DE564692C - Electrically heated water tank with one or more thermostats - Google Patents
Electrically heated water tank with one or more thermostatsInfo
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- DE564692C DE564692C DEN31657D DEN0031657D DE564692C DE 564692 C DE564692 C DE 564692C DE N31657 D DEN31657 D DE N31657D DE N0031657 D DEN0031657 D DE N0031657D DE 564692 C DE564692 C DE 564692C
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Wasserbehälter, welcher mit einem oder mehreren Thermostaten und mit mehreren Heizelementen oder mit einem mehrere Schaltstufen aufweisenden Heizelement ausgerüstet ist. Sie soll insbesondere bei solchen Wasserbehältern Verwendung finden, die mit Nachtstrom beheizt werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Einschalttemperaturen der Thermostaten oder der Schaltstufen untereinander verschieden, die Ausschalttemperaturen jedoch gleich oder nahezu gleich eingestellt sind, so daß der Teil der Heizelemente, der beim Anfang der Heizung eingeschaltet ist, bis zum Ende der Heizung eingeschaltet bleibt. Falls ein einziger Thermostat vorgesehen ist, schaltet dieser in Abhängigkeit von der Temperatur in verschiedenen Schaltstufen ein oderThe invention relates to an electrically heated water tank, which with one or more thermostats and with several heating elements or with a heating element having several switching stages is equipped. It should be used in particular in those water tanks that are heated with night electricity will. The invention consists in that the switch-on temperatures of the thermostats or the switching stages differ from one another, but the switch-off temperatures are set the same or almost the same, so that the part of the heating elements at the beginning the heating is switched on until the heating has ended. If a single thermostat is provided, it switches depending on the temperature in different switching stages on or
ao mehrere Elemente bzw. Teile eines Elementes, so daß sich die Anfangsstromstärke beim Einschalten des Behälters nach der Temperatur des vorhandenen Wassers regelt. Gemäß der Erfindung werden die verschiede-ao several elements or parts of an element, so that the initial current strength when the tank is switched on, it regulates according to the temperature of the water available. According to the invention, the various
S5 nen Einschalttemperaturen der Thermostaten so gewählt, daß in Abhängigkeit von der Wassertemperatur beim Anfang der Heizung so viel Heizelemente eingeschaltet werden, daß die Heizung des Behälters sich soweit wie möglich über den für die Heizung zur Verfügung stehenden Zeitraum erstreckt.S5 Nen switch-on temperatures of the thermostats chosen so that depending on the water temperature at the beginning of the heating so many heating elements are switched on that the heating of the container is so far as possible over the period of time available for heating.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von mit Nachtstrom beheizten Wasserbehältern die ganze Strombelastung aller an einem Netz angeschlossener Behälter gleichzeitig eingeschaltet wird, wenn die Einschaltzeiten aller Schaltuhren gleich sind. Eine Folge davon ist, daß der Zweck des Nachtstromtarifs, ein gleichmäßiger Übergang von der Abend- zur Morgenbelastung, durch die Abgäbe von Wasserheizstrom während der Nachtzeit allein nicht erreicht wird. Es kann sogar der Fall eintreten, daß infolge der gleichzeitigen Einschaltung der gesamten Heizelemente aller Behälter die vorangegangene Abendstrombelastung überstiegen wird und daß ohnehin diese Belastung bereits mehr oder weniger lange vor Tagesanbruch wieder ausgeschaltet ist, da nicht alle angeschlossenen Behälter vollständig entleert werden. It has been shown that when using water tanks heated with night electricity the entire current load of all containers connected to a network at the same time is switched on when the switch-on times of all time switches are the same. One episode of which is that the purpose of the night electricity tariff is an even transition from that Evening to morning exposure, due to the discharge of water heating current during the Night time alone is not achieved. It can even happen that as a result of the simultaneous activation of the entire heating elements of all containers the previous one Evening current load is exceeded and that this load anyway more or less long before daybreak is switched off again because not all connected containers are completely emptied.
Man hat versucht, diese Nachteile dadurch zu beheben, daß man nicht alle Schaltuhren in demselben Augenblick einschaltenAttempts have been made to remedy these disadvantages by not having all the time switches turn on at the same moment
läßt. Dieses \rorgehen bedingt jedoch eine Erhöhung der Energieaufnahme der Behälter, die eine kürzere Niedertarifzeit erhalten.leaves. However, this \ r FORWARD caused an increase in the energy consumption of the containers that receive a shorter time low tariff.
Sowohl bei den bisher üblichen als auch bei dem soeben erwähnten Verfahren wird beim Einschalten die volle Belastung eingeschaltet. Die Behälter, aus denen nur wenig oder gar kein Wasser entnommen worden ist, erhalten daher schon während des Anfangs to der Niedertarifzeit die erforderliche Temperatur und kühlen während der weiteren Nacht wieder ab.Both with the previously customary and with the method just mentioned when switched on, the full load is switched on. The containers that make up little or no water has been withdrawn at all, are therefore retained during the beginning to the low tariff period the required temperature and cool during the rest of the time Night off again.
In den Fällen, in denen Doppeltarifzähler verwendet werden und die Schaltuhr die Einschaltung des Behälters bewirkt, ist das soeben erwähnte Ändern der Niedertarifzeiten unmöglich.In cases where double tariff meters are used and the time switch does Activation of the container causes the change of the low tariff times just mentioned not possible.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß nur so viel Heizelemente bei den Heißwasserbehältern eingeschaltet werden, wie notwendig sind, um in der vorhandenen Niedertarif zeit die Heizung der fehlenden Wassermenge bzw. die Zufuhr der durch die Abkühlung während der Tageszeit verlorengegangenen Wärmemenge zu erreichen. Zwar sind schon elektrisch beheizte Wasserbehälter und Öfen mit mehreren Thermostaten bekannt, und es ist bei Öfen schon vorgeschlagen worden, den Thermostaten verschiedene Einschalttemperaturen zu geben, um eine gleichmäßigere Belastung zu erzielen. Jedoch liegen bei Wasserbehältern gänzlich andere Verhältnisse vor. Auch ein Wassererhitzer mit einem einzigen Thermostaten, der in Abhängigkeit von der Temperatur in verschiedenen Schaltstufen mehrere Heizelemente schaltet, ist bereits bekannt geworden. Die Schalter der einzelnen Heizelemente sind hierbei gegeneinander versetzt zwecks Herabminderung des Einschaltstromstoßes. Bei diesem Apparat erfolgt die Einschaltung sämtlicher Heizelemente praktisch gleichzeitig; die Einschalt- bzw. Ausschalttempe-X'aturen für die verschiedenen Schalter sind bei diesem Erhitzer nicht in der erfindungsgemäßen Weise verschieden bzw. gleich gewählt. Der mit der Erfindung angestrebte Zweck wird deshalb auch bei diesem Erhitzer nicht erreicht. Beim Behälter gemäß der Erfindung wird die Kapazität des eingeschalteten Teiles der Elemente so klein wie möglich gehalten. Infolgedessen wird der Behälter meistens bis zum Ende der Niedertarifzeit angeheizt. Es wird somit eine höhere durchschnittliche Temperatur des Wassers erreicht, als dies ohne Anwendung der Erfindung möglich wäre.The invention eliminates these disadvantages in that only so many heating elements in the Hot water tanks are switched on as necessary to be in the existing one Low tariff time the heating of the missing amount of water or the supply of by the Cooling down to achieve the amount of heat lost during the daytime. There are already electrically heated water tanks and ovens with multiple thermostats are known, and it has been proposed for ovens to give the thermostats different switch-on temperatures in order to achieve a more even load. However, the conditions are completely different for water tanks. Also a water heater with a single thermostat which, depending on the temperature, has several heating elements in different switching stages switches, has already become known. The switches of the individual heating elements are offset against each other for the purpose of this Reduction of the inrush current. This device is switched on all heating elements practically at the same time; the switch-on and switch-off temperatures for the various switches are not in the heater according to the invention in this heater Way different or chosen the same. The purpose sought by the invention is therefore also achieved with this heater not reached. When the container according to the invention, the capacity of the switched on Part of the elements kept as small as possible. As a result, the container mostly heated up to the end of the low tariff period. It will thus be a higher average Reached temperature of the water than would be possible without using the invention.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert werden. Es zeigt Fig. ι einen Wasserbehälter, wie er zur Anwendung der Erfindung geeignet ist. In Fig. 2, 3, 4 und 5 sind einige mit Behältern dieser Art erhaltene Arbeitsdiagramme veranschaulicht. The invention is based on an exemplary embodiment that is shown in the drawing is to be explained in more detail. It shows Fig. Ι a water tank as it is used of the invention is suitable. In Figs. 2, 3, 4 and 5 there are illustrated some operational diagrams obtained with containers of this type.
Das Wasser im Warmwasserbehälter 5 wird durch die Heizelemente 13 geheizt. Diese sind in einem Sicherheitsbehälter 15 aufgestellt und je in Reihe geschaltet mit einem Thermostaten 14. Der Zweck dieses Sicherheitsbehälters ist, das Trockengehen der Heizelemente bei fehlender Wasserzufuhr solange wie möglich hinauszuschieben.The water in the hot water tank 5 is heated by the heating elements 13. These are set up in a safety container 15 and each connected in series with a thermostat 14. The purpose of this safety container is to postpone the drying of the heating elements for as long as possible if there is no water supply.
Über dem 'Warmwasserbehälter 5 ist der Kaltwasserbehälter 6 aufgestellt. Das Leitungswasser fließt in diesen Behälter durch das Schwimmerventil 8.The cold water tank 6 is set up above the 'hot water tank 5. The tap water flows into this container through the float valve 8.
Aus dem Kaltwasserbehälter 6 kann das Wasser durch eine Leitung 11 in den Sicherheitsbehälter 15 strömen, wenn ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil 10 geöffnet wird. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß mit Teil 9 Filtergaze angedeutet ist, daß Teil 24 einen Kaltwasserausfluß und Teil 25 einen Überlauf bedeuten.The water can flow from the cold water container 6 through a line 11 into the safety container 15 when an electromagnetically controlled valve 10 is opened. For the sake of completeness, it should be mentioned that part 9 of filter gauze indicates that part 24 is a cold water outlet and part 25 is an overflow.
Das heiße Wasser wird bei -17 entnommen. Die Arbeitsweise des Apparates ist folgende :The hot water is drawn off at -17. The operation of the apparatus is as follows :
Während der Niedertarifzeit wird durch ein Uhrwerk der Heizstrom für den Heißwasserbehälter eingeschaltet. Der Strom fließt durch die Spule des Ventils 10 und durch die Heizelemente, so daß das Wasser angeheizt wird und gleichzeitig Kaltwasser zufließt, falls während der Tageszeit Wasser verbraucht war.During the low tariff period, the heating current for the hot water tank is switched on by a clockwork. The current flows through the coil of the valve 10 and through the heating elements, so that the water is heated and cold water flows in at the same time if water was consumed during the daytime.
Gegen Ende der Niedertarifzeit ist der Warmwasserbehälter 5 ganz mit bis zur Ausschalttemperatur der Thermostaten 14 angewärmtem Wasser gefüllt. Es versteht sich, daß die Kaltwasserzufuhr aufhört, sobald der Wasserspiegel im Behälter 5 das Unterende des Expansionsrohres 12 erreicht hat.Towards the end of the low tariff period, the hot water tank 5 is completely filled with water heated up to the switch-off temperature of the thermostats 14. It goes without saying that the supply of cold water stops as soon as the water level in the container 5 has reached the lower end of the expansion pipe 12 .
Zwecks Erreichung des Zieles der Erfindung ist die gesamte Heizkapazität des Behälters in Einzelelemente 13 unterteilt. Diese brauchen nicht untereinander gleich zu sein. Jedes Element 13 wird durch einen selbsttätig arbeitenden Thermostaten 14 so gesteuert, daß die Einschalttemperatur der EIe- xio mente voneinander verschieden ist. Zweckmäßig werden mehrere Thermostaten 14 verwendet, welche je eines der Heizelemente 13 ein- bzw. ausschalten. Die Temperatur, auf welche diese Thermostaten eingestellt sind, kann so gewählt werden, daß die Hälfte oder ein Drittel der Gruppen der Heizelemente eingeschaltet sind, falls -während des vorangegangenen Tages nur wenig Wasser gebraucht wurde oder aber falls der gefüllte Behälter einige Tage hindurch nicht beheizt worden ist.In order to achieve the aim of the invention is the total heating capacity of the container divided into individual elements 13. These do not need to be the same as one another. Each element 13 is controlled by an automatically operating thermostat 14 so that that the switch-on temperature of the EIexio ments are different from each other. Several thermostats 14 are expediently used, which each switch one of the heating elements 13 on or off. The temperature, on which these thermostats are set can be chosen so that half or a third of the groups of heating elements are switched on, if -during the previous one Only little water was used during the day or if the filled container is not heated for a few days has been.
Ist der Behälter ganz entleert worden, dann dürfte die Temperatur so weit gefallen sein, daß zweckmäßig beim Anfang der Niedertarifzeit sämtliche Elementegruppen eingeschaltet werden. Diese Elementegruppen bleiben auch während der ganzen Nacht eingeschaltet unter der Voraussetzung, daß ihre gesamte Kapazität so gewählt ist, daß die volle Zahl der. Niedertarif stunden erforder-Hch ist, um den Inhalt des ganzen Behälters auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Bei einem Behälter der in Fig. ι dargestellten. Art, bei dem nur während der Nacht kaltes Wasser einströmen kann, hat diese lang-If the container has been completely emptied, then the temperature should drop that far It is advisable that all element groups are switched on at the beginning of the low tariff period. These element groups remain switched on throughout the night provided that their total capacity is chosen so that the full number of. Low tariff hours required is to bring the contents of the entire container to the desired temperature. In a container shown in Fig. Ι. Kind where cold only during the night Water can flow in, this long-
iS same Einströmung des kalten Wassers noch zur Folge,. daß erst während der späteren Nachtzeit die Zuschaltung einer zweiten oder dritten Gruppe von Elementen bewirkt wird.iS the same inflow of cold water result. that only during the later night the connection of a second or third group of elements is effected.
Beim dargestellten Behälter ist ein Teil der Thermostaten in dem Sicherheitsbehälter 15 aufgestellt. In diesen Behälter läuft das Kaltwasser ein, so daß eine Temperaturerniedrigung, welche die Einschaltung der übrigen Thermostaten bewirkt, ziemlich schnell eintreten wird. Die Geschwindigkeit, mit der diese Zuschaltung vor sich gehen soll, kann durch die Wahl der Stellen festgelegt werden, an denen die Thermostaten aufgestellt werden. Die Thermostaten können z. B. mehr oder weniger tief in den Sicherheitsbehälter bzw. daneben eingebaut werden.In the container shown, some of the thermostats are in the safety container 15 set up. The cold water runs into this container, so that a temperature decrease, which causes the other thermostats to be switched on will occur fairly quickly. The speed, with which this connection is to take place can be determined by the choice of positions on which the thermostats are set up. The thermostats can, for. B. be installed more or less deep in the containment or next to it.
Die Einschaltung der genannten Gruppen in der beschriebenen Weise kann dadurch bewirkt werden, daß, wie schon erwähnt, mehrere Thermostaten Verwendung finden, von denen jeder einzelne auf eine andere Einschalttemperatur eingestellt wird. Wenn z. B. drei Thermostaten vorhanden sind, können die Ein- bzw. Ausschalttemperaturen 58 bis 85° C, 65 bis 850C und 75 bis 85° C betragen. Falls nur ein einziger Thermostat benutzt wird, wird dieser so ausgebildet, daß er bei den verschiedenen Temperaturen mehr oder weniger Elementegruppen zu- bzw. abschaltet. The switching on of the groups mentioned in the manner described can be achieved in that, as already mentioned, several thermostats are used, each of which is set to a different switch-on temperature. If z. B. three thermostats are available, the switch-on and switch-off temperatures can be 58 to 85 ° C, 65 to 85 0 C and 75 to 85 ° C. If only a single thermostat is used, it is designed in such a way that it switches on or off more or less groups of elements at different temperatures.
Die Einschaltung der Thermostaten bei verschiedenen Temperaturen beseitigt den Nachteil der Einschaltung der gesamten Kapazität; denn die Temperatur des Wassers in einem Behälter, dem man während der Tageszeit nur wenig oder gar kein Wasser entnommen hat, wird z. B. nur bis unter die Einschalttemperatur des ersten Thennostaten gefallen sein. Ein derartiger Behälter benötigt dann nur ein Drittel des Einschaltstromes. Da nach dem Einschalten dieses ersten Thermostaten die Temperatur steigt, kommen die durch die anderen Thermostaten gesteuerten Heizelemente nicht zur Einschaltung. Die höchste Temperatur wird demnacherst später in der Nacht erreicht, wodurch ein weiterer Vorteil erzielt wird.Switching on the thermostats at different temperatures eliminates the Disadvantage of switching on the entire capacity; because the temperature of the water in a container from which you have taken little or no water during the daytime, z. B. only to under the Switch-on temperature of the first thennostat has fallen. Such a container is needed then only a third of the inrush current. Since the temperature rises after switching on this first thermostat, the heating elements controlled by the other thermostats do not switch on. The highest temperature is therefore only reached later in the night, which means another benefit is achieved.
Falls weniger Wasser übriggeblieben ist, wird dessen Temperatur im allgemeinen niedriger sein j sie braucht jedoch nicht unter der Einschalttemperatur des zweiten Thermostaten zu liegen. Ist der Behälter, z. B. wie der in- Fig·. 1 gezeigte Behälter, mit einem durch den Heizstrom gesteuerten Kaltwasserventil "Ip ausgerüstet, so wird in diesem Falle das .einströmende Kaltwasser eine solche Temperatursenkung bewirken, daß auch der zweite, unter Umständen auch der dritte Thermostat nach einiger Zeit zur Einschaltung kommt.If there is less water left, its temperature will generally be However, it does not need to be lower than the switch-on temperature of the second thermostat to lie. If the container, e.g. B. like the in Fig. 1 shown container, with a equipped by the heating current controlled cold water valve "Ip, so in this case the inflowing cold water one such Lowering the temperature also causes the second, possibly also the third Thermostat comes on after a while.
In den Fig. .2, 3-, 4 und 5 sind beispielsweise drei Fälle des Temperaturverlaufes und der Netzbelästung für einen 250-l-Behälter mit drei Thermostaten gezeigt, deren Einschalttemperaturen verschieden eingestellt sind. In Fig. 2 sind vollkommen gefüllte Behaltet: vorausgesetzt. Während der Tageszeit ist also kein Wasser entnommen worden. In Fig. 3 ist angenommen, daß aus dem Behalter 125 1 verbraucht sind, während in Fig. 4 170 1 als Verbrauch angenommen sind. Fig. 5 läßt erkennen, wie die Netzbelastung für drei Behälter mit je 250 1 Fassungsvermögen verläuft, die mit 250, 125 und 80 1 Wasser gefüllt sind.In Figs. 2, 3, 4 and 5, for example three cases of the temperature profile and the network load for a 250 l container shown with three thermostats, their switch-on temperatures are set differently. In Fig. 2 are completely filled containers: provided. During the daytime so no water has been withdrawn. In Fig. 3 it is assumed that from the container 125 1 are consumed, while in Fig. 4 170 1 are assumed as consumption. Fig. 5 shows how the network load runs for three containers with a capacity of 250 l each, which are filled with 250, 125 and 80 liters of water.
In allen diesen Figuren sind für einen 350-l-Behälter mit drei unter sich gleich eingestellten Thermostaten die gleichen Größen mit punktierten Linien angegeben.In all of these figures are for a 350-liter container with three among themselves set the same Thermostats the same sizes indicated with dotted lines.
Fig. 2. Beim Anfang der Niedertarifzeit ist der Thermostat 75 bis 850 C eingeschaltet. Bis zur Ausschaltung muß ungefähr 2 Stunden 33 Minuten hindurch Wärme zugeführt werden. Bei einem Behälter der bekannten Art wird 51 Minuten hindurch eine dreimal so große Kapazität eingeschaltet.Fig. 2. At the beginning of the low tariff period, the thermostat is switched on from 75 to 85 ° C. Heat must be applied for approximately 2 hours 33 minutes before it can be switched off. In a container of the known type, a capacity three times as large is switched on for 51 minutes.
Fig. 3. Beim Anfang der Niedertarif zeit ist der zur Hälfte gefüllte Behälter bis auf 720 C abgekühlt, der erste Thermostat ist also eingeschaltet.Fig. 3. At the beginning of the low tariff time, the half-filled container has cooled down to 72 0 C, so the first thermostat is switched on.
Gleichzeitig fließt also kaltes Wasser zu. Nach Verlauf von 36 Minuten ist die Wassertemperatur trotz Anheizung durch nur eine Elementegruppe auf 65° C gesunken. Nun wird der zweite Thermostat eingeschaltet, wodurch die Strombelastung sich verdoppelt. Nach Verlauf von 2 Stunden 48 Minuten ist der Behälter voll und die Temperatur auf 6o° C gesunken. Der dritte Thermostat kommt daher nicht mehr zur Einschaltung, da nun kein kaltes Wasser mehr zufließt und die Temperatur steigen muß.Cold water flows in at the same time. After 36 minutes the water temperature is up dropped to 65 ° C despite heating by only one element group. so the second thermostat is switched on, which doubles the current load. After 2 hours and 48 minutes, the container is full and the temperature is up 60 ° C down. The third thermostat is therefore no longer switched on, since no more cold water flows in and the temperature has to rise.
Nach Verlauf von 7 Stunden hat der ganze Behälter die erforderliche Temperatur.After 7 hours, the entire container has reached the required temperature.
Bei den bekannten Verfahren wird um 11 Uhr die dreifache Kapazität eingeschaltet,With the known methods, three times the capacity is switched on at 11 a.m.,
und der Behälter hat schon nach 3 Stunden 54 Minuten die erforderliche Temperatur erreicht. and the container has reached the required temperature after just 3 hours 54 minutes.
Fig. 4. Zum Anfang der Niedertarifzeit ist die Temperatur der noch in dem Behälter vorhandenen 80 1 Wasser auf 671^0 C gesunken. Der erste Thermostat ist eingeschaltet, und durch Kaltwasserzufuhr erfolgt nach 12 Minuten die Einschaltung des zweiten Thermostaten und nach 2 Stunden 39 Minuten die Einschaltung des dritten Thermostaten. Die volle Kapazität kommt also erst nachFig. 4. At the beginning of the low tariff period, the temperature of the 80 liters of water still in the container has dropped to 67 1 ^ 0 C. The first thermostat is switched on and the cold water supply switches on the second thermostat after 12 minutes and the third thermostat after 2 hours 39 minutes. The full capacity comes afterwards
2 Stunden 51 Minuten zur Wirkung. Nach2 hours 51 minutes to take effect. To
3 Stunden 48 Minuten ist der Behälter voll; es wird fast bis zum Ende der Niedertarifzeit angeheizt. Bei Einschaltung der gesamten Kapazität von Anfang an ist die Heizung 2 Stunden 54 Minuten vor dem Ende der Niedertarifzeit schon vollendet.The container is full for 3 hours 48 minutes; it will be almost until the end of the low tariff period fueled. When the entire capacity is switched on from the start, the heating is on Completed 2 hours 54 minutes before the end of the low tariff period.
so Fig. 5. In dieser Figur sind die Belastungen der drei erwähnten Beispiele, welche der Praxis entnommen sind, zusammengestellt, und zwar sowohl für Behälter der bekannten Art als auch für die Behälter, die mit nachso Fig. 5. In this figure are the loads of the three examples mentioned, which are taken from practice, both for containers of the known type as well as for the containers that come with after
*5 der Erfindung eingestellten Thermostaten ausgerüstet sind.* 5 thermostats set according to the invention are equipped.
Es ist klar zu erkennen, daß die Belastung mehr über die Nacht verteilt und die Belastungsspitzen erniedrigt werden.It can be clearly seen that the stress spread more over the night and the stress peaks to be humiliated.
Claims (2)
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