DE4121342C2 - Aufladesteuerung eines Wärmespeicherheizgeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufladesteuerung eines elektrischen Wärmespeicherheizgeräts mit einem Aufladeregler, der von einem Restwärmefühler und einem Steuerheizkörper gesteuert ist, an welchem ein Einschaltdauer(ED)-Signal eines Steuergeräts liegt, wobei das ED-Signal von einer im Steuergerät aus verschiedenen Parametern ermittelten ED-Zeitkennlinie abhängig ist, und wobei der Aufladeregler zu einem Zeitpunkt während der Niedertarifzeit einschalten können soll, in dem die ED- Zeitkennlinie einen oberen Wert unterschreitet.

Eine derartige Aufladesteuerung ist in der DIN 44 574, insbesondere DIN 44 574, Teil 4, Seite 3, beschrieben.

DIN 44 574, Teil 3, Abs. 2.4.7.1 beschreibt die Prüfung eines Aufladereglers. Um diese Prüfung zu bestehen, muß der Aufladeregler bei 72% ED-Signal eine Stunde lang eingeschaltet bleiben. Nach einer weiteren Prüfvorschrift muß der Aufladeregler bei 88% ED-Signal innerhalb einer halben Sunde abschalten. Versuche haben gezeigt, daß ein Aufladeregler diese Prüfungen zwar besteht, jedoch bei niedrigeren ED-Werten zu einer ungenügenden Aufladung führt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Regler aufgrund seiner Hysterese erst bei einem vergleichsweise niedrigen ED-Signal bzw. verspätet einschaltet, so daß die zur Verfügung stehende Ladezeit zu kurz ist, um die gewünschte Aufladung zu erreichen.

In der DE 36 12 874 A1 ist eine Steuereinrichtung für Elektro-Speicherheizgeräte gezeigt und beschrieben, bei der innerhalb der Speicherheizgeräte ein Aufladeregler angeordnet ist, der einerseits von der augenblicklich herrschenden Restwärme des Speicherkerns und dem Signal einer Steuerspannung beaufschlagt ist. Die Steuerspannung wird dabei von der Außentemperatur und einem EVU-seitigen Freigabesignal gesteuert. Dabei ist vorgesehen, daß bei Erreichen einer Einschaltdauer von 80% der Speicherkern nicht mehr aufgeladen wird. Zwischen 0% und 80% der Einschaltdauer besteht ein linearer Zusammenhang, wie die Fig. 2 dieser Literaturstelle zeigt.

Aus der DE 24 28 723 B2 ist ein Aufladeregler für Speicherheizgeräte bekannt, bei dem der Verlauf einer Steuerleistungs-Kennlinie einen definierten Sprung erhält, nachdem die Schalteinrichtung des letzten Speichers betätigt wurde. Damit soll die Hysterese des Zweipunktreglers am Speicherheizgerät kompensiert werden und ein einmal eingeschaltetes Speicherheizgerät innerhalb der verbleibenden Restladezeit nicht wieder ausgeschaltet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den die tatsächliche Aufladung gegenüber der Sollaufladung am Ende der Niedertarifzeit vermindernden Einfluß der Hysterese des Aufladereglers zu eliminieren.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Aufladesteuerung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ab dem genannten Zeitpunkt wenigstens ein zusätzlicher Einschaltimpuls das ED-Signal am Steuerheizkörper unterbricht und den Aufladeregler zwangsweise einschaltet.

Durch den Einschaltimpuls ist die Wirkung der Hysterese des Aufladereglers weitgehend unterdrückt, denn der Einschaltimpuls führt zu einer sehr schnellen - vergleichsweise schlagartigen - Änderung der auf den Aufladeregler wirkenden Steuergröße, wogegen das übliche ED-Signal nur allmählich abnimmt.

Durch die Erfindung ist erreicht, daß auch bei Aufladereglern, die an sich bei dem üblichen Verlauf der ED-Zeitkennlinie zu spät einschalten, das Erreichen der von der ED-Zeitkennlinie bestimmten Sollaufladung des Speicherheizgeräts gewährleistet ist.

Die Dauer des Einschaltimpulses ist im Vergleich zur Niedertarifzeit sehr kurz. Die Dauer des Einschaltimpulses ist jedoch so lang, daß der Einschaltpunkt des Aufladereglers erreicht wird.

In Ausgestaltung der Erfindung unterbricht der Einschaltimpuls das ED-Signal am Steuerheizkörper, so daß der Aufladeregler einschaltet. Der Einschaltimpuls ist dabei so lang, daß unter Berücksichtigung der Zeitkonstante des Steuerheizkörpers während des Einschaltimpulses die Einschalttemperatur des Aufladereglers erreicht wird. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis die Dauer des Einschaltimpulses in der Größenordnung zwischen 1 min und 10 min liegen soll. Die Funktion der ED-Zeitkennlinie wird dadurch im Endergebnis nicht gestört. Es ist jedoch auch möglich, mit dem Einschaltimpuls den Aufladeregler, speziell dessen mechanische Schaltkontakte bzw. dessen elektronische Schaltelemente, direkt einzuschalten. Die Dauer des Einschaltimpulses kann in diesem Fall kürzer als im oben vorgenannten Fall sein.

In Ausgestaltung der Erfindung treten nach dem ersten Einschaltimpuls einer oder mehrere weitere Einschaltimpulse auf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Einschaltimpuls dadurch gebildet, daß das ED-Signal des Steuergeräts auf einen Wert verkleinert wird, der unter dem Wert des ED-Signals bei Niedertarifende liegt. Der Einschaltimpuls ist in diesem Fall in den von der ED-Zeitkennlinie abhängigen Verlauf des ED-Signals integriert. Zusätzliche Schalter, über die der Einschaltimpuls am Aufladeregler bzw. an dessen Steuerheizkörper wirksam wird, erübrigen sich dabei.

Vorzugsweise wird das ED-Signal zur Erzeugung des Einschaltimpulses für dessen Dauer auf 0% reduziert. Damit ist ein besonders kräftiger Einschaltimpuls erreicht. Es kann jedoch auch genügen, das ED-Signal zur Erzeugung des Einschaltimpulses nur auf einen über 0% liegenden Wert zu reduzieren.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das ED-Signal nach dem bzw. jedem Einschaltimpuls auf seinen der fallenden ED-Zeitkennlinie entsprechenden Wert angehoben. Es liegt hier der Fall der Rückwärtssteuerung vor.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das ED-Signal nach dem Einschaltimpuls auf seinen dem Endwert der ED-Zeitkennlinie entsprechenden Wert gesetzt. Das ED-Signal hat also nach dem beim Unterschreiten des oberen Werts, beispielsweise 80%, der ED-Zeitkennlinie einsetzenden Einschaltimpulses bis zum Ende der Niedertarifzeit konstant den nach der ED-Zeitkennlinie für das Ende der Niedertarifzeit bestimmten Wert. Es ist dies ein Fall der Kombination einer Rückwärtssteuerung vor dem Einschaltimpuls und einer Vorwärtssteuerung im Anschluß an den Einschaltimpuls.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Wärmespeicherheizgerät mit Aufladeregler und Steuerheizkörper,

Fig. 2 eine Schaltung zur Steuerung des Aufladereglers bzw. dessen Steuerheizkörpers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Einschaltdauer(ED)-Zeitkennlinie mit überlagerten Einschaltimpulsen, die bei der Schaltung nach Fig. 2 am Steuerheizkörper nach Fig. 1 wirksam wird,

Fig. 4 eine weitere Schaltung zur Steuerung des Aufladereglers bzw. dessen Steuerheizkörper nach Fig. 1 und

Fig. 5 eine Einschaltdauer(ED)-Zeitkennlinie mit überlagertem Einschaltimpuls, die bei der Schaltung nach Fig. 4 am Steuerheizkörper nach Fig. 1 wirksam wird.

Ein elektrisches Wärmespeicherheizgerät (1) weist einen Speicherkern (2) auf, in dem elektrische Heizkörper angeordnet sind, die über Schaltkontakte (3) eines Aufladereglers (4) des Heizgeräts (1) an die Phasen (R, S, T) des Netzes anschaltbar sind.

Der Aufladeregler (4) weist zur Steuerung seiner Schaltkontakte (3) einen Restwärmefühler (5), der die Restwärme des Speicherkerns (2) erfaßt, und einen Steuerheizkörper (6) auf, wie dies üblich ist (vgl. Fig. 1). Der Steuerheizkörper (6) wird an seinem Eingang (A) von einem Einschaltdauersignal(ED-Signal) beaufschlagt, das von einem an sich bekannten Steuergerät (7) erzeugt wird (vgl. Fig. 2, Fig. 4).

Das Steuergerät (7) erzeugt nach einer Einschaltdauer- Zeitkennlinie (K) an seinem Ausgang (8) ein von dieser abhängiges ED-Signal. Der Verlauf der Kennlinie (K) hängt von der am Eingang (9) erfaßten Außentemperatur, der am Eingang (10) erfaßten EVU-Freigabezeit und weiteren am Eingang (11) erfaßten Parametern ab, wie dies an sich bekannt ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 4 ist zwischen den Eingang (A) des Steuerheizkörpers (6) und den Ausgang (8) des Steuergeräts (7) ein Schaltelement (12) geschaltet, das von einem Zeitglied (13) über dessen Ausgang (14) mit einem (vgl. Fig. 4) oder mehreren (vgl. Fig. 2) Einschaltimpulsen (a) gesteuert ist. Die Dauer der Einschaltimpulse (a) ist mit t2 bezeichnet. Sie beträgt 1 min bis 10 min. Wenn ein Einschaltimpuls (a) vorliegt, wird das Schaltelement (12) geöffnet, so daß das ED-Signal des Ausgangs (8) nicht mehr am Steuerheizkörper (6) anliegt. Dies hat zur Folge, daß der Steuerheizkörper (6) schnell abkühlt. Durch die Abkühlung des Steuerheizkörpers (6) wird der Aufladeregler (4) zwangsweise eingeschaltet, d. h. seine Schaltkontakte (3) schließen.

Das Zeitglied (13) weist zur Einstellung der Dauer (t2) der Einschaltimpulse (a) ein Potentiometer (15) auf. Das Zeitglied (13) ist über einen Komparator (16) mit dem Ausgang (8) des Steuergeräts (7) verbunden. Der Komparator (16) aktiviert das Zeitglied (13) zur Abgabe eines Einschaltimpulses (a), wenn ein oberer Wert, beispielsweise 80%, auf der Kennlinie (K) unterschritten ist. Ist dies der Fall, dann wird also der Aufladeregler (4) zwangsweise eingeschaltet, d. h. seine Schaltkontakte (3) werden zwangsweise geschlossen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 erzeugt das Zeitglied (13) nach dem Unterschreiten des oberen, 80%, Wertes im zeitlichen Abstand (t1), der über das Potentiometer (17) einstellbar ist und beispielsweise 15 min bis 8 h beträgt, mehrere Einschaltimpulse (a).

Der erste Einschaltimpuls tritt beim ersten Unterschreiten des oberen, 80%, ED-Wertes auf. Die weiteren Einschaltimpulse (a) lassen sich mit den Potentiometern (15, 17) einstellen. Die Einstellung richtet sich nach dem jeweils verwendeten Aufladeregler, speziell nach dessen Hysterese. Es sollen hierzu zwei Beispiele genannt werden:

1. Beispiel

Schaltet der verwendete Aufladeregler bei einem 80% ED-Signal ein und bei einem 81% ED-Signal aus, dann wird die Dauer (t2) des Einschaltimpulses über das Potentiometer (15) auf 6 min eingestellt. Am Potentiometer (17) wird der Impulsabstand (t1) auf 8 h eingestellt. Es tritt also in der Niedertarifzeit nur ein Einschaltimpuls auf. Mehrere Einschaltimpulse sind nicht nötig, da das jeweilige ED-Signal unter dem Wert (80%) liegt, bei dem dieser Aufladeregler einschaltet.

2. Beispiel

Der Aufladeregler schaltet bei 70% ED-Signal ein und bei 75% ED-Signal aus. Die Dauer (t2) des Einschaltimpulses wird dann auf 15 min eingestellt und der Impulsabstand (t1) wird auf 25 min eingestellt. Der Aufladeregler bleibt dann erst nach dem zweiten Einschaltimpuls (a) eingeschaltet, weil dann das ED-Signal unter 75%, bei 70% liegt (vgl. Fig. 3).

In Fig. 2 ist am Zeitglied (13) ein weiterer Ausgang (18) gezeigt. Dieser kann verwendet werden, um den Aufladeregler, insbesondere dessen Schaltkontakt, insbesondere elektronische Schaltelemente, direkt mit dem bzw. den Einschaltimpulsen (a) zu beaufschlagen. Das Schaltelement (12) kann dann entfallen.

Beim Einschaltimpuls nach Fig. 4 ist zwischen dem Schaltelement (12) und dem Steuergerät (7) ein Umschalter (19) vorgesehen. Dieser wird vom Komparator (16) gesteuert. Solange das ED-Signal über 80% liegt, ist dieses vom Ausgang (8) des Steuergeräts (7) über den Umschalter (19) und das Schaltelement (12) an den Steuerheizkörper (6) gelegt, so daß der Aufladeregler (4) abgeschaltet ist. Wird der obere Wert, 80%, auf der Kennlinie (K) erreicht, dann gibt das Zeitglied (13) den Einschaltimpuls (a) der Dauer (t2), beispielsweise 1 min bis 10 min, an das Schaltelement (12), so daß der Aufladeregler (4) zwangsweise einschaltet. Während des Einschaltimpulses (a) wird der obere Wert, 80%, unterschritten, so daß der Komparator (16) den Umschalter (19) umschaltet. Dieser ist dadurch an einen Ausgang (20) des Steuergeräts (7) gelegt, an dem derjenige Endwert (E) der Kennlinie (K) liegt, welcher am Ende der Niedertarifzeit 8 h (vgl. Fig. 5) zur gewünschten Sollaufladung führt. Nach dem Einschaltimpuls (a) liegt konstant das diesem Wert (E) entsprechende ED-Signal am Steuerheizkörper (6).

Claims (8)

1. Aufladesteuerung eines elektrischen Wärmespeicherheizgeräts mit einem Aufladeregler, der von einem Restwärmefühler und einem Steuerheizkörper gesteuert ist, an welchem ein ED-Signal eines Steuergeräts liegt, wobei das ED-Signal von einer im Steuergerät aus verschiedenen Parametern ermittelten ED-Zeitkennlinie abhängig ist, und wobei der Aufladeregler zu einem Zeitpunkt während der Niedertarifzeit einschalten können soll, in dem die ED-Zeitkennlinie einen oberen Wert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem genannten Zeitpunkt wenigstens ein zusätzlicher Einschaltimpuls (a) das ED-Signal am Steuerheizkörper (6) unterbricht und den Aufladeregler (4) zwangsweise einschaltet.

2. Aufladesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Einschaltimpuls (a) einer oder mehrere weitere Einschaltimpulse (a) auftreten.

3. Aufladesteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einschaltimpulse (a) kurz im Vergleich zu den Zwischenzeiten ist.

4. Aufladesteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einschaltimpulse (a) in der Größenordnung zwischen 1 min und 10 min liegt.

5. Aufladesteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltimpuls (a) dadurch gebildet ist, daß das ED-Signal des Steuergeräts (7) auf einen Wert verkleinert wird, der unter dem Wert des ED-Signals bei Niedertarifende liegt.

6. Aufladesteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ED-Signal zur Erzeugung des Einschaltimpulses (a) für dessen Dauer (t2) auf 0% reduziert ist.

7. Aufladesteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ED-Signal nach dem bzw. jedem Einschaltimpuls (a) auf seinen der fallenden ED-Zeitkennlinie (K) entsprechenden Wert angehoben wird.

8. Aufladesteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ED-Signal nach dem Einschaltimpuls (a) auf seinen dem Endwert der ED- Kennlinie (K) entsprechenden Wert gesetzt wird (Fig. 2, 3).