DE4118966A1 - Thermostatische steuer- und regeleinrichtung fuer eine raumheizung mit einem stellorgan zur betaetigung eines heizungsventils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostatische Steuer- und Regeleinrichtung für eine von der Raumtemperatur beeinflußte Raumheizung, mit einem Stellorgan zur Betätigung eines Heizungsventils.

Bei herkömmlichen Regelgeräten für Raumheizungen sind die einzelnen Elemente wie Temperaturfühler, Stellorgan und dergleichen meist an den jeweils zweckmäßigen Stellen des Raumes oder wenigstens einer Wand verteilt angeordnet und durch elektrische Kabel verbunden. Auf diese Weise, insbesondere durch die meist ständige Regelung der Heizleistung, sind die Energie- und Betriebskosten schon wesentlich gesenkt worden, und der Heizkomfort wurde gesteigert. Schwierigkeiten können sich jedoch durch die außen z. T. frei liegenden Leitungen, Anschlüsse und Geräteelemente ergeben.

Mit der vorliegenden Weiterbildung der Erfindung wird daher die Lösung der Aufgabe angestrebt, eine Regeleinrichtung zur Regelung der Heizleistung von vornehmlich kleineren Raumeinheiten wie Einzelräume, Ein-Zimmer-Wohnungen und dergleichen zu schaffen, die bei geringem Raumbedarf gesteigerte Funktions- und Betriebssicherheit und eine weitere Minderung der Heizkosten ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß bei einer Steuer- und Regeleinrichtung der vorgenannten Gattung die wesentlichen Funktions- bzw. Steuerelemente in einem mit der Raumluft in Verbindung stehenden Belüftungsraum eines gemeinsamen Gehäuses zusammengefaßt, das wenigstens einen Außenanschluß für die Stromversorgung aufweist und einen thermisch angetriebenen Thermostaten mit einem angekoppelten Bimetall-Temperaturregler aufnimmt, der zwischen Ein- und Ausstellung wechselweise voll umschaltet und ohne Strom die Heizung abstellt.

Hier kommt man im Prinzip mit einem einzigen kleinen Gehäuse für die Steuerung aus, in dem sich alle notwendigen Geräteteile unterbringen lassen. Auf diese Weise werden Geräteelemente, Schalter, Leitungen, Kontakte und dergleichen weitgehend vor Verschmutzung, Korrosion und Beschädigung geschützt, da sich alles nach außen hin bedarfsgemäß abkapseln läßt. Dies gilt auch für den Fall, daß man die Temperatur im Gerätegehäuse der Temperatur außerhalb des Gehäuses angleicht, um in bevorzugter Weise innen zuverlässige Temperaturmessungen für die Heizsteuerung vornehmen zu können.

Der Innenraum läßt sich also belüften, wobei ein Bimetall-Temperaturregler die Steuerung eines Thermostaten übernimmt, der die leistungsmäßige Umsetzung der Regelwerte bewirkt, während der Bimetall-Regler selbst nur verschwindend kleine Regelleistung zu erbringen hat. Daher sind auch seine Verlustleitungen entsprechend klein. Das Gerätegehäuse läßt sich auch ohne weiteres so gestalten, daß die Regeleinrichtung bequem zu überwachen, zu warten und ggf. auch zu reparieren ist. Zudem wird hier durch die Abschaltung ohne Strom und die Abkapselung zusätzliche Energie eingespart und die Betriebssicherheit weiter gesteigert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Zeitglied zur Steuerung erhöhter Temperaturen oberhalb einer vorgegebenen Grundtemperatur über einen begrenzten Zeitraum vorgesehen. Während normalerweise die Heizung mit einer Grundtemperatur von ca. 18, 19 oder 20 Grad betrieben wird, kann diese Grundtemperatur nach Bedarf gesteigert werden, wenn die Außentemperatur abgesunken ist oder man die Raumtemperatur aus einem beliebigen Anlaß für eine vorzuwählende Zeitspanne anheben will.

Dies läßt sich vornehmlich erreichen durch die elektronische Ausbildung des Zeitgliedes, das durch einen Auslöseschalter nach Bedarf ggf. auch selbsttätig eingeschaltet wird und vorübergehend die Heizleistung so steigert, daß kurzfristig die angestrebte höhere Temperatur erreicht und gehalten wird. Dies ist vor allem durch die Verwendung eines Bimetall-Temperaturreglers möglich, der bis zum Erreichen der angestrebten Temperatur die volle verfügbare Heizleistung einbringt. Der Thermostat wird dabei in üblicher Weise durch ein Niederspannungs-Heizelement angetrieben.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der anschließenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen wiedergegeben.

Die Zeichnung gibt die Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform B der Erfindung mit einem Regelgerät 1(B),

Fig. 2 eine Vorderansicht dieses Regelgerätes 1(B),

Fig. 3 dessen räumliche Darstellung,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Gerätes bei abgenommenem Gerätedeckel und

Fig. 5 eine räumliche Darstellung des Grundgerätes bei ebenfalls abgenommenem Gerätedeckel; während

Fig. 6 eine räumliche Darstellung des Grundgehäuseteils und des Gehäusedeckels erkennen läßt,

Fig. 7 zeigt wiederum eine der Fig. 2 entsprechende Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform C der Erfindung, ferner

Fig. 8 eine räumliche Darstellung des Gerätegehäuses, wobei die beiden Geräteteile etwas auseinandergezogen sind,

Fig. 9 eine Ansicht des Gerätegrundteils bei abgenommenem Gerätedeckel,

Fig. 10 eine räumliche Darstellung des Geräte-Grundteils neben dem abgenommenen Gehäusedeckel,

Fig. 11 eine Ansicht der Innenseite des Deckels mit einer Einstellsicherung und die

Fig. 12 und 13 Schnitte nach den Linien XII-XII und XIII-XIII in Fig. 11.

Ein Regelgerät (11), insbesondere in der Ausführung B, dient zur Steuerung einer Raumheizung mit wenigstens einem Heizkörper (10). Es weist einen Thermostaten (43) zur Betätigung eines Heizungsventils (14) auf.

Sinkt die Zimmertemperatur geringfügig ab, so kann dem durch mehr oder weniger weites Öffnen des Heizungsventils entgegengewirkt werden. Ist jedoch der Temperaturabfall zu groß, so wird zur Energieeinsparung die Heizung vorübergehend abgeschaltet, bis eine passende Mindesttemperatur erreicht bzw. unterschritten ist, die je nach dem besonderen Zweck eine Frostschutztemperatur sein kann. Wenn diese Temperatur unterschritten wird, dann muß unabhängig davon weitergeheizt werden, ob nun die Wärme ständig oder nur periodisch abfließt.

Das Regelgerät (11) wird aus der Anschlußdose (12) mit Strom versorgt. Dazu dient ein mehradriges Kabel (25).

Auf diese Weise läßt sich bei einer Warmwasserheizung die Zufuhr des strömungsfähigen Heizmediums zu dem etwa als Konvektor ausgebildeten Heizkörper durch Öffnen und/oder Schließen des Ventils (14) steuern, wozu ggf. auch ein Elektromotor (15) oder ein anderes Betätigungsorgan verwendet wird.

Am Regelgerät (11) läßt sich mittels Einsteller (29) eine Regeltemperatur beispielsweise zwischen 6 und 30 Grad Celsius einstellen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, durch Betätigen eines Auslöseschalters die Raumtemperatur über diesen vorerwähnten Grundtemperatur-Bereich hinaus anzuheben. Diese Temperaturanhebung bleibt durch ein einstellbares Zeitglied über einen Zeitraum von beispielsweise 2 Stunden erhalten. Anschließend müßte ggf. nochmals der Auslöseschalter betätigt werden. Durch diese Zeitsteuerung wird verhindert, daß die Heizung weiterhin unnötigerweise mit überhöhter Leistung betrieben wird.

Eine Ausführung eines Regelgerätes B nach den Fig. 2 bis 6 ist sehr kompakt ausgeführt und nahezu ausschließlich im zweiteiligen Gerätegehäuse (20) mit Grundgehäuse (21) und einem auf dieses aufschiebbaren Gehäusedeckel (22) untergebracht. Beide Gehäuseteile bestehen aus einem zähen, schlagfesten Kunststoff wie z. B. Polystyrol. Die aneinandergleitenden Seitenteile (23, 24) überdecken sich größtenteils und kommen wenigstens z. T. abdichtend aneinander zur Anlage. Die Gehäuse sind verhältnismäßig flach, parallel zu einer Hauptebene geteilt und weisen keine wesentlichen nach außen ragenden Vorsprünge auf. Sie sind knapp und kompakt um die Einzelteile des Regelgerätes herumgeformt, so daß sie sich als Ganzes leicht und ohne Verletzungsgefahr handhaben lassen.

Anstatt die unter größeren Zwischenabständen im Raum vorhandenen Teilgeräte durch sternförmig verlaufende Leitungen zu verbinden, ist hier lediglich ein Kabel (25) für den Anschluß ans Stromnetz nach außen geführt. Dies unabhängig davon, ob hier ein Spannungswandler oder dergleichen nach Belieben im Gehäuse oder etwa im Gerätestecker angebracht ist.

Zudem dient eine Rändelmutter (26) zur Verbindung mit mindestens einem Rohrelement, das mit dem zu steuernden Heizventil wenigstens mittelbar in Verbindung ist, vorzugsweise einen Bestandteil des in Fig. 1 dargestellten Heizungsventils (14) bildet.

Auf der Vorderseite des Gehäuses (20) bzw. am Gehäusedeckel (22) ist eine drehbare Einstellscheibe (30) mit einer entlang einer Segmentskala (31) zu verstellenden Marke (32) auf einem Einsteller (29) angebracht. Der Schwenkweg des Einstellers ist durch zwei Anschläge (28) begrenzt.

An dieser Skala läßt sich je nach Verdrahtung entweder der gewünschte Temperaturbereich oder die Zeitdauer einer Heizphase einstellen. Eine mit einem LED versehene bzw. dadurch gebildete Kontrolleuchte (33) zeigt die Funktionsbereitschaft der Heizung an.

Fig. 3 läßt deutlich erkennen, wie die Seitenteile (23, 24) des Deckels (22) das Grundgehäuse (21) umgreifen. Auf der Oberseite des Grundgehäuses sind auch Luftschlitze (34) dargestellt, die mit einem oder mehreren innerhalb des Gehäuses gebildeten Belüftungsräumen (39), insbesondere durch Siebe oder Gitter verbunden sind, um eine eventuell gefilterte Luftströmung mit Umgebungstemperatur hindurchzuführen. Dadurch wird eine Messung der Raumtemperatur unter Gehäuseschutz ermöglicht.

Die in den Fig. 4 und 6 erkennbare Grundplatte (35) ist durch eine Mehrzahl Schrauben (36) am Grundgehäuse (21) befestigt und trägt neben einem Bimetallregler (27) den auch als Stellmotor verwendeten Thermostaten (43), der aus dem geschlossenen Gehäuse durch eine kreisförmige Durchbrechung (40) hindurch in die vordere Außenfläche des Deckels (22) vorragt. Der als Druckschalter ausgebildete Auslöseschalter (41) übernimmt hier die Funktion eines Auslösers und steuert das elektronische Zeitglied (42) an, wenn über eine bestimmte Zeitspanne die Raumtemperatur erhöht werden soll.

Aufgabe der Grundplatte (35) ist zunächst eine Stabilisierung und Aussteifung des Gehäuses und damit der an diesem befestigten Teile, insbesondere also des Thermostaten (43). Durch ihre metallische Ausbildung wird ein begrenzter Temperaturausgleich im Belüftungsraum erzielt, und durch die Luftströmung wird die Temperatur im Belüftungsraum den Bedingungen außerhalb des Gehäuses (20) angeglichen, ohne daß elektrische Leitungen oder Gaskanäle über große Entfernungen geführt werden müssen.

Die über das Kabel (25) bewerkstelligte Stromversorgung ermöglicht dabei einen Stellantrieb mit 24 Ampere bei 3 Volt, wobei der Raumtemperaturregler einen Temperaturbereich von 5 bis 30 Grad steuert, dessen Untergrenze 5 Grad eine Frostschutzfunktion übernimmt.

Während beim Regelbereich des Gerätes B bis auf die Frostschutzgrenze herabgeregelt werden kann, ist beim Gerät C nach den Fig. 4 bis 6 eine feste Grundeinstellung vorgesehen, die sich auch wieder einstellen bzw. justieren läßt. Für die meisten Zwecke, insbesondere für Einzelräume oder kleine Wohnungen, deren Räume ständig miteinander in Luftverbindung stehen, wird meist eine untere Wohntemperatur von ca. 18 bis 20 Grad Celsius eingerichtet. Es gibt dann keinen Temperaturschock beim Übergang von einem Raum in den anderen, und die Zeit bis zum Aufheizen eines Raumes über etwa 2 oder 3 Grad läßt sich klaglos ertragen, sofern die Heizleistung nicht zu knapp bemessen ist und der Übergang zu lange dauert. Dies verhindert hier vornehmlich der Bimetallregler (27), der nahezu kraftlos den Thermostaten (43) steuert, aber nach Bedarf augenblicklich die volle Heizleistung zur Verfügung stellt und bis zum Erreichen der angestrebten Temperatur eingeschaltet hält. Man braucht also nur den Kippschalter (44) aus der Bereitschaftsstellung für eine intern einstellbare Zeit, etwa eine, zwei oder drei Stunden auf Heizstellung zu schalten. Dann wird nach Bedarf voll geheizt oder eine obere Temperaturgrenze angesteuert. Hier empfiehlt es sich wieder, die Temperatursteuerung einem Kaltleiter zu überlassen, dessen Widerstand sich bei erhöhter Temperatur vergrößert und dadurch eine Absicherung gegen Überhitzen bringt.

Gerade bei kleinen Wohneinheiten kann die Raumtemperatur den ganzen Tag nahezu konstant gehalten werden, wenn man zwischendurch einmal gründlich durchlüftet. Eine besondere Rolle spielt bei dem Gerät B die Länge der Druckspindel des Thermoelementes, wodurch Ungenauigkeiten der Nachsteuerung weitgehend eliminiert werden. In aller Regel ist jedoch wegen der Genauigkeit der Steuerung der Einsatz eines Bimetallreglers (27) zu empfehlen.

Das Thermoelement im Thermostatkopf ist zweckmäßigerweise so beschaffen, daß es von keiner Umgebungstemperatur unter 50 Grad angeregt werden kann, sondern in der unmittelbaren Umgebung nur im höheren Temperaturbereich von 50 bis 140 Grad gesteuert wird.

Ein Regelgerät hat oft unterschiedliche Einstellmöglichkeiten, die teilweise nur von befugten Personen benützt werden sollen. In den Fig. 11 bis 13 ist beispielsweise eine Sicherungsvorrichtung gegen unbefugtes Einstellen der Einstellscheibe (30) bzw. den über diese bedienten Einsteller (29) mittels eines Permanent-Magneten (Schlüsselmagnet 16) dargestellt. Dieser hat hier die Form eines Quaders, kann aber beispielsweise auch als handlicher Schlüssel ausgebildet sein, der mittelbar oder unmittelbar am Schlüsselbund festgelegt ist.

Wie vor allem Fig. 11 erkennen läßt, ist auf der Außenseite des Deckels (22) ein nach Bedarf anzusetzender oder abzunehmender Schlüsselmagnet (16) und quer zu der Ansatzebene (18) ein Schieber (19) angebracht, der auf der Innenfläche des Deckels gemäß Doppelpfeil (2) in einem Führungsteil (3) frei hin- und hergehend geführt ist. Dieser Schieber (19) weist an seinem einen in Fig. 11 linken Ende gegenüber der Ansatzfläche (18) für den Schlüsselmagneten (16) einen Lappen (4) aus magnetisierbarem Werkstoff auf. Am anderen Ende ist ein Vorsprung (5) vorgesehen, den das freie Ende (6) einer Drahtfeder (7) hintergreift, die anderen Endes am Deckel festgelegt ist.

In der in Fig. 11 gezeigten Ansatzstellung des Schlüsselmagneten (16) wird der Schieber bis zur Anlage des Lappens (4) an der Seitenwand des Gehäusedeckels (22) gemäß Pfeil (8) gezogen. Sobald man den Schlüsselmagneten (16) abnimmt, wird der Schieber durch die schwächere Drahtfeder (7) entgegen der jetzt ausgeschalteten Magnetkraft nach rechts gezogen und dadurch die Betätigungskette von der Einstellscheibe (30) über den Einsteller (29) zum Funktionselement geschlossen, dort eben dem Bimetall-Regler (27).

Der Schlüsselmagnet (16) bleibt normalerweise in den Händen einer Aufsichtsperson, etwa des Hausmeisters, der also nach Bedarf zu steuernde Temperaturen einstellen kann.

Wird der Schlüsselmagnet weggenommen, so wird unverzüglich der Schieber nach rechts gezogen, wobei die eiförmige Durchtrittsaussparung (46) bremsend über den Nabenansatz (47) der im Antriebszug vor dem Einsteller (29) liegenden Einstellscheibe greift. Einsteller und Einstellscheibe werden also einmal in einer jeweiligen Stellung festgeklemmt; zum andern ist ein Verstellung durch Unbefugte dadurch verhindert, daß eben die Magnetkraft durch Abnahme des Magnetschlüssels aufgehoben wird. Man kommt mit einem einzigen Magnetschlüssel für eine Vielzahl von Regelgeräten aus, was die Überwachung erheblich vereinfacht und die unbefugte Steuerung von Heizvorgängen erleichtert.

Die Einstellscheibe (30) wird dann zweckmäßigerweise gegen eine äußerlich ähnliche Scheibe ausgetauscht, die mehr Attrappe oder Dummy ist.

Claims (14)

1. Thermostatische Steuer- und Regeleinrichtung für eine von der Raumtemperatur beeinflußte Raumheizung, mit einem Stellorgan zur Betätigung eines Heizungsventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktions- bzw. Steuerelemente in einem mit der Raumatmosphäre verbundenen Belüftungsraum (39) eines gemeinsamen Gerätegehäuses (20) zusammengefaßt sind, das wenigstens einen Außenanschluß für die Stromversorgung (Kabel 25) aufweist und einen thermisch angetriebenen Thermostaten (43) mit einem angekoppelten Bimetall-Temperaturregler (27) aufnimmt, der zwischen Ein- und Ausstellung wechselweise voll umschaltet und ohne Strom die Heizung abstellt.

2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromversorgung (Kabel 25) ein im gemeinsamen Gerätegehäuse (20) oder in einem Anschlußstecker für das Stromnetz angeordneter Wechselspannungs-Umformer (Transformator) eingeschaltet ist.

3. Regelgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein integriertes Zeitglied (42) zur Steuerung erhöhter Temperaturen über einen begrenzten Zeitraum oberhalb einer vorgegebenen Grundtemperatur aufweist.

4. Regelgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Auslöseschalter (41) einschaltbares elektronisches Zeitglied (42) vorgesehen ist.

5. Regelgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (43) durch ein Niederspannungs-Thermoelement gesteuert wird.

6. Regelgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine grüne Kontrolleuchte (33) zur Anzeige der Betriebsbereitschaft aufweist.

7. Regelgerät nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine rote Kontrolleuchte (38) zur Anzeige der Heizungsphase.

8. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vornehmlich außen glattflächig ausgebildete Gerätegehäuse (20) innen durch eingelagerte, verschraubte oder auf andere Weise mit dem Gehäusekörper verbundene Einlagerungen verstärkt ist.

9. Regelgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse (20) mit geringem Abstand von seiner Rück- oder Bodenseite eine metallische Grundplatte (35) zur Aufnahme der einzelnen Geräteelemente (43, 27) aufweist, deren belüfteter Aufnahmeraum (39) von einem an seinen Rändern ggf. abdichtend am Gerätegrundgehäuse gehaltenen haubenartigen Deckel (22) überspannt ist.

10. Regelgerät für vornehmlich thermostatische Steuer- und Regeleinrichtungen, mit einem außerhalb des Gerätegehäuses angeordneten Einstellelement (30), von dem ausgehend ein Getriebezug zu einem innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Funktionselement (Bimetallregler 27) geführt ist, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Einstellelement und Funktionselement ein von außen berührungsfrei zu betätigendes Stellglied (Schieber 19) vorgesehen ist.

11. Regelgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerhalb des Gehäuses (20) vorgesehenes Stellglied (Schieber 19) in der Einschaltrichtung durch eine Feder (17) und in der Ausschaltrichtung durch eine wahlweise zu aktivierende Magnetkraft (16) vorgesehen ist.

12. Regelgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein wahlweise an der Außenseite des Gehäuses (20, 22) in Stellung zu bringender Permanent-Magnet (Schlüsselmagnet 16) vorgesehen ist.

13. Regelgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (30) gegen eine Einsteller-Attrappe austauschbar ist.

14. Regelgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses ein Schieber (19) zwischen Ein- und Ausschaltstellung geführt ist, mit einem Ende an eine in Wirkstellung wirkende Feder (7) angeschlossen ist und am anderen Ende einen Ankerlappen (4) aus magnetisierbarem Werkstoff dicht an einer äußeren Ansetzstelle für einen Permanetmagneten (Schlüsselmagnet 16) aufweist.