DE3337053C1 - Anordnung zur Regelung der Entladung eines Waermespeichers - Google Patents
Anordnung zur Regelung der Entladung eines WaermespeichersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Entladung eines Wärmespeichers gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Wärmespeicher werden gewöhnlich elektrisch mit tariflich günstigem Nachstrom aufgeladen. Der Speicherkern
besteht aus einem Material mit großer Wärmekapazität und ist gut wärmeisoliert, so daß er die während
der Aufladung zugeführte Wurme für längere Zeit speichert.
Die Entladung erfolgt vorwkgend tagsüber zu Heizungszwecken, zur Warmwasserbereitung oder zur
Deckung eines anderen Wärmebedarfs. Die vom Ventilator umgewälzte Luft nimmt Wärme aus dem Speicherkern
auf und gibt diese dann an einen Verbraucher ab, beispielsweise an einen im Warmluftstrom angeordneten
Wärmetauscher der vom Heizungswasser einen Warmwasserheizung durchflossen wird. Die aus dem
Speicherkern pro Zeiteinheit entnommene Wärmemenge hängt von der Luftströmung ab. die wiederum durch
die Veniilatordrehzahl bestimmt ist. Durch Regelung der Vcntilatordrehzahl ist es daher möglich, eine gewünschte
Solltemperatur des Verbrauchers einzuhalten, beispielsweise die verlangte Temperatur des Vorlaufs
einer Warmwasserheizung.
Aus dem »Handbuch der elektrischen Raumheizung« von Borstelmann und Flatow. 5. Auflage, Dr. Alfred
Hülhig Verlag Heidelberg. Seiten 292 und 293, ist eine
Anordnung zur Regelung der Entladung eines Wärmespeiehcrs
bekannt, bei welcher der elektrische Entladercglcr einen Vorschaltwiderstand enthält, der zur Drehzahlregelung
in den Stromkreis des Ventilatormotors cinschaltbar ist. Diese bekannte Anordnung erlaubt nur
die Einstellung von zwei unterschiedlichen konstanten Drehzahlen und ist insbesondere für Kirchen, Schulen
und ähnliche Einsatzgebiete bestimmt, wo Perioden sehr unterschiedlichen Wärmebedarfs abwechseln. Die
Einstellung verschiedener konstanter Drehzahlen erlaubt jedoch keine eindeutige und gleichbleibende Wärmeabgabe
entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf, denn die Wärmeabgabe hängt außer von der Ventilatordrehzahl
auch von der jeweiligen Speicherkerntemperatur ab, die mit fortschreitender Entladung des Wärmespeichers
absinkt. Damit die Entladung eines Wärmespeichers allen Bedingungen cnlspricht, ist ein sehr großer
steuerbarer Drehzahlbereich des Ventilatormotors erforderlich. So muß der Ventilator bei vollgeladenem
Speicherkern und bei geringem Wärmebedarf nur mit sehr kleiner Drehzahl betrieben werden, während eine
sehr große Drehzahl erforderlich ist. um bei weitgehend entladenem Speicherkern die maximale Heizleistung /u
entnehmen. Um bei Verwendung von zu- und abschaltbaren Vorschaltwiderständen die Ventilatordreh, ahl in
diesem großen Drehzahlbereich entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf an die Speicherkerntemperatur
anzupassen, wären viele Schaltstufen erforderlich, und
es müßte eine aufwendige Steuerschaltung vorgesehen werden, die den jeweils benötigten Vorschaltwiderstand
in Abhängigkeit von der Speicherkerntemperatur auswählt
Bei anderen bekannten Anordnungen zur Regelung der Entladung eines Wärmespeichers erfolgt daher die
Änderung der Ventilatordrehzahl entweder über eine Phasenanschnittsteuerung oder durch einen von einem
Stellantrieb bewegten Stelltransformator. Diese Maßnahmen ermöglichen eine weitgehend stufenlose Drehzahlregelung
in einem großen Drehzahlbereich und ergeben gegenüber der Drehzahländerung durch Vorschaltwiderstände
den zusätzlichen Vorteil, daß sie weitgehend verlustfrei arbeiten. Die für eine Phasenanschnittsteuerung
ben<p«igten Triacregler sind aber aufwendig,
und die Phasenanschnittströme bringen Lärm und zusätzliche Erwärmung des Ventilatormotors mit
sich. Die Probleme des Lärms und der Eigenerwärmung der Motoren werden durch Stellantriebe mit Stelltransformatoren
beseitigt, doch sind diese bezüglich Preis und Montage noch aufwendiger.
Aus der DE-OS 31 01 057 ist andererseits eine elektrische
Schaltung zum mehrstufigen Betrieb von Heizwiderständen bekannt, die insbesondere für Haartrockner.
Heizlüfter oder dergleichen bestimmt ist und sicherstellen solle, daß die Ventilatordrehzahl automatisch der
jeweils eingestellten Heizleistung anpnoaßt ist. Zu diesem
Zweck sind mehrere wahlweise einschaltbare Hei/-widerstände mit einem weiteren Hei/widerstand nach
Art eines Spannungsteilers in Serie geschaltet, und der
Ventilatormotor wird durch den Spannungsabfall am weiteren Heizwiderstand betrieben. Diese Anordnung
arbeitet zwar weitgehend verlustfrei, sie erlaubt aber ebenfalls nur eine Änderung der Ventilatordrehzahl in
groben Stufen und ist vor allem für die Regelung der Entladung eines Wärmespeichers nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung
einer Anordnung zur Entladung eines Wärmespcichers, die sich durch einen sehr geringen Aufwand auszeichnet,
ohne daß Lärm- oder Erwärmungsproblcmc
entstehen, und die eine weitgehend stufenlose Regelung der Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit vom Ladezustand
des Speicherkerns in einem großen Drchz.ahlbereich ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs I gelöst.
Die im Speicherkern angeordneten Vorschaltwiderstände haben die Temperatur des Speicherkerns und
werden somit bei einer erhöhten Temperatur betrieben,
die sich in einem größeren Bereich ändern kann. Da der bzw. jeder Vorschaltwiderstand aus einem Material mit
positivem Temperaturkoeffizient gebildet ist. nimmt der Widerstandswert der Vorschaltwiderstände mit fortschreitender
Entladung des Speicherkerns ab. so daß die Ventilatordrehzahl in jeder Schaltstufe um so größer ist.
je niedriger die Speicherkerntempcralur ist. Demzufolge wird bei niedrigerer Speicherkcrntcmperaiur eine
größere Luftnienge durch den Speicherkern geblasen,
wodurch die geringere Erwärmung der Luft kompensiert wird, so daß die entnommene Heizleistung im wesentlichen
konstant bleibt. Die Vorschahwiderstäride
bewirken somit eine zusätzliche Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der Speicherkerntemperatur, die innerhalb
jeder Schaltstufe stufenlos erfolgt. Jeder Vorschaltwiderstand wirkt für diese zusätzliche Regelung
zugleich als Temperatursensor und ab Stellglied.
Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, daß die erfindungsgemäße Anordnung weitgehend verlustfrei arbeitet,
weil die in den Vorschaltwiderständen vernichtete Leistung nicht verlorengeht, sondern zur weiteren Erwärmung
des Speicherkerns ausgenutzt wird und somit als zusätzliche Heizleistung zur Verfügung steht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt
F i g. t eine schematische Darstellung eines elektrischen
Wärmespeichers mit einer Anordnung nach der Erfindung.
F i g. 2 das Schaltbild des Entladereglers des Wärmespeichers von F i g. Ί und
F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Entladereglers von F i g. 2.
F i g. 1 der Zeichnung zeigt einen für eine Warmwasser-Zentralheizung
bestimmten Wärmespeicher 10 üblicher Bauart mit einem Gehäuse 11. in dem ein Speicherkern
12 untergebracht ist. Der Zwischenraum zwischen
dem Gehäuse 11 und dem Speicherkern 12 ist mit einer
Wärmeisolation 13 ausgefüllt. Der Speicherkern 12 besteht aus Speichersteinen 14 großer Wärmekapazität, in
die elektrische Heizstäbe 15 eingebettet sind. Zwischen den Speichersteinen 14 sind Luftkanäle 16 gebildet, die
mit einem vorderen Luftschacht 17 und einem hinteren Luftschacht 18 in Verbindung stehen. Die beiden Luftschächtc
17 und 18 sind an ihren unteren Enden durch einen unter dem Speicherkern 12 gebildeten Lufttunnel
19 miteinander verbunden. Im Lufttunnel 19 ist ein Venlilator
20 angeordnet, der von einem außerhalb des Gehäuses 11 befindlichen Elektromotor 21 angetrieben
wird. Ferner ist im Lufttunnel 19 ein Wärmetauscher 22 angeordnet, der aus einer mit Kühlrippen versehenen
Rohrschlange besteht, die mit dem Vorlaufrohr 23 und dem Rücklaufrohr 24 der Warmwasser-Zentralheizung
in Verbindung steht, so daß sie von dsm Heizungswasser
durchflossen wird, das durch eine im Vorlaufrohr 23 angeordnete Umwälzpumpe 25 umgewälzt wird.
Der Aufbau und die Funktionsweise des bisher beschriebenen
Wärmespeichers entsprechen der üblichen Technik. Die Speichersteine 14 werden mittels der elektrischen
He'zstäbe 15 aufgeheizt, meistens während der Nacht mit billigem Nachtstrom. Die Wärmeisolation 13
verhindert das Abfließen der in den Speichersteinen 14 gespeicherten Wärme. Wenn ein Bedarf an Heizungswärme besteht, wird der Ventilator 20 in Gang gesetzt,
der die im Wärmespeicher 10 eingeschlossene Luft in einem geschlossenen Kreislauf durch den vorderen
Luftschacht 17, die Luftkanäle 16. den hinteren Luftschacht 18 und den Lufttunnel 19 umwälzt. Beim Durchgang
durch die Luftkanäle 16 nimmt die Luft Wärme von den Speichersteinen 14 auf, und sie gibt diese Wärme
im Wärmetauscher 22 an das Heizungswasser ab. Die auf diese Weise vom Speicherkern 12 auf das Hei-/ungswaser
überführte Wärmeleistung ist um so größer, je größer die unigewalzte Luftmenge ist, die wiederum
von der Drehzahl des Ventilators 20 abhängt. Durch Regelung der Drehzahl des Ventilators 20 kann somit
die vom Heizungsregler verlangte Temperatur des Vorlaufs eingehalten werden.
Die zur P.egelung der Aufladung und Entladung des
Speicherkerns 12 dienenden elektrischen Geräte sind in einem am Gehäuse 11 angebauten Schaltungskasten 30
untergebracht, der auch den Antriebsmotor 21 des Ven-. tilators 20 enthält. Ein von einer Zeituhr 31 gesteuerter
Laderegler 32 bewirkt die Aufladung des Speichcrkernswährend der Nachtzeit durch Einschalten der Hei/siäbe
15. Der Laderegler 32 empfängt Signale von einem Witterungsfühler 33 und von einem Kerntemperaturfüiiler
34. Er bestimmt die Einschaltdauer der Heizstäbe 15 in Abhängigkeit von der im Speicherkern 12 noch vorhandenen
Restwärme und von der Außentemperatur. Die Entladung des Speicherkerns 12 wird von einem
Entladeregler 35 durch Steuerung der Drehzahl des den Ventilator 20 antreibenden Elektromotors 21 geregelt.
Der Entladeregler 35 empfängt Signale von einem weiteren Witterungsfühler 36. einem Vorlauftemperaturfühler
37 und gegebenenfalls von einem Raumtemperaturfühler 38. In Abhängigkeit von die.·;·, ■■?! Signalen steuert
der Entladeregler 35 die Drehzahl des "entilaiors 20
so, daß der Vorlauf auf der zur Erzielung der gewünschten Raumtemperatur erforderlichen Temperatur gehalten
wird.
Die Besonderheit des in F i g. 1 dargestellten Wärinespeichers
besteht darin, daß die Steuerung der Drehzahl des Elektromotors 21 durch zwei Vorschaltwidersiände
erfolgt, die vom Entladeregler 35 nach Bedarf in den.
Stromkreis des Elektromotors 21 eingeschaltet werden.
Diese Vorschaltwiderstände sind als Heizstäbe 40 und
41 ausgebildet, die gleichfalls in die Speichersteine 14 des Speicherkerns 12 eingebettet sind. Auf diese Weise
dient die in den Vorschaltwiderständen entstehende Verlustwärme zur zusätzlichen Aufheizung des Speicherkerns
12, so daß diese Verlustwärme nicht verlorengeht, sondern als nutzbare Heizenergie zur Verfugung
steht.
Fig.2 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
des Entladereglers 35. Man erkennt in F i g. 2 wieder Hen den Ventilator 20 antreibenden Elektromotor
21,den Witterungsfühler 36. den Vorlauftemperaturfühler
37 und den Raumtemperaturfühlcr 38. Jeder Temperaturfühler 36,37, 38 ist in der üblichen Weise als MeU-wandler
ausgebildet, der ein von der gemessenen Tcniperatur
abhängiges elektrisches Signal abgibt.
Das Ausgangssignal des Witterurungsfühlers 36 wird nach Verstärkung in einem Vorverstärker 51 einem
Funktionsgenerator 52 zugeführt, der am Ausgang ein Signal liefert, das nach einer vorgegebenen Funktion
von der Außentemperatur abhängt und die Soll-Temperatur des Vorlaufs darstellt. Der Funktionsgenerator 52
kann zusätzlich durch eino Schaltuhr 53 gesteuert werden, di.mit die Heizkurve in Abhängigkeit von der Tageszeit
beeinflußt wird, insbesondere zur Absenkung der Soll-Temperatur während der Nachtzeit.
Das Ausgangssignal des Vorlauftemperaturfühlers 37 wird gleichfalls in einem Vorverstärker 54 verstärkt und
anschließend einem Inverterverttärkcr 55 zugeführt,
der somit an seinem Ausgang ein Signal abgibt, da«, der
Ist-Temperatur des Vorlaufs mil umgekehrtem Vor/eichen entspricht.
Die Ausgangssignale des Funktionsgencrators 52 und
des Inverterverstärkers 55 werden über Summierwiderstände 56,57 dem Einjang eines Summierverstärkers 58
zugeführt, der somit am Ausgang ein Signal abgibt. d;is
der Differenz zwischen dem Sollwert unM dem Istwert der Vorlauftemperatur entspricht. DicsA Signal wird
über einen Widerstand 59 dem Eingang eines Integra
tors 60 zugeführt, der in üblicher Weise durch einen
Operationsverstärker gebildet ist. in dessen Rückkopplungskrcis ein Kondensator 61 liegt. Der Integrator 60
bildet somit das Integral der Abweichung zwischen Sollwert und Istwert der Vorlauftemperatur über die Zeit
und gibt am Ausgang eine diesem integral proportionale Spannung Uin. ab. Diese Integralspannung Utn, wird
einer Stufcnschalteinheit 65 zugeführt.
Die Stufenschalteinheit 65 enthält drei Schwellenwert· Diskriminatoren 66, 67, 68. von denen jeder die to
Integralspannung Uin, empfängt und mit einem eingestellten Schwellenwert vergleicht. Der Ausgang jedes
Schwellenwertdiskriminators steuert einen Schalter 69, 70 bzw. 71. Diese Schalter liegen in Reihe im Stromkreis
des Elektromotors 21. Dem Schalter 70 ist der als Heizstub ausgebildete Vorschalt widerstand 40 parallelgeschaltet, und dem Schalter 71 ist der als Heizstab ausgebildete Vorschaltwiderstand 41 parallelgeschaltet, so
daß jeder dieser Schalter im geschlossenen Zustand den zugeordneten Vorschaltwiderstand kurzschließt. Die
Schalter 69, 70, 71 können beispielsweise die Kontakte von Schaltrelais sein.
leder Schwellenwert-Diskriminator 66, 67, 68 hat eine Schallhysterese, so daß er in den Arbeitszustand
geht, wenn die angelegte Spannung Uin, in ansteigender
Richtung einen oberen Schwellenwert erreicht und wieder in den Ruhezustand zurückkehrt, wenn die angelegte Spannung Ui„, auf einen unteren Schwellenwert abfallt. Jeder Schwellenwert-Diskriminator gibt am Ausgang ein Signal ab. das den zugeordneten Schalter im
Arbeitszustand schließt und im Ruhezustand öffnet. Die Schwellenwerte der drei Schwellenwert-Diskriminatoren 66,67,68 sind unterschiedlich eingestellt, wobei der
Schwellenwert-Diskriminator 66 den niedrigsten und der Schwellenwert-Diskriminator 68 den höchsten
Schwellenwert hat.
Die Funktionsweise dieser Anordnung soll anhand des Diagramms von F i g. 3 erläutert werden, das die
Steuerung der drei Schalter 69, 70, 71 in Abhängigkeit von der vom Integrator 60 abgegebenen Integralspannung Uim zeigt.
Im Anfangszustand hat das Integral den Wert 0. Wenn beim Einschalten der Sollwert der Vorlauftemperaiur größer ist als deren Istwert, gibt der Summierversiarker 58 eine der Abweichung entsprechende Span-
nung ab. die vom Integrator 60 integriert wird. Dadurch steigt die Integralspannung Uin, am Ausgang des Integrators 60 vom Wert 0 aus an. Wenn die Integralspannung Uin; den Wert U\ erreicht, geht der Schwellenwert-Diskriminator 66 in den Arbeitszustand, so daß der
Schalter 69 geschlossen wird. Der Spannungswert U\ entspricht also dem oberen Schwellenwert des Schwellenwert- Diskriminators 66. Durch das Schließen des
Schalters 69 wird der Elektromotor 21 über die beiden Vorschaltwiderstände 40 und 41 an Spannung gelegt, so
daß er den Ventilator 20 mit der kleinsten Drehzahl antreibt. Die vom Ventilator 20 umgewälzte Luft erwärmt das Heizungswasser im Wärmetauscher 22, so
daß der Istwert der Vorlauftemperatur ansteigt Dadurch wird die Abweichung zwischen dem Sollwert und
dem Istwert der Vorlauftemperatur geringer.
Solange wie der Istwert der Vorlauftemperatur den Sollwert nicht erreicht, nimmt die vom Integrator 60
abgegebene Integralspannung Uin, weiter zu. Wenn sie
den Wen Uz erreicht, der dem oberen Schwellenwert
des Schwellenwert-Diskriminators 67 entspricht geht der Schwellenwert-Diskriminator 67 in den Arbeitszustand. so daß der Schalter 70 geschlossen wird. Dadurch
wird der Vorschaliwiderstand 40 kurzgeschlossen, su
daß im Stromkreis des Elektromotors 21 nur noch der Vorschaltwiderstand 41 liegt. Der Elektromotor 21 lauft
daher schneller, und er treibt den Ventilator 20 mit einer mittleren Drehzahl an. Die dem Heizungswasser im
Wärmetauscher 22 zugeführte Heizleistung wird dadurch vergrößert.
Wenn schließlich die Integralspannung Um: den oberen Schwellenwert Ui des Schwellcnwert-Diskrimmators 68 erreicht, wird auch der Schalter 71 geschlossen.
so daß der Vorschaltwiderstand 41 ebenfalls kurzgeschlossen ist. Nunmehr liegt die volle Spannung am
Elektromotor 21, so daß dieser den Ventilator 20 mit der größten Drehzahl antreibt. Dann erfolgt die Erwiirmung des Vorlaufs mit der größten Heizleistung.
Wenn die vom Vorlauftemperaturfühler 37 festgestellte Vorlauftemperatur den vom Funktionsgenerator
52 vorgegebenen Sollwert übersteigt, kehrt sieh das Vorzeichen der vom Summierverstärker 58 abgegebenen Abweichungsspannung um. so daß sich das im Integrator 60 gebildete Fehlerintegral zurückbildet. Die Integralspannung Uin, nimmt dann wieder ab. Dieses Freignis kann bei jedem der zuvor geschilderten Zustünde
derSchwellenwert-Diskriminatoren 66,67,68 eintreten.
Wenn angenommen wird, daß die Abnahme der Integralspannung Uim nach dem zuvor geschilderten Ansprecher des Schwellenwert-Diskriminators 68 beginnt,
geht der Schwellenwert-Diskriminator 68 wieder in den Ruhezustand zurück, wenn die Integralspannung Ui-,
einen unteren Schwellenwert erreicht, der niedriger ist als der obere Schwellenwert Ui dieses Schwellenwert-Diskriminators. Im Diagramm von F i g. 3 ist zur Vereinfachung angenommen, daß der untere Schwellenwert
des Schwellenwert-Diskriminators 68 gleich dem oberen Schwellenwert Ui des Schwellenwert-Diskriminators 67 ist, doch ist diese Bemessung keineswegs zwingend. Der Schalter 71 wird dann wieder geöffnet, wodurch der Vorschaltwiderstand 41 wieder in den Stromkreis des Elektromotors 21 eingeschaltet wird. Bei weiterer Verringerung der Integralspannung fA-gehi auch
der Schwellenwert-Diskriminator 67 in den Ruhezustand, wenn die Integralspannung Uin, den unteren
Schwellenwert dieses Schwellenwert-Diskriminaiors erreicht, von dem in Fig. 3 angenommen ist. daß er
gleich dem oberen Schwellenwert lh des Schwellenwert-Diskriminators 66 ist. Dann wird auch der Schalter
70 geöffnet, so daß wieder beide Vorschaltwiderstände
40 und 41 im Stromkreis des Elektromotors 21 liegen. Wenn schließlich die Integralspannung Uin, auf den unteren Schwellenwert des Schwellenwert-Diskrimir.^rors
66 fällt, der im Diagramm von Fig. 3 den Wert 0 hat.
wird der Schalter 69 geöffnet, so daß der Elektromotor 21 stillgesetzt wird. Der Vorlauf wird nun nicht mehr
erwärmt, so daß seine Ist-Temperatur fällt. Sobald die Ist-Temperatur unter die vom Funktionsgenerator 52
vorgesehene Soll-Temperatur fällt, beginnt der zuvor beschriebene Zyklus erneut.
Die Drehzahlregelung des Ventilators 20 erfolgt bei der beschriebenen Anordnung durch Zu- und Wegschalten der Vorschaltwiderstände 40 und 41. Wenn bei
der niedrigen Drehzahl die beider, Vorschaltwiderstände 40 und 41 und bei der mittleren Drehzahl der Vorschaltwiderstand 41 allein im Stromkreis des Elektromotors 21 liegen, entsteht an den Vorschaitw iderständen ein Spannungsabfall, durch den die Drehzahl verringert wird. Gleichzeitig verursacht der über die Vorschaitwiderstände fließende Strom eine Verlustleistung,
die in Wärme umgesetzt wird. Da die Vorschaltwidcr-
stände 40 und 41 in Form von Heizstäben im Speicherkern
12 des Wärniespeichers liegen, geht diese Verlustleistung
nicht ver'oren. sondern sie steht vollständig als Heizleistung /ur Verfügung. Global betrachtet arbeitet
somit die Kniladercgclung des Wärmespeichers praktisch
verlustlos.
Ob>':nhl die Drehzahl des Ventilators nur in verhältnt.smäLüg
groben Stufen geschaltet werden kann, erlaubt die beschriebene Regelung durch Vergleich der
Soll-Vorlauftemperatur mit der Ist-Vorla'iftemperatur
und Integration der Abweichung eine sehr genaue Einhaltung der Vorlauftemperaiur mit einer einfachen Installation.
Insbesondere wird kein Mischer zur Mischung eines Teils des Rücklaufs mit dem Kesselwasser
/ur Einstellung der Vorlauftemperatur benötigt, und eine Messung der Rücklauftemperatur ist überflüssig.
In Fig.2 sind noch zusätzliche Maßnahmen dargestellt,
die zur Durchführung der beschriebenen Hei-/ungsregclung
/war nicht notwendig sind, aber mit Vorteil angewendet werden können.
Die erste Maßnahme besteht in einer Begrenzung der Vorlauftemperatur. Diese Funktion ist vor allem bei Bodenheizungen
mit Kunststoff rohren zum Schutz der Heizungsanlage von großem Vorteil. Zu diesem Zweck
wird das vom Vorverstärker 54 verstärkte Ausgangssignal des Vorlauftemperaturfühlers 37 einem Vorlauflemperaturbegrenzer
75 zugeführt. Dieser enthält einen als Schwellwertgeber geschalteten Operationsverstärker
76. der am einen Eingang das Ausgangssignal des Vorverstärkers 54 empfängt. Der andere Eingang des
.Schwellwertgebers 76 empfängt eine mittels eines Potentiometers 77 einstellbare Begrenzungsschwelienspannung.
die der maximal zulässigen Vorlauftemperalur entspricht. Der Ausgang des Schwellwertgebers 76
ist über eine Diode 78 und einen Widerstand 79 mit dem Eingang des Integrators 60 verbunden. Sobald die Ausgangsspannung
des Vorverstärkers 54 die am Potentiometer 77 eingestellte Begrenzungsschwellenspannung
übersteigt, gibt der Vorlaufbegrenzer 75 eine Ausgangsspannung ab. die unmittelbar auf den Integrator 60 in
solchem Sinne einwirkt, daß die Integralspannung U/„,
verringert wird, so daß die Heizungsstufen zurückgeschaltet werden.
In ähnlicher Weise kann ein Raumtemperaturbegrenzer 80 vorgesehen sein, der einen Schwellwertgeber 81
enthält, der am einen Eingang das Ausgangssignal des Raumtemperaturfühlers 38 über einen Vorverstärker 82
empfängt, während an den anderen Eingang eine mittels seines Potentiometers 83 eintellbare Begrenzungsschwellenspannung
angelegt ist, die der Soll-Raumtemperatur entspricht. Der Ausgang des Schwellwertgebers
81 ist über eine Diode 84 und einen Widerstand 85 mit dem Eingang des Integrators 60 verbunden. Sobald die
vom Raumtemperaturfühler 38 gemessene Raumtemperatur den am Potentiometer 83 eingestellten Sollwert
übersteigt, gibt der Raumiemperaturbegrenzer 80 eine
Ausgangsspannung ab. die unmittelbar auf den Integrator 60 einwirkt und die Integralspannung Uin, bis zum
Stillsetzen des Ventilators 20 verringert Dadurch wird die Heizung abgeschaltet, v/enn wegen Fremdwärmeeinfluß
nicht die normale Heizleistung erforderlich ist, oder wenn bei normaler Heizung die Soll-Raumtemperatur
erreicht ist. Dank dem nachgeschalteten Integrator 60 kann der Schwellwertgeber 81 hysteresefrei arbeiten
und daher sehr genau regulieren.
Da die Vorschaltwiderstände 40 und 41 im Speicherkern 12 angeordnet sind, befinden sie sich stets auf der
Temperatur des Speicherkerns, die verhältnismäßig hoch ist und sich in einem größeren Bereich ändern
kann.
Die Vorschaltwiderstände sind aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizient hergestellt, so dall
sich ihr Widerstand mil zunehmender Temperatur vergrößert.
Dadurch ergibt sich zusätzlich eine automatische Beeinflussung der Drehzahl des Ventilators 20 in
Abhängigkeit von der Temperatur lies Spcidicrkenis
12. Wenn die Speicherkerntemperaiur hoch ist. ist der
eingeschaltete Vorwiderstand groß, so daß die Drehzahl des Ventilators 20 verringert ist. Mit zunehmender Abkühlung
des Speicherkerns 12 nimmt der Widerstandswert des eingeschalteten Vorschaltwidcrstands ab. so
daß die Drehzahl des Ventilators 20 zunimmt. Die geringere Temperatur der dem Wärmetauscher 22 /ugeführten
Warmluft wird daher durch eine vergrößerte Luftfördermenge kompensiert, so daß die in der gleichen
Schaltstufe überführte Heizleistung etwa konstant bleibt.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Vorschaltwiderstände vorgesehen, so daß die
Stufenschalteinheit drei Schaltstufcn für die Ventilatordrehzahl aufweist. Es ist natürlich möglich, auch mehr
Vorsehaltwiderstände und eine dementsprechend grö-" ßere Anzahl von Schaltslufen vorzusehen, doch ist die
mit zwei Vorschaltwiderständen erziclbare Entladeregelung bereits so fein, daß sie für die meisten Anwendungszwecke
ausreicht.
Umgekehrt ist es auch möglich, nur einen einzigen Vorschaltwiderstand vorzusehen, wodurch sich zwei Schaltstufen ergeben. Da ein solcher einziger Vorschaltwiderstand in der zuvor beschriebenen Weise aus einem Material mit positiven Temperaturkoeffizient hergestellt ist, ergibt sich infolge der zusätzlichen autoniatisehen Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der Speicherkerntemperatur eine sehr präzise Regelung der Voriauftemperatur.
Umgekehrt ist es auch möglich, nur einen einzigen Vorschaltwiderstand vorzusehen, wodurch sich zwei Schaltstufen ergeben. Da ein solcher einziger Vorschaltwiderstand in der zuvor beschriebenen Weise aus einem Material mit positiven Temperaturkoeffizient hergestellt ist, ergibt sich infolge der zusätzlichen autoniatisehen Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der Speicherkerntemperatur eine sehr präzise Regelung der Voriauftemperatur.
Schließlich ist die Anwendung der beschriebenen lintladeregelung
auch nicht auf den Fall beschränkt, daL! die
Wärmeabgabe aus der vom Ventilator umgewälzten Luft mittels eines Wärmetauschers erfolgt. Die Anordnung
eignet sich auch für Anlagen, bei denen die umgewälzte Luft auf andere Weise zur Heizung verwendet
wird, beispielsweise im Falle einer Warmluftheizung direkt in den zu heizenden Raum geblasen wird.
Der Entladeregler kann gemäß dem Schaltbild von Fig.2 aus herkömmlichen diskreten elektronischen
Schaltungsbestandteüen aufgebaut sein. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, daß zumindest ein Teil
dieser elektronischen Schaltungen, insbesondere der Funktionsgenerator 52, die Summierschaltung 58. der
integrator 60 und der Diskriminatorteil der Stufenschalteinheit
65. entsprechend der neuen Technologie durch einen geeignet programmierten Mikrocomputer
gebildet werden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anordnung zur Regelung der Entladung eines Wärmespeichers mit einem aufladbaren Speicherkern,
einem durch einen Elektromotor antreibbaren Ventilator, der Luft durch den Speicherkern bläst,
und mit einem elektrischen Entladeregler, der die Drehzahl des Ventilatormotors in Abhängigkeit von
dem Wärmebedarf regelt, wobei der elektrische Entladeregler wenigstens einen Vorschaltwiderstand
enthält, der zur Drehzahlregelung in den Stromkreis des Ventilatormotors einschaltbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Vorschaltwiderstand (40,41) aus einem Material mit positivem
Temperaturkoeffizient gebildet und als zusätzlicher Heizwiderstand im Speicherkern (12) angeordnet
istT
2. Anordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet.
daS der bzw. jeder Vorschaltwiderstand
(40,41) als Heizstab ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3337053A DE3337053C1 (de) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | Anordnung zur Regelung der Entladung eines Waermespeichers |
EP84112267A EP0138208A2 (de) | 1983-10-12 | 1984-10-12 | Anordnung zur Regelung der Entladung eines Wärmespeichers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3337053A DE3337053C1 (de) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | Anordnung zur Regelung der Entladung eines Waermespeichers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3337053C1 true DE3337053C1 (de) | 1985-04-04 |
Family
ID=6211603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3337053A Expired DE3337053C1 (de) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | Anordnung zur Regelung der Entladung eines Waermespeichers |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0138208A2 (de) |
DE (1) | DE3337053C1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0247278A1 (de) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | KKW Kulmbacher Klimageräte-Werk GmbH | Schaltung für ein elektrisches Wärmespeicher-Heizgerät |
DE4407965C2 (de) * | 1994-03-10 | 1996-06-13 | Tekmar Elektronik Gmbh & Co | Elektrospeicherheizgerät |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3101057A1 (de) * | 1981-01-15 | 1982-09-02 | Braun Ag, 6000 Frankfurt | Elektrische schaltung zum mehrstufigen betrieb von heizwiderstaenden |
-
1983
- 1983-10-12 DE DE3337053A patent/DE3337053C1/de not_active Expired
-
1984
- 1984-10-12 EP EP84112267A patent/EP0138208A2/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3101057A1 (de) * | 1981-01-15 | 1982-09-02 | Braun Ag, 6000 Frankfurt | Elektrische schaltung zum mehrstufigen betrieb von heizwiderstaenden |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Buch: Borstelmann-Flatow: Handbuch der elektrischen Raumheizung, 5. Überarbeitete Auflage 1975, Dr. Alfred Hüthig-Verlag GmbH Heidelberg, S. 292,293 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0138208A2 (de) | 1985-04-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete renunciation |