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Raumtemperaturregelungs- oder -steuerungseinrich-
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tung für eine Heizungsanlage Die Erfindung betrifft eine Raumtemperaturregelungs-oder
-steuerungsvorrichtung für eine Heizungsanlage mit einem Stellglied, welches die
Durchflußmenge von einer Wärmequelle zu den Heizflächen des jeweiligen Raumes bestimmt,
und eine (m) auf das Stellglied einwirkende (n) Regler oder Steuerung.
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Die Vorrichtungen gattungsgemäßer Art sind allgemein bekannt und sie
dienen dazu, die Temperatur von Räumen, beispielsweise in Wohnungen oder dgl., individuell
und unabhängig voneinander zu steuern oder auf einen gewünschten Wert einzuregeln.
Zu diesem Zwecke befindet sich in jedem Raum ein Regler oder eine Steuerung, die
jeweils über eine Leitung mit einem Stellglied bzw. dem Stellantrieb des Stellgliedes
in Verbindung steht, wobei das Stellglied an der jeweiligen Wärmezuführungsleitung
des entsprechenden Raumes angreift und die Durchflußmenge regelt. So wird zur Erniedrigung
der Raumtemperatur die Durchflußmenge gedrosselt und umgekehrt, bei einer gewünschten
Erhöhung, eine größere Durchflußmenge pro Zeiteinheit zugelassen.
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Um zu einer von Raum zu Raum individuell gestaltbaren Temperatur zu
gelangen, ist es erforderlich, für jeden einzelnen Raum einen Regler oder eine Steuerung
vorzusehen, die ihrerseits über eine eigene Leitung mit dem dazu gehörenden Stellglied
zu verbinden ist.
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Dieses befinde t sich im allgemeinen an einer anderen Stelle der Wohnung
oder des Hauses als der zugehörige Raum, mit der Folge, daß der größte Teil des
Montage-oder Installationsaufwandes zum Verlegen der Leitung
vom
Regler oder von der Steuerung zum jeweiligen Stellglied aufzubringen ist, da dies
in den meisten Fällen Stemm- und Durchbruchsarbeiten erfordert.
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Gleichermaßen kann sich auch nach bereits erfolgtem Einbau eine erneute
Verlegung der Leitung als erforderlich erweisen, nämlich dann, wenn beispielsweise
durch Umstellen der Möbel eines Raumes der Regler oder die Steuerung an ihrem bisherigen
Ort verdeckt und unzugänglich gemacht wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die Erfindung die
Schaffung einer Regelungs- oder Steuerungsvorrichtung für eine Heizungsanlage zur
Aufgabe gemacht, die möglichst rasch und mit geringstem Aufwand montiert werden
kann und bei der der Regler oder die Steuerung auf einfachste Weise in eine neue
räumliche Position bringbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Regler
oder die Steuerung über elektromagnetische Wellen und/oder Schallwellen auf das
Stellglied einwirkt. Die elektromagnetischen Wellen umfassen hierbei insbesondere
Wellenlängen von mehr als 0,3 pm. Dabei umfaßt der Begriff "Regler" im Sinne vorliegender
Erfindung ein Gerät zum Messen der Temperatur, einen Meßumformer und einen Geräteteil,
der den gemessenen Ist-Wert mit dem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und ein dementsprechendes
Regelsignal erzeugt und der Begriff "Stellglied" neben dem eigentlichen Stellglied
einen zusätzlichen Stellantrieb. In ihrer grundsätzlichen Funktionsweise stimmt
die Erfindung mit dem im Stande der Technik bekannten Regelungs- oder Steuerkreise
überein.
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So wird im Falle des Regelkreises die Raumtemperatur mit Hilfe des
Reglers gemessen, hier mit einem Soll-
wert verglichen und anschließend
eine Stellgröße erzeugt. Die Neuerung besteht nun darin, daß diese Stellgröße nicht
wie bisher vermittels einer Leitung sondern über elektromagnetische und/oder Schallwellen
auf das Stellglied, also insbesondere auf den Stellantrieb, geleitet wird, um eine
Änderung der Durchflußmenge zu bewirken. Damit erübrigt sich in vorteilhafter Weise
ein Anbringen und Verlegten von Leitungen zwischen dem Regler oder der Steuerung
und dem Stellglied. Nachdem, wie bereits zum Stande der Technik ausgeführt, gerade
durch diese Arbeiten der Montageumfang im Wesentlichen bestimmt wird, sind Einsparungen
bei den Montagekosten um bis zu 95 % möglich. Hinzu kommt, daß der Regler oder die
Steuerung bei Wunsch ohne nennenswerten Aufwand und ohne Beeinträchtigung der Funktion
an eine andere Stelle des gleichen Raumes gebracht werden kann. Weiter ist von entscheidendem
Vorteil, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen elektromagne schen und/oder Schallwellen
eine Vermittlung und Ubertragung zwischen verschiedenen Räumen gestattet, sodaß
ohne weiteres der Regler oder die Steuerung in einem und das Stellglied in einem
anderen Raum angeordnet werden können. Da begrifflich jeder Regelkreis das Erfassen
des Ist-Wertes (hier: Raumtemperatur) und ein Vergleichen mit dem Soll-Wert voraussetzt,
muß der Regler in dem jeweiligen, zu erfassenden Raum angeordnet werden. Die Bedienung
der Regelungs- oder Steuerungsvorrichtung erfolgt dabei in üblicher Weise d.h. der
Regler wird auf einen in gewissen Grenzen beliebig wählbaren Soll-Wert, der hier
einer Raumtemperatur entspricht, eingestellt, der nach einer gewissen Zeit von dem
Ist-Wert angenommen werden wird. Im Unterschied zur Steuerung kontrolliert der Regelkreis
das Ergebnis
seiner Verstellung durch fortwährende Messung und korrigiert
sich, sofern erforderlich. Weiter ist es ein Vorzug, daß die erfindungsgemäße Regelungs-
oder Steuerungsvorrichtung für alle Arten von Heizungsanlagen und Wärmequellen,
wie z.B. Heizkessel, Wärmepumpen, Solarenergiequellen oder dgl., verwendbar ist.
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In der baulichen Gestaltung des Stellgliedes bestehen im Rahmen der
Erfindung unterschiedliche Möglichkeiten.
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So kann hierfür ein über einen Stellmotor bewegbarer Schieber vorgesehen
sein, der in das entsprechende Rohr mehr oder weniger tief eingreift und dadurch
den Querschnitt und demzufolge die Durchflußmenge beeinflußt.
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Stattdessen ist aber ebenso möglich, als Stellglied ein Ventil oder
Magnetventil zu verwenden, die ebenfalls über einen Stellmotor betätig- und einstellbar
sind. In den bisher geschilderten Ausführungsformen übernimmt der Stellmotor die
Funktion des Stellantriebs, der Schieber oder das Ventil diejenige des "eigentlichen"
Stellgliedes.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
den Regler oder die Steuerung mit einer Batterie zur Energieversorgung auszustatten.
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Dadurch werden die beiden Teile nicht nur unabhängig von einer (nun
nicht mehr vorhandenen) Leitung zum Stellglied sondern auch unabhängig vom elektrischen
Netz. Die Batterien liefern die zur Erzeugung der elektromagnetischen und/oder Schallwellen
erforderliche Energie. Dabei steht es in der Praxis frei, ob das Stellglied und
hier insbesondere der Stellantrieb weiterhin aus dem elektrischen Netz oder aber
ebenfalls über eine Batterie mit Energie versorgt wird. DenRegler oder die Steuerung
mit einer Batterie zu versehen em-
pfiehlt sich immer dann, wenn
der jeweilige Anbringungsort oft gewechselt werden muß oder soll, wo hingegen die
Energieversorgung des Stellgliedes durch eine Batterie dann besonders vorteilhaft
ist, wenn eine Versorgung durch das elektrische Netz überhaupt nicht oder nur sehr
schwierig durchführbar ist.
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Schließlich ist vorgesehen, die Regelungs- oder Steuerungsvorrichtung
mit einem Schaltcomputer auszustatten, der es ermöglicht im vorhinein gewisse Regelungs-
oder Steuerungsvorgänge einzugeben, die nach einem gewissen, vorgebbaren Zeitablauf
abgerufen werden. Diese Ausführungsform gestattet beispielsweise während einer Abwesenheit
des Benutzers zur Einsparung von Energie die Raumtemperatur abzusenken und sie unmittelbar
vor der Rückkehr auf einen ebenfalls vorgebbaren, wie z.B.
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üblichen Wert anzuheben. Der Computer kann so dimensioniert sein,
daß er gleichzeitig mehrere Stellglidder wie z.B. Ventile, unabhängig voneinander
schaltet und/ oder auf 1 Jahr im voraus programmiert werden kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung dargestellten
Prinzipskizze näher erläutert.
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Raumtemperatur-Regelungs-Vorrichtung
für eine Heizungsanlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Regler
1 und einem Stellglied 2. Der Regler 1 befindet sich in dem Raum, dessen Temperatur
auf einem bestimmten, vorgebbaren Wert, dem Soll-Wert X gehalten werden soll. Der
tatsächlich in diesem Raum gemessene, in aller Regel hiervon abweichende Wert ist
der Ist-Wert X. . Der Soll-Wert X5 wird dem Regler 1 eingegeben, der Ist-Wert X.
hingegen vom Regler selb-
ständig und kontinuierlich gemessen und
anschließend mit dem Soll-Wert xs verglichen. In Abhängigkeit von der hierbei gebildeten
Differenz X5 - X. erzeugt der Regler 1 eine Stellgröße Y. Der wesentliche Kern vorliegender
Erfindung besteht darin, daß die Stellgröße Y nicht unmittelbar über eine Leitung
an das Stellglied 2 übertragen wird, sondern daß in einem Sender 3 eine elektromagnetische
und/oder Schallwelle 5 in Abhängigkeit von der Stellgröße Y erzeugt wird, die zumindest
zum Teil vom Empfänger 4 aufgenommen wird. Dabei können sich zwischen Sender 3 und
Empfänger 4 ohne weiteres Hindernisse, wie z.B. eine Wand 6, befinden, sodaß es
ohne weiteres möglich ist, den Regler 1 und das Stellglied 2 in verschiedenen Räumen
anzubringen.
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Vom Empfänger 4 gelangt dann das Signal an das Stellglied 2 von üblicher
Bauart. Es besteht im Sinne vorliegender Erfindung aus dem Stellantrieb 7 und dem
'§eigentlichen" Stellglied, das im vorliegenden Fall ein in der Leitung 9 angebrachtes
Ventil 8.Ster Stellantrieb 7 wird dann entsprechend dem im Empfänger 4 angelangten
und durch die Stellgröße Y bestimmten Signal das Ventil 8 einstellen und dadurch
die Durchflußmenge innerhalb der Leitung 9 beeinflussen.
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Die Leitung 9 führt von einer Wärmequelle, die beispielsweise ein
Heizkessel sein kann, über das Ventil 8 zu einem Heizkörper 10, der sich seinerseits
in dem Raum des Reglersl befindet. Dabei durchstößt die Leitung 9 die Wand 6, die
sich in vorliegender Zeichnung auch zwischen Sender 3 und Empfänger 4 befindet.
Da durch das Ventil 8 unmittelbar der über die Leitung 9 erfolgende Wärmezufluß
zum Heizkörper 10 beeinflußt werden kann, führt eine Drosselung des Ventils 8 zu
einer Abkühlung
des durch den Heizkörper 10 und den Regler 1 definierten
Raumes und umgekehrt, ein Öffnen des Ventiles 8 zu einer Erwärmung und demzufolge
zu einer Temperaturerhöhung desselben. Eine erhöhte Wärmeabgabe führt zu einem Anstieg
der Raumtemperatur, also des durch den Regler 1 gemessenen Ist-Wertes Xi, ebenso
wie eine reduzierte Wärmeabgabe ein Absinken der Raumtemperatur und damit des Ist-Wertes
X. mit sich bringt.
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Der soeben geschilderte, in sich geschlossene Regelkreis besteht aus
einem Regler 1, der die Raumtemperatur in Form des Ist-Wertes X. mißt und über den
Soll-Wert Xs die Stellgröße Y liefert. Diese wird über einen Sender 3, der elektromagnetische
und/oder Schallwellen 5 aussendet zu einem Empfänger 4 übermittelt, der direkt mit
einem aus Stellantrieb 7 und Ventil 8 bestehenden Stellglied 2 verbunden ist. Das
Ventil 8 bestimmt seinerseits den durch die Leitung 9 erfolgenden Wärmezufluß zum
Heizkörper 10, dessen Wärmeabgabe die Temperatur des zugehörigen Raumes und demzufolge
auch die vom Regler 1 gemessene Ist-Temperatur X. bestimmt. Der Regelkreis ist 1
somit geschlossen.
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Zur Änderung der Raumtemperatur ist durch eine Bedienungsperson von
aussen her ein neuer Soll-Wert X5, der einer bestimmten, nämlich der gewünschten
Raumtemperatur entspricht, einzustellen. Der Regelkreis wird dann so lange über
die Stellgröße Y unter Zwischenschalten des Senders 3 der elektromagnetischen und/oder
Schallwellen 5 und des Empfängers 4 und über den Stellantrieb 7 das Ventil 8 so
einstellen, bis die gewünschte Raumtemperatur erreicht worden ist, so lange also,
bis der Soll-Wert X5 dem Ist-
Wert X. entspricht.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme ist nicht nur bei der
soeben beschriebenen Raumtemperatur-Regelungsvorrichtung sondern auch bei einer
entsprechenden Steuerungsvorrichtung anwendbar. Diese unterscheidet sich von dem
in der Zeichnung dargestellten Regelkreis lediglich dadurch, daß der als Regler
1 bezeichnete Teil nicht mehr den Ist-Wert X. mißt, sondern entsprechend dem von
aussen eingestellten Soll-Wert X5 das Ventil 8 einstellt. Die Wärmezufuhr zum Heizkörper
10 wird demnach allein durch den Soll-Wert Xs bestimmt. Für eine solche Anordnung
wird die Bezeichnung Regler für den Teil 1 entsprechend der in der Technik üblichen
Terminologie unzutreffend und sollte dann korrekterweise Steuerung genannt werden.