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Steueranordnung für Raumheizungen
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und Versorgungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung
für Raumheizungen, mit wenigstens einem Heizkörper, einer einen Wärmetaster aufweisenden
thermostatischen Regeleinrichtung und einem am Wärmetaster angeordneten Steuer-Heizelement,
das durch einen Heizschalter steuerbar ist.
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Eine Steueranordnung dieser Art ist bekannt durch die DE-OS 24 o6
748. Das Steuer-Heizelement dient dabei dem Zweck, den Wärmetaster auf eine über
der Raumtemperatur liegende Tast-Temperatur aufzuheizen, um bei unveränderter Einstellung
des Heizungs-Thermostaten eine niedrigere Raumtemperatur einregeln zu können. Gedacht
ist dabei vornehmlich an Temperatursprünge von ca. 3°C, um etwa zu Nachtzeiten die
Raumtemperatur von 220C auf 190C herabsetzen zu können.
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Die Umschaltung läßt sich dabei willenhaft oder selbsttätig durch
eine Schaltuhr bewirken. über solche Schaltuhren lassen sich dann auch individuelle
Heizprogramme für recht verschiedenartige Räume steuern.
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Durch die DE-OS 31 15 180 ist es ferner bekannt, mittels eines Fensterschalters
oder auch eines Gewichts-Tasters in einem Sessel Lüftungsgeräte und Heizflächen
im Raum selbsttätig ab- oder einzuschalten, wobei etwa von einem Fensterschalter
über ein kraft schließendes Kapilarsystem eine Einstellbewegung bis zu dem Wärme-
oder Kälteverbraucher un-
mittelbar übertragen wird. Auf diese Weise
läßt sich zwar erreichen, daß beim Verlassen eines Raumes bzw. beim offenen eines
Fensters alle Wärmequellen innerhalb eines Raumes abgeschaltet werden, ohne daß
irgendwelche Fremdenergie herangezogen wird. Der Aufwand ist verhältnismäßig hoch
und die Funktionssicherheit entsprechend gering. Zudem erfordert die bekannte Steueranordnung
verhältnismäßig voluminöse Steuer-, Ubertragungs- und Anschlußglieder, die in der
Regel störend in Erscheinung treten und sich nur mit erheblichem Aufwand abschirmen
lassen.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die zur änderung der Temperatur am
Wärmetaster benötigte Heizenergie vernachlässigbar klein ist, da sie nur aufgebracht
werden muß, wenn bei höher eingestellter Raumtemperatur die Heizung ausgeschaltet
werden soll. In einem Wintermonat erfordert dies weniger als 2 kWh, während die
tatsächlich auftretenden Wärmeverluste ohne selbsttätige Heizungsabschaltung mehr
als 10maul größer sind.
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Die Erfindung geht daher aus von der eingangs definierten Steueranordnung
und verfolgt die Aufgabe, diese Steueranordnung so weiterzubilden, daß sie mit geringem
Aufwand ohne nach außen störend in Erscheinung zu treten die Steuerung praktisch
jeder Raumheizung durch Fenster, Türen oder andere Offnungsverschlüsse ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine durch ein Gehäuse
umschlossene Versorgungseinheit mit einem ans Stromnetz anschließbaren Umformer
vorgesehen, von dessen Niederspannungsstufe aus dem Gehäuse heraus ein Steuerkreis
zu dem von einem Fenster, einer Tür oder dergleichen Offnungsverschluß zu betätigenden
und als Heizschalter dienenden Offnungsschalter und ein vom Steuerkreis schaltbarer
Heizkreis zum Steuer-Heizelement geführt ist.
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Da Steuer- und Heizkreis Niederspannung, etwa in der Grössenordnung
von 12V führen, benötigen sie nur entsprechende Niederspannungs-Leitungen, die selbst
dann, wenn sie freiliegend geführt sind, bei geeigneter Leitungsführung nach außen
kaum in Erscheinung treten. Man braucht also lediglich das Versorgungsgerät an einem
wenig störenden Ort im Raum, möglichst zwischen Offnungsschalter und Heizkörper,
anzubringen und ans Stromnetz anzuschließen. Selbst bei Ausführung in herkömmlicher
Technik lassen sich die Abmessungen der Versorgungseinheit so klein halten, daß
ihre Unterbringung keine Schwierigkeit bereitet, wenn sie beispielsweise in der
Heizungsnische für einen Heizkörper unter der Fensterbank angebracht werden. Bei
elektronischer bzw. mikroelektronischer Ausführung ist das Unterbringen noch einfacher.
Wie auch immer der Wärmetaster beschaffen sein mag, das Steuer-Heizelement ist bei
seiner geringen Leistung so klein ausgebildet, daß es sich an praktisch jedem Wärmetaster
ohne weiteres anbringen läßt, und für den Öffnungsschalter ist die möglichst unsichtbare
Anordnung am Fenster kein Problem, zumal Fensterschalter an sich aus der Sicherheitstechnik
in zahlreicher Ausführung zur Verfügung stehen.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert
und in der folgenden beispielsweisen Beschreibung an Ausführungsbeispielen der Erfindung
erläutert. Es zeigen Fig. 1 Die Anwendung der Erfindung auf die Steuerung eines
thermostatisch regelbaren Heizkörpers durch einen Fensterschalter, Fig. 2 ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Schaltbild, Fig. 3 die Anordnung eines Steuer-Heizelementes an einem
Thermostatventil, Fig. 4 eine Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Ausführung, Fig.
5 die Ausbildung der Versorgungseinheit als in eine Stromnetz-Steckdose einsteckbares
Bauteil,
Fig. 6 die Ausbildung der Versorgungseinheit als in eine
elektrische Verzweigungsdose einsetzbares Bauteil, Fig. 7 die Steuerung zweier Heizkörper
mittels dreier Offnungsschalter über einen gemeinsamen Raumthermostaten.
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Nach Fig. 1 ist unter der Fensterbank 2 einer Fensteröffnung 1 ein
Heizkörper 3 angeordnet, der über ein thermostatisches Regelventil 4 mittels eines
als Wärmetaster 5 dienenden Dehnkörpers steuerbar ist.
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Unter der Fensterbank 2 ist ferner eine von einem Gehäuse 15 umschlossene
Versorgungseinheit 6 angebracht, die mittels eines Kabels 7 an die Steckdose 8 angeschlossen
ist.
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Von der Versorgungseinheit 6 führenSteuerkreis-Leitungen 9 zu einem
Offnungsschalter 10 und Heizkreis-Leitungen 11 zu einem dicht am Wärmetaster 5 angebrachten
Steuer-Heizelement 12.
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Das Kabel 7 und die Leitungen 9 und 11 sind möglichst durch elastische
Dichtungen in den Seitenwänden hindurch in das im übrigen ringsum staubdicht abgeschlossene
Gehäuse 15 eingeführt. Die Niederspannung-fhrenden Leitungen 9 und 11 können auch
außerhalb des Gehäuses mit Klemmen oder Lötverbindungen angeschlossen werden. Zweckmäßigerweise
ist jedoch das Gehäuse oben durch einen abnehmbaren, auf einer luftdichten Abdichtungen
angebrachten Deckel verschlossen.
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Die Steuerkreis-Leitungen 9 sind in ihrem unteren Teil innerhalb des
Fensterrahmens 16 verlegt und nach oben in einer Nut 17 geführt, die in einen Falz
des Fensterrahmens eingefräst ist. Der Offnungsschalter 10 in der oberen linken
Ecke des Fensterrahmens sitzt in einer Aussparung 21 und ist unter die Grenzfläche
des Rahmens versenkt eingelassen. Er ist ebenso wie die Steuerkreis-Leitungen 9
in
der Nut 17 mit einer Deckschicht überzogen, so daß diese Teile
von außen nicht wahrgenommen werden können.
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Der Offnungsschalter 10 ist als Magnetschalter bzw. "read contact
ausgebildet und durch einen am Fensterflügel 20 angebrachten Auslöser 18 in der
Form eines Dauermagneten steuerbar. Auch dieser Auslöser 18 sitzt in einer Vertiefung
19 und ist mit einer Deckschicht bündig mit der Abschlußfläche des Fensterflügels
20 überzogen. Damit ist der ganze aus dem Gehäuse 15 herausgeführte Teil des Steuerkreises
versenkt angeordnet und nach außen unsichtbar vorgesehen. Bei Dreh-Kippbeschlägen
werden Offnungsschalter 10 und Auslöser 18 stets an der sowohl beim Schwenken als
auch beim öffnen abhebenden Ecke des Fensterflügels 20 angebracht.
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Wie das Schaltbild Fig. 2 erkennen läßt, ist das Kabel 7 mittels eines
Strombegrenzers 24 an die Hochspannungsstufe 25 eines Transformators 26 angeschlossen,
an dessen für eine Spannung von 12V ausgelegte Niederspannungsstufe 27 sich eine
Gleichrichteranordnung 28 anschließt. Deren positive Ausgangsleitung 29 ist mit
der negativen Ausgangsleitung 30 durch einen Glättungskondensator 31 verbunden.
Von der Ausgangs leitung 29 führt eine erste Heizleitung lla unmittelbar zum Steuer-Heizelement
12, die zweite Heizleitung 11b über einen Leistungstransistor 33 zu einem an Masse
liegenden Anschlußpunkt 34, zu dem auch die Ausgangsleitung 30 geführt ist. Von
der Basis des Leistungstransistors 33 fcihrt ein Steuerkreis mit den Steuerleitungen
9a und 9b über einen einstellbaren Widerstand 35 zur Ausgangsleitung 30.
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Steht der Fensterflügel 20 mit dem Auslöser 18 in Schließstellung,
so ist der als read contact ausgebildete Offhungsschalter 10 geöffnet und unterbricht
den Heizkreis am Leistungstransistor 33. Die Raumtemperatur wird dann ohne Einschränkung
durch das Regelventil 4 gesteuert.
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öffnet man jedoch den Fensterflügel 20, so entfernt sich der Auslöser
18 gemäß Pfeil 36 vom Öffnungsschalter 10, der damit selbsttätig schließt und die
Basis B des Leistungstransistors an negative Spannung legt, was eine Stromflußverbindung
zwischen den Ausgangsleitungen 29 und 30 über das Steuer-Heizelement 12 zur Folge
hat. Der Wärmetaster 5 wird dadurch auf eine Temperatur gebracht, die oberhalb des
normalen Regelbereiches liegt, und steuert ein Abschalten des Heizkörpers 3 bzw.
einer angeschlossenen Heizungsanlage mittels des "getäuschten" Regelventils 4.
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Um sicherzustellen, daß der Raum nicht in unerwünschter, Weise auskühlt,
ist eine Frostschutzeinrichtung 37 mit einem Heißleiter 38 und einem Schalttransistor
39 vorgesehen. Der Heißleiter 38 liegt in einer ersten, zwischen den Ausgangsleitungen
29,30 eingezogenen Schutzleitung 41 und enthält nebem dem Anschluß an die Basis
B des Schalttransistors 39 einen regelbaren Widerstand 42 und einen weiteren Widerstand
44. In einer zweiten, zur ersten parallelen Schutzleitung 45 liegen die Anschlüsse
C und E des Schalttransistors 39 und ein weiterer Widerstand 46.
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Oberhalb einer am Heißleiter selbst einstellbaren Temperatur etwa
im Bereich von 30 bis 150 ist der Gesamtwiderstand in der erstan Schutzleitung 41
so hoch, daß der Schalttransistor 39 sperrt, die Steuerung des Leistungstransistors
33 durch den Öffnungsschalter 10 also unbeeinflußt bleibt.
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Sinkt jedoch die Temperatur weiter unter die eingestellte Schalttemperatur,
so vermindert sich der Widerstand des Heißleiters weiterhin, bis der Schalttransistor
39 leitend wird und die Spannung von der Basis B des Leistungstransistors 33 ableitet.
Das Steuer-Heizelement 12 erhält also keinen Strom mehr, der Wärmetaster 5 kühlt
sich ab und steuert so lange nach der tatsächlichen bzw. niedrigeren Temperatur,
bis der Heißleiter 38 wieder soweit erwärmt ist, daß der Schalttransistor 39 sperrt.
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Es versteht sich, daß die Steuerfunktion des Heißleiters 38 auch durch
ein Bimetall oder ein anderes temperaturbeeinflußtes Element übernommen werden kann.
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In Fig. 3 ist von einem bekannten Regelventil 4 gemäß Doppelpfeil
48 eine Einstellkappe 49 aus dem Sternzahneingriff 50, 51 abgezogen. Im drehbaren
Teil 52 des Regelventils ist dabei der als Dehnkörper eingesetzte Wärmetaster 5
zwischen drei federnden Zungen 53 gehalten. An der Innenseite einer jeden dieser
federnden Zungen sind jetzt drei hintereinandergeschaltete Heizwiderstände 54 des
Steuer-Heizelementes 12 angebracht und durch an den Zungen 53 festgelegte, im übrigen
bei der Temperatureinstellung schraubenförmig um den drehbaren Teil 52 herumgelegte
Enden der Heizkreisleitungen 11 mit der Versorgungseinheit verbunden.
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Die Ausführung Fig. 4 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen
dadurch, daß die drei Heizwiderstände 54 an einem ringförmigen Trägerteil 56 festgelegt
sind und mit diesem ein Steuer-Heizelement 12a bilden.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung ist die Versorgungseinheit
6 in einem Gehäuseansatz 151 untergebracht, der mit seinem Steckerkopf 71 in eine
Unterputz-Steckdose 72 einsteckbar ist. Ein solcher Gehäuseansatz kann auch auf
dem Steckerkopf 71 angebracht sein, und bei Mikroausführung läßt sich die ganze
Versorgungseinheit 6 im Steckerkopf unterbringen.
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In analoger Weise ist die Versorgungseinheit 6 nach Fig. 6 in einem
zylindrischen,im wesentlichen allseitig geschlossenen Gehäuse 152 untergebracht,
das mit geringem Spiel in einer normalen Unterputz-Verzweigungsdose 73 sitzt, in
die das Kabel 7 mündet und aus der Heizkreisleitungen 11 ebenso wie die Steuerkreisleitungeng
auf dem Putz 74 unter der Tapete 75 nach außen geführt sind.
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Fig. 7 zeigtdie InnenseiteeinerAußenwand mit zwei Fensteröffnungen
1 und einer Balkontür 58 mit Türrahmen 59. Dem Türrahmen ist ebenso wie den beiden
nicht ausgezeichneten Fensterrahmen je ein Öffnungsschalter 10 zugeordnet, welche
sämtlich mit ihren Steuerkreisleitungen 9 hintereinandergeschaltet an eine gemeinsame
Versorgungseinheit 6 angeschlossen sind. Diese ist räumlich einem zentralen Zimmerthermostaten
61 zugeordnet, der über Leitungen 62, 63 die Ventile 64 der Heizkörper 3 steuert.
Auch dabei wird der Wärmetaster des Zimmerthermostaten 61 durch ein Steuer-Heizelement
12 beeinflußt. Sobald man einen Fensterflügel 20 oder die Tür 58 öffnet, wird das
Steuer-Heizelement 12 eingeschaltet, es steigt die vom Wärmetaster festgestellte
Temperatur, und beide Ventile 64 werden geschlossen. Die Abkühlung geht dabei so
weit, bis eine voreingestellte Temperaturgrenze, evtl. dicht über dem Gefrierpunkt,
erreicht ist und dann die Steuer-Heizung wieder abgeschaltet wird.
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Genauso wie sich diese Temperatur durch einenThermostaten in oder
direkt an der Versorgungseinheit ermitteln läßt, kann auch die Zimmertemperatur
bei der normalen Regelung von der Versorgungseinheit her gesteuert werden. Man kann
daher bei zentralen Steuereinrichtungen Versorgungseinheit und Raumthermostat zusammenfassen.
Dies empfiehlt sich vor allem bei mikroelektronischer Ausführung, wobei die äußeren
Anschlüsse lediglich für die Leitungen 7, 9 und ggf. 62 nach außen zu führen sind.
Die Kosten einer solchen Baugruppe sind dann so gering, daß sie nach Bedarf zur
Steuerung einzelner Heizkörper oder einer ganzen Heizungsanlage herangezogen werden
können. Wenigstens für die normale Raumtemperatur sollte dabei eine Einstellmöglichkeit
von außen vorgesehen werden.
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Steuern läßt sich auf diese Weise praktisch jede in Betracht kommende
Heizung, und die bei den AusfShrungsbeispielen verwendeten Bauelemente lassen sich
auf mancherlei
Weise abwandeln. So werden anstelle der zylindrischen
Heizwiderstände 54 vorzugsweise flache, etwa bundförmige Heizwiderstände nach Art
von Ring- Band- oder Mantelheizungen eingesetzt, die sich zweckmäßigerweise noch
unter Eigenfederung um den Wärmetaster schließen. Sie bringen dabei die notwendige
Anlagekraft zur Ubertragung der Heizleistung ebenso auf, wie sie sich unterschielichen
Abmessungen der Wärmetaster anpassen. Auf diese Weise kommt man mit wenigen Typen
von Steuer-Heizelementen für nahezu alle bekannten Wärmetaster bzw. Dehnkörper aus,
und die Montage wird weiterhin erleichtert.
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Die Versorgungseinheit kann ferner mit einer einstellbaren Schaltuhr
versehen sein, die zweckmäßigerweise in digitaler Technik nach Art von Armbanduhren
ausgeführt ist, also keinen sonderlichen Platz einnimmt und auch keinen merklichen
Strom verbraucht. Eine solche Schaltuhr kann zu unterschiedlichen Zeiten den Anschluß
einer Heizungsanlage über verschiedene Kontakte steuern5 beispielsweise also auch
eine Zwischentemperatur zwischen Frostschutz-, Nachttemperatur, normal geregelter
Temperatur und dgl. steuern.
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