehnkörper sind
ein gehäusefester Bügel und ein von diesem geführter, bewegbarer Bügel sowie eine
auf den bewegbaren Bügel einwirkende Druckfeder angebracht. Außerdem ist an dem
bewegbaren Bügel noch ein Ventilstößel befestigt; der zur Anlage an der Stirnfläche
des zu betätigenden Arbeitskolbens vorgesehen ist. Mit dieser Schaltungsanordnung
kann durch Einschalten des elektrischen Heizelements ein Ventil einer Heizungsanlage
jederzeit ferngesteuert geöffnet werden, so daß beispielsweise ein Raum so lange
beheizt..werden kann, wie das Heizelement eingeschaltet und dadurch das Ventil geöffnet
ist. Ein Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß damit eine Temperaturregelung
einer Heizungsanlage nicht möglich ist. Wenn eine gu kurze oder zu lange Beheizung
einzelner Räume oder Zonen ver mieden we.rden soll, muß also zusätzlicher Aufwand
zur Temperatt erE ssung und -regelung getrieben werden.
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Der Erfindung liegt die AuEgahe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
für eine Heizungsanlage anzugeben, mit der neben einer ferngesteuerten Betätigung
von Ventilen auf einfache Weise auch eine Temperaturregelung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, - daß in den Stromkreis ein durch einen
Empfänger nachrichs-eL technischer Signale, der in dem Gerät angeordnet und an in
dem Gebäude installierte Wechselstromnetz angeschlossea ist, zu betätigender erster
elektrische Schalter eingeschaltet ist, - daß in den.Stromkreis ein durch einen
ebenfalls im Gerät untergebrachten Thermostat zu betätigender zweiter elektrischer
Schalter eingeschaltet ist, - und daß an beliebiger Stelle innerhalb des Gebäudes
ein Sender nachrichtentechnischer Signale an das Wechselstromnetz angeschlossen
ist Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist prinzipiell für alle Heizungsanlayen
geeignet, egal ob viele Heizkörper bzw. Heizkreise vorhanden sind oder wenige. Es
können mit dieser Schaltungsanordnung einzelne oder mehrere Radiatoren oder Konvektoren
oder auch Fußbodenheizungen beeinflußt werden.
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Mit besonderem-Vorteil ist die Schaltungsanordnung in Gebäuden mit
vielen Räumen einsetzbar, die individuell zu beheizen sind.
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Als Beispiele seien Hotels, Schulen und Verwaltungsgebäude angegeben.
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Mit dieser Schaltungsanordnung lassen sich alle Ventile einer in einem
Gebäude vorhandenen Heizungsanlage von einer Zentrale her steuern. Mittels des Senders
kann jeder Empfänger, bei.-spielsweise durch ein tonfrequentes Signal, das über
die Leitungen des Wechselstromnetzes übertragen wird, angesteuert werden. Beim Eintreffen
des Signals bestätigt der Empfänger seinen Schalter.
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Wenn das entsprechende Ventil geöffnet werden soll, dann wird vom
Empfänger der Schalter geschlossen, so daß der Stromkreis
des Heizelements
geschlossen wird, wenn der Schalter des.
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Thermostats auch geschlossen ist. Das Heizelement erwärmt dann den
Dehnkörper, durch welchen der Arbeitskolben des Ventils in die Offenstellung bewegt
wird. Der entsprechende Raum wird dann solange beheizt, bis die am Thermostat eingestellte
Temperatur erreicht ist. Dann öffnet der Schalter des ThermostatS- unabhängig vom
Schalter des Empfängers - den Stromkreis des Heizelements und das Ventil wird wieder
geschlossen.
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Wenn beim ferngesteuerten Schließen des Empfänger schalters schon
eine ausreichende Temperatur in dem zu beheizenden Raum herrscht, dann wird das
Ventil nicht geöffnet, da der Schalter des Thermostats noch offen ist und das Heizelement
dementsprechend nicht eingeschaltet ist. Erst wenn auch der Schalter des Thermostats
schließt, wird der entsprechende Raum beheizt.
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Mit der Schaltungsanordnung ist also wegen der beiden unterschiedlich
betätigten Schalter im Stromkreis des Heizelements eine.ferngesteuerte und geregelte
Temperatureinstellung beliebiger Heizkörper bzw. Heizkreise, bei denen es sich auch
um Fußbodenheizungen handeln kann, möglich.
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Durch den Einsatz von Schaltuhren oder programmierbarer Elektronik
ist die Schaltungsanordnung ohne Probleme automatisierbar.
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Es ist weiterhin möglich, in einem parallelen Strompfad einen Thermoschalter
anzuordnen der die beiden anderen Schalter des Stromkreises für das Heizelement
überbrückt und diesen Stromkreis schließt, wenn die Temperatur einen vorgebbaren
Mindestwert unterschreitet. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Frostschutz für
die Heizungsanlage gegeben.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird im folgenden anhand
der zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die Schaltungsanordnung in schematischer Darstellung.
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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer kompletten Anlage in einem Gebäude.
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Fig. 3 eine Vorrichtung mit Heizelement zur Betätigung eines Ventils.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in einem dur; eine
strichpunktierte Linie angedeuteten Gerät 1 untergebrac.i.
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Sie umfaßt einen temperaturabhängigen Dehnkörper 2, ein elel trisches
Heizelement 3, einen Empfänger 4 für nachrichtentechnische Signale und einen Thermostat
5. Der Empfänger 4 ist mit einem ersten Schalter 6 ausgerüstet und der Thermostat
5 weist einen zweiten Schal-ter 7 auf.
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Das elektrische Heizelement 3 und die beiden Schalter 6 und 7 liegen
in einem Stromkreis, der von einer schematisch angedeuteten Stromquelle 8 gespeist
wird. Bei dieser Stromquelle kann es sich auch um das in Gebäuden installierte Wechselstromnetz
handeln. Der Empfänger 4 ist über eine aus dem Gerät 1 herausgeführte Leitung 9
an das Wechselstromnetz anschließbar.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: In der dargestellten
Position ist der Stromkreis des Heizelements 3 nicht geschlossen, da der Schalter
6 des Empfängers 4 geöffnet ist. Der Schalter 7 des Thermostats 5 hingegen ist geschlossen,
da angenommen wird, daß die am Thermostat eingestellte Temperatur unterschritten
ist. Wenn das nur schematisch angedeutete Ventil 10 zur Beheizung eines Raumes geöffnet
werden soll, dann erhält der Empfänger 4 mittels tonfrequenter Übertragung über
die Leitungen des Wechselstromnetzes ein Signal, durch welches der Schalter 6 geschlossen
wird. Dadurch ist der Stromkreis geschlossen, das Heizelement 3 erwärmt sich und
der Dehnkörper 2 dehnt sich aus. Dadurch wird - beispielsweise mittels einer in
Fig. 3 dargestellten Vorrichtung - das Druckelement 11 in Richtung des Pfeiles 12
bewegt, so daß der Arbeitskolben 13 des Ventils 10 freigegeben und da Ventil geöffnet
wird.
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Das Ventil 10 bleibt danach solange geöffnet-, wie der Stromkreis
des Heizelements 3 geschlossen ist. Der Stromkreis kann entweder nach vorgebbarer
Zeit durch den Schalter 6 des Empfängers 4 oder bei Erreichen der am Thermostat
5 eingestellten Raumtemperatur durch dessen Schalter 7 unterbrochen werden. Es ist
so auf einfache Weise möglich, die Temperatur in einem Raum zu einer bestimmten
Zeit auf den gewünschten Wert zu regeln.
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Für den Fall, daß der Raum nicht beheizt wird, ist weiterhin eine
dem Frostschutz dienende Anordnung im Gerät 1 vorgesehen.
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Diese besteht aus einem Thermoschalter 14, der in einem zu den beiden
Schaltern 6 und 7 parallelen Strompfad liegt und den Stromkreis des Heizelements
3 unter Überbrückung der beiden Schalter schließt, wenn die Temperatur in einem
Raum einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
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Mit besonderem Vorteil wird die Schaltungsanordnung in Gebäuden mit
vielen Räumen und vielen getrennten Heizkreisen eingesetzt.
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Als Beispiel sei ein Hotel beschrieben, dessen Räume alle von einer
.ZentraLe aus automatisch gesteuert beheizt werden sollen.
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In Fig. 2 sind fünf Räume 15 bis 19 angedeutet, in dens jeweils Heizkörper
oder Heizkreise mit Ventilen angebracht sind, die alle mit einer Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 ausgerüstet sind In jedem Raum befindet sich also mindestens ein Ventil
mit einem Gerät 1 nach -Fig. 1. Den Empfängern 4 dieser Geräte werde unterschiedliche
Frequenzen zugeordnet, so daß jedes Gerät 1 gezielt von einer mit einem Sender S
für tonfrequente Signale ausgerüsteten Zentrale 20 aus angesteuert werden kann.
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Wenn beispielsweise der Raum 15 in einem Hotel an einem bestimmten
Tag zu einer bestimmten -Zeit beheizt werden soll, danr wird zu dieser Zeit von
der Zentrale 20 aus der Schalter 6 des zugehörigen Gurts 1 geschlossen. Der entsprechende
Empfänger wird clazu über die Leitungen des Wechselstromnetzes mit einem tonErequenten
Signal beaufschlagt. In gleicher Weise können auch die anderen Räume 16 bis 19 zu
bestimmten Zeiten für eine best:ímlat.c Zeitdauer beheizt werden. Räume, die nicht
benötigt
werden, brauchen auch nicht beheizt zu werden. Die entsprechende
Steuerung kann von der Zentrale 20 aus vorgenommen werden, so daß das Personal nicht
mit dem Ein- und Ausschalten von Vent:i:len beschäftigt werden muß. Die Beheizung
der Räume kann somit.
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optimiert werden, wodurch die Heizkosten erheblich gesenkt werden
können.
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Das Ein- und Ausschalten der Heizungen der einzelnen Räume ;;1-iii;
auch automatisiert werden, wenn in der Zentrale 20 Schaltuh: oder programmierbare
elektronische Schaltungen eingesetzt wciCn, durch welche die tonfrequenten Steuersignale
zu vorher eingestellten Zeiten ausgesandt werden. Eine derartige automatische Schaltung
ist beispielsweise für Schulen interessant, deren Räume nachmittags oder in den
Ferien nicht beheizt werden dessen.
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Sie kann jedoch auch in privaten Wohngebäuden mit Vorteil eingesetzt
werden.
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Der Dehnkörper 2 muß mit einer Vorrichtung ausgerüstet sein, durch
welche seine Dehnbewegung in eine Art Zugkraft umgesetzt wird, welche auf den Arbeitskolben
13 des Ventils wirkt und denselben in die Offenstellung des Ventils bringt. Eine
besonders einfache und elegante Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist in
Fig. 3 dargestellt.
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Diese Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 21 und einer Befestigungseinrichtung
22, mittels derer das Gehäuse beispielsweise auf das hier der Einfachheit halber
nicht dargestellte Ventil 10 aufgeschraubt werden kann. Innerhalb des Gehäuses 21
sind folgende Einzelteile angeordnet: Eine im wesentlichen ebene Druckplatte 23,
welche als Druckelement zur Betätigung des Arbeitskolbens 13 dient und in montiertem
Zustand an dessen Stirnfläche anliegt. Auf die Druckplatte 23 wirkt unter Zwischenschaltung
eines Zwischenkörpers 24 eine Spiralfeder 2.5, die auf der anderen Seite am Gehäuse
21 abgestützt ist. Die Spiralfeder 25 umschließt den Dehnkörper 2 von außen, in
welchem sich ein Medium befindet, das sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt. Zwischen
Spiral-
feder 25 und Dehnkörper 2 ist der käfigförmige Zwischenkörper
24 angebracht, der mit seinem Bodenteil 26 an dem Dehnkörper 2 anliegt und an seinem
freien Ende eine nach außen weisende Erweiterung 27 hat. Die Spiralfeder 25 liegt
auf der Erweiterung 27 auf, die ihrerseits auf der Druckplatte 23 aufliegt.
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Um die einzelnen Elemente Spiralfeder 25, Dehnkörper 2 und Zwischenkörper
24 herum ist das mechanisch feste Gehäuse 21 gelegt. An festen Teilen der Befestigungseinrichtung
22 sind Stifte 28 angebracht, von denen in Fig. 3 zwei zu sehen sind.
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Es sollen mindestens zwei solche Stifte vorhanden sein, die in montiertem
Zustand mit ihren freien Enden am Dehnkörper 2 anliegen. Um ein Verkanten der Druckplatte
23 zu vermeiden, wird den zweckmäßig drei oder vier Stifte 28 angebracht.
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Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Ausgehend
von der dargestellten Ruhestellung wird der Dehnkörper 2 durch das elektrische Heizelement
3 erwärmt. Hier kann es sich vorzugsweise um einen PCT-Widerstand handeln. Die Leiter
der Stromzuführung für das Heizelement 3 sind der Sinfachheit halber nicht mit eingezeichnet.
Sie durchdringen den Zwischenkörper 24 und das Gehäuse 21. Das Heizelement 3 kann
vorzugsweise im Innern des Dehnkörpers 2 angebracht werden.
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Durch die Erwärmung des Dehnkörpers 2 dehnt sich derselbe aus.
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Diese Ausdehnung kann - bezogen auf die Darstellung - nur nach oben
erfolgen, da der Dehnkörper 2 durch die Stifte 28 nach unten fest abgestützt ist.
Der Zwischenkörper 24 wird dadurch in Richtung des Pfeiles 29 nach oben gedrückt.
Hierdurch wird auch die Spiralfeder 25 über die Erweiterung 27 des Zwischenkörpers
24 mitgenommen, so daß die Druckplatte 23 entlastet wird.
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Wegen dieser Entlastung kann eine auf den Arbeitskolben 13 des angeschlossenen
Venti is 10 wirRonde Rüctstellfeder wirksam werdcn, die jetzt den ArlDeitsikolben
) in Richtung des Pfejjes 29 bewegt, so daß das; Ventil jeöffnet wird. Es kann auf
diese Weis durch das Ei.nsch.-wlten eines elektrischen Strom
kreises
und die damit zusammenhängende Wärmeentwicklung des Heizelements 3 erreicht werden,
daß ein beliebiger Heizkörper oder mehrere beliebige Heizkörper oder einzelne Heizkreise
jederzeit zu einer gewünschten Zeit eingeschaltet werden können.
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Statt der Vorrichtung nach Fig. 3 kann prinzipiell auch dwiv aufwendigere,
weiter oben beschriebene Zonenventil nach der DE-PS 19 00 713 eingesetzt werden.
Es ist aber auch jede andere Vorrichtung geeignet, mit der die Dehnbewegung des
Dehnkörpers 2 dazu ausgenutzt werden kann, den Arbeitskolben 13 des Ventils 10 in
seine Offenstellung zu bewegen.
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