DE3525315A1

DE3525315A1 - Verfahren zum steuern von einzelspeichern

Info

Publication number: DE3525315A1
Application number: DE19853525315
Authority: DE
Inventors: Dick Altdorf Hoorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1986-09-25

Description

Verfahren zum Steuern von Einzelspeichern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von zumindest einem Einzelspeicher, welcher periodisch über mit elektrischem Strom betriebene Heizstäbe od.dgl.
aufgeladen wird und zumindest ein Gebläse die Entladung zur Erzielung einer gewünschten Raumtemperatur unterstützt.
Einzelspeicherheizungen finden heute in der Regel als sogenannte Nachtspeicher eine weitreichende Anwendung.
Diese Geräte beziehen den Strom primär nachts, wenn er billig ist (Niedertarifstrom). Dabei bestimmt in der Regel eine Automatik die Lademenge je nach Aussentemperatur und einer im Speicher noch vorhandenen Restwärme und verschiebt dabei die Aufladung möglichst zum Ende der Niedertarifzeit. Angesteuert werden die Einzelspeicher mit beheizbaren Flüssigkeitsthermostaten (Kapillarfühler, Thermoschütz), wobei jedoch die Speicher auch ohne Flüssigkeitsthermostate über den Schützausgang selbst aufgeladen werden können. Dabei entfällt allerdings die Restwärmeerfassung.
Tagfreigabezeiten werden nachrangig nur in dem Umfang zur Nachladung herangezogen, wie dies zur Deckung des Energiebedarfs für die restlichen Stunden bis zur nächsten Nachtfreigabe erforderlich ist. Auf jeden Fall wird sichergestellt, dass der Speicherkern zu Beginn der Nachtfreigabezeit bis auf eine Sockeltemperatur entleert ist.
Von diesen Speichern gibt es vielfältige Ausführungen mit der eben beschriebenen automatischen Regulierung oder aber einer Handregulierung. Aus vielen Gründen können bestehende Anlagen jedoch praktisch nur von Hand ein- oder ausgeschaltet werden, was keinen optimalen Energiehaushalt verspricht und auch nicht den zeitlichen Netzbelastungswünschen der Energieversorgungseinrichtungen, wie Elektrizitätswerken, entspricht.
Des weiteren haben bestehende Anlagen den Nachteil, dass das bei ihnen vorhandene Zeitwerk, ein Thermostat oder ein Steuerwiderstand defekt oder beispielsweise das Gebläse zu hoch eingestellt sein kann. All dies führt in der Regel zu einem erhöhten Energieverbrauch.
Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zu entwickeln, welches sowohl bei neuen wie auch bestehenden Einzelspeicher-Anlagen einsetzbar ist und zur Optimierung des Energieverbrauchs und zum richtigen Funktionieren der Einzelspeicher-Anlage eingesetzt werden kann. Mit der Optimierung des Energieverbrauchs soll auch den Netzbelastungswünschen der Stromversorgungsunternehmen entgegengekommen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren der oben genannten Art, bei dem in einer Regeleinheit die Stärke des elektrischen Stromes bei der Aufladung des Einzelspeichers gemessen und daraus der entsprechende Energieverbrauch errechnet und/oder die Entladung über die Regeleinheit gesteuert wird.
Durch dieses Verfahren ist es möglich, anhand nur einer Grösse, nämlich der Stromstärke den tatsächlichen Energieverbrauch zu bestimmen. Dieser Energieverbrauch soll nun in Abhängigkeit von bestimmten Daten, wie beispielsweise einer minimalen Auslege-Aussentemperatur einer bestimmten Klimazone, modifiziert und als Nennverbrauch abgespeichert werden. Dieser Nennverbrauch stellt damit den Energie-Soll-Verbrauch dar, mit dem der Energie-Ist-Verbrauch periodisch in einer weiteren verbesserten Ausführungsform des Verfahrens verglichen wird und bei dessen Ueberschreiten innerhalb einer bestimmten Toleranzgrenze ein Signal ausgelöst wird.
Grundsätzlich ist es möglich, die Freigabe zur Aufladung eines Einzelspeichers bzw. einer ganzen Einzelspeicher-Anlage durch eine Rundsteuerung von einer Zentralstelle, beispielsweise eines Elektrizitätswerks aus, vorzunehmen. Die Einschaltung der Einzelspeicher selbst erfolgt dann in Abhängigkeit von verschiedenen Daten, welche die bestimmenden Parameter für die Regeleinheit sind. In Betracht kommen hier insbesondere die mögliche Ladedauer, die Uhrzeit, die Aussentemperatur und der Nennverbrauch.
Des weiteren soll über die Regeleinheit das Gebläse stufenlos oder stufenweise einstellbar sein. Die Regeleinheit beinhaltet ferner eine Reihe von Ueberwachungsfunktionen, damit Störungen im Betrieb sofort erkannt und beseitigt werden können.
Die gesamte Anlage arbeitet vollautomatisch, Fehler durch manuelle Handhabung können nicht mehr entstehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in Figur 1 eine perspektivische geöffnete Frontansicht eines Einzelspeichers zum Speichern von Wärme; Figur 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Steuerung von zwei Einzelspeichern.
Nach Figur 1 besteht ein Einzelspeicher R aus in einem Gehäuse 1 angeordneten Speichersteinen 2, welche von Heizstäben 3 für eine Nachtaufheizung und gegebenenfalls für eine Ergänzungsheizung 8 durchzogen sind. Zur Steuerung des Einzelspeiche-rs R sind ein Bedienungsknopf 4 für einen Aufladeregler, ein Bedienungsknopf 5 für Ventilatoren 6 zum Entladen des Speichers bzw. für die Einschaltung der Ergänzungsheizung 8 und ein Thermostat 7 vorgesehen, welcher die Raumtemperatur in der gewünschten Höhe hält.
Eine erfindungsgemässe Steuerung nach Figur 2, im Ausführungsbeispiel für zwei Einzelspeicher R1 und R2 vorgesehen, ist in einem Regelpult 10 untergebracht. Dieses weist eine Leuchtanzeige 11, eine Abfrage- Eingabetastatur 12 sowie Betriebsleuchten 14 auf, welche für verschiedene Anschlüsse bzw. Betriebszustände gelten.
Diese sind: A = Stromzuleitung Al = Nulleitung B r Freigabe E-Werk C = Freigabe E-Werk D = Sperrung E-Werk E - Zuleitung zu den Einzelspeichern R1 und R2 F = Anschluss an einen Fühler 15 für Ladetemperatur von Einzelspeicher R2 G = Anschluss an einen Fühler 16 für Ladetemperatur von Einzelspeicher R1 H = Steuerimpulsventilator 6 I = Anschluss an einen Fühler 17 für Raumtemperatur K = Anschluss an einen Fühler 18 für Raumtemperatur L = Anschluss an einen Fühler 19 für Strom pro Phase M = Anschluss an einen Fühler 20 für Aussentemperatur Ueber den Fühlern 19 wird die Stromstärke beim Ladebetrieb eines oder mehrerer Einzelspeicher R gemessen und daraus der betreffende Energieverbrauch errechnet. Dieser gerechnete Energieverbrauch wird dann in Funktion einer minimalen Auslege-Aussentemperatur der Klimazone, in welcher die Speicherheizung betrieben wird, modifiziert und abgespeichert. Darunter wird im folgenden der Nennverbrauch verstanden. Im Rahmen der Erfindung liegt es dann diesen Nennverbrauch, welcher beim Ladebetrieb selbst gemessen wird und auf der Leuchtanzeige 11 erscheint, über die Tastatur 12 als Sollverbrauch einzugeben, gegebenenfalls nachdem er gemäss weiterer Auslegedaten, wie Restwärme, Raumtemperatur od.dgl. modifiziert wurde.
Die Freigabe der Aufladung der Einzelspeicher erfolgt durch das Elektrizitätswerk. Für die Einschaltung der Aufladung der Einzelspeicher R sind jedoch erfindungsgemäss verschiedene Varianten denkbar: a) Nach der Freigabe B der Aufladung durch die Rundsteuerung des Elektrizitätswerks wird die Zuleitung E zu den Heizstäben 3 in Abhängigkeit der möglichen Ladedauer, der Uhrzeit, der Aussentemperatur und dem abgespeicherten Nennverbrauch eingeschaltet bzw. in Funktion vom Energiesollverbrauch innerhalb der Freigabe zeitlich rückwärts verschoben eingeschaltet.
b) Nach der Freigabe C der Aufladung durch die Rundsteuerung des Elektrizitätswerks wird nur ein Teil der Heizstäbe 3 bzw. deren Ladeleistung eingeschaltet und zwar wahlweise in Abhängigkeit von der möglichen Ladedauer, der Uhrzeit, der Aussentemperatur oder des Nennverbrauchs.
c) Nach der Freigabe B oder C der Aufladung durch die Rundsteuerung des Elektrizitätswerks wird in Abhängigkeit eines effektiven Ladevolumens der vorhandenen Speicher, der Uhrzeit, der Aussentemperatur und des Nennverbrauchs nur ein Teil der Heizstäbe 3 bzw. deren Ladeleistung eingeschaltet und/oder ein Heizstab der Ergänzungsheizung 8 zugeschaltet.
Auch die Ventilatoren 6 oder Gebläse sind erfindungsgemäss regelbar, wobei sie taktweise einstellbar eingeschaltet werden können. Dies geschieht im wesentlichen anhand eines Soll-Ist-Vergleichs der Raumtemperatur, welche über die Fühler 17 bzw. 18 gemeldet wird. Anhand der Temperaturdifferenz kann die Gebläsedrehzahl stufenlos oder stufenweise geregelt bzw. die Teillast oder Vollast der einzelnen Gebläse zu-, ab- oder ausgeschaltet werden.
Weiterhin sind periodische Ueberwachungen des Systems vorgesehen. Einmal soll die tatsächliche Dauer der Aufladung und die Dauer des Betreibens der Ergänzungsheizung 8 gemessen, gespeichert, summiert und in kWh je Betriebsart gerechnet bzw. gespeichert werden. Dies soll insbesondere der Ueberwachung der Wirtschaftlichkeit der Anlage dienen. Ferner soll die Summe der Phasenströme kontrolliert und bei grösseren Fehlerströmen (von 0 bis 500 mA einstellbar) eine Störmeldung ausgelöst werden. Zusätzlich soll auch periodisch die Fühlertemperatur an den Fühlern 15 und 16 der Reihe nach überprüft werden.
Im Regelkreis ist vorgesehen, dass ein Signal in den Fällen ausgelöst wird, in denen die Aussentemperatur und/oder die gemessene Raumtemperatur unter ein gewisses Minimum sinkt. Dadurch wird eine Vorwarnung auf Frostgefahr gegeben oder beispielsweise ein dauernd offenes Fenster angezeigt.
Letztendlich ist es auch möglich einen Sollverbrauch anzugeben, diesen periodisch mit dem Ist-Verbrauch zu vergleichen und bei Ueberschreiten einer einstellbaren Toleranzgrenze ein Signal auszulösen.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Steuern von zumindest einem Einzelspeicher, welcher periodisch über mit elektrischem Strom betriebene Heizstäbe od.dgl. aufgeladen wird und bei dem zumindest ein Gebläse die Entladung zur Erzielung einer gewünschten Raumtemperatur unterstützt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Regeleinheit die Stärke des elektrischen Stromes bei der Aufladung des Einzelspeichers gemessen und daraus der entsprechende Energieverbrauch errechnet wird und/oder die Entladung über die Regeleinheit gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbrauch in Abhängigkeit einer minimalen Auslege-Aussentemperatur einer bestimmten Klimazone modifiziert und als Nennverbrauch (Energiesollverbrauch) abgespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nennverbrauch (Energiesollverbrauch) in die Regeleinheit eingegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nennverbrauch anhand weiterer Auslegedaten modifiziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe zur Aufladung des Einzel speichers durch eine Rundsteuerung einer Zentralstelle, beispielsweise eines Elektrizitätswerkes, erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung des Einzelspeichers durch die Regeleinheit in Abhängigkeit einer möglichen Ladedauer, einer Uhrzeit, einer Aussentemperatur und eines Nennverbrauchs erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelspeicher in Funktion von Energiesollverbrauch innerhalb der Freigabe zeitlich rückwärts verschoben eingeschaltet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung des Einzelspeichers durch die Regeleinheit wahlweise in Abhängigkeit von der möglichen Ladedauer, der Uhrzeit, der Aussentemperatur oder des Nennverbrauchs erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der Ladeleistung des Einzelspeichers in Abhängigkeit eines effektiven Ladevolumens, der Uhrzeit, der Aussentemperatur und des Nennverbrauchs eingeschaltet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ergänzungsheizung zugeschaltet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Regeleinheit das Gebläse pro Zeitperiode taktweise einstellbar eingeschaltet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächliche Raumtemperatur mit einer in der Regeleinheit gespeicherten gewünschten Raumtemperatur verglichen und danach die Gebläsedrehzahl stufenlos geändert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Raumtemperatur mit einer in der Regeleinheit gespeicherten gewünschten Raumtemperatur verglichen und danach stufenweise das Gebläse bzw. dessen Teillast oder Vollast zu-, ab-oder ausgeschaltet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass periodisch die tatsächliche Ladedauer bzw. die Dauer der Ergänzungsheizung gemessen, gespeichert, summiert und in kWh pro Betriebsart gerechnet bzw. gespeichert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Phasenströme periodisch auf Fehlerströme hin kontrolliert wird und bei einem vorbestimmten Fehlerstrom eine Störmeldung ausgelöst wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Einzelspeichers erfasst und periodisch überprüft wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sinken der Aussentemperatur bzw. der Raumtemperatur unter ein vorbestimmtes Minimum ein Signal ausgelöst wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Energie-Ist-Verbrauch periodisch mit einem Energie-Soll-Verbrauch verglichen und bei Ueberschreiten einer einstellbaren Toleranzgrenze ein Signal ausgelöst wird.