DE640860C - Elektrisch aufgeheizte Zentralheizungsanlage - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 632 339 hat eine elektrisch aufgeheizte Zentralheizungsanlage für intermittierende Stromaufnahme zum Ausgleich der Belastungskurve von Elektrizitätswerken zum Gegenstand, bei welcher der Vorlauf während der Stromentnahmezeit von einem elektrischen Durchlauferhitzer gespeist und der Wärmebedarf während der Stromsperre ausschließlich durch einen während der Stromentnahmezeit aufgeladenen Speicher gedeckt wird. Im Hauptpatent ist angegeben, daß die Aufladung des Speichers nur so weit getrieben wird, daß mit Beendigung der Stromentnahmezeit, d. h. mit beginnender Entleerung des Speichers, kein wärmeres Wasser in den Vorlauf gelangt, als es in der vorangegangenen Stromentnahmezeit vom Durchlauferhitzer geliefert wurde. Dies kann

.beispielsweise dadurch geschehen, daß man die Stromentnahme des Speichers unterbricht, sobald sein Inhalt die Temperatur de"s den Durchlauferhitzer verlassenden Wassers erreicht hat.

Die Menge des während der Stromsperrzeit vom Speicher abgehenden und in. diesen wieder zurückfließenden Wassers ist nun bei Schwerkraftumlauf abhängig von der Temperatur, auf welche das Wasser in der vorangegangenen Stromentnahmezeit aufgewärmt wurde. Da der Inhalt des Speichers so bemessen ist, daß er während der Stromsperrzeit bei der höchsten Vorlauftemperatur von 90 ° einmal umläuft, so wird während der Stromsperrzeit nur etwa ²J₃ des Speicherinhalts in den Vorlauf gelangen, wenn seine Temperatur beispielsweise nur 60 ° beträgt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, auch nur etwa die beiden oberen Drittel des Speicherinhalts auf 60 ° bzw. auf die Betriebstemperatur des Durchlauferhitzers aufzuheizen. Wird nämlich für eine Stromsperrzeit mehr Wärme bereitgestellt, als während ihrer Dauer aus dem Speicher in den Vorlauf gelangt, so kann es vorkommen, daß die Betriebstemperatur des Durchlauferhitzers während der folgenden Stromentnahmezeit unter der Temperatur des noch . aus der vorangegangenen Speicheraufladung übriggebliebenen Wassers liegt, daß also während der nächsten Sperrzeit wärmeres Wasser in den Vorlauf gelangt, als zur Einhaltung der Raumtemperatur während der Stromsperre erforderlich ist, was eine vorübergehende Überheizung der Räume zur Folge hätte, die beim elektrischen Betrieb schon aus wirtschaftlichen Gründen tunlichst zu vermeiden ist.

Um dem Rechnung zu tragen, wird gemäß der Erfindung ein Speicher verwendet, dessen elektrischer Heizkörper in mehrere, beispielsweise drei getrennt schaltbare Einheiten

unterteilt ist, deren eine sich in der oberen Region des Speichers befindet, während die zweite etwa in der Mitte und die dritte in der Nähe des Bodens untergebracht sind. Wird beispielsweise bei mildem Wetter während der Stromentnahmezeit nur mit 35° geheizt so wird nur die .obere Region des Speichers mittels des oberen Heizkörpers auf 35 ° aufgeladen, während bei gewöhnlicher Kälte auch der mittlere Heizkörper eingeschaltet wird, um ²J₃ des Speicherinhalts auf beispielsweise 6o° zu bringen. Nur bei dem größten Wärmebedarf des Hauses, also bei einer Vorlauftemperatur von etwa 90⁰, werden alle drei Heizkörper eingeschaltet, da in diesem Fall der gesamte Speicherinhalt während der Stromsperrzeit in den Vorlauf gelangt.

Heißwasserspeicher mit zwei in verschiedenen Höhenlagen untergebrachten elektrisehen Heizkörpern, welche den Zweck haben, den oberen Teil stärker aufzuwärmen als den unteren, sind an sich bekannt und daher nicht Gegenstand der Erfindung, die sich lediglich auf die Verwendung dieser bekannten Speieher in Verbindung mit einer Heizanlage gemäß dem Hauptpatent erstreckt und an Hand der Zeichnung näher erläutert sei, die jedoch nur ein Ausführungsbeispiel vieler Möglichkeiten erkennen läßt und in der die Bezugszeichen denen des Hauptpatentes entsprechend gewählt sind.

Von dem wasserseitigen Teil der Anlage ist lediglich der Speicher 7 dargestellt, der für die Zwecke der Erfindung am besten von stehender Bauart gewählt ist. Die Heizkörper des Speichers 7 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in drei getrennte Einheiten 9°, g¹', g^c unterteilt, welche von den entsprechenden Schützen 25", 25*, 25^C getrennt ein,- und ausschaltbar sind und in drei verschiedenen Höhenlagen des Speichers untergebracht sind, wobei der dritte Heizkörper sich am Boden des Behälters 7 befindet. Arbeitet während der Stromentnahmezeit der Durchlauferhitzer beispielsweise nur mit einer Wassertemperatur von 35°, so wird nur das obere Drittel des Speichers 7 mittels des Heizkörpers g^a auf 35 ° erwärmt und während der folgenden Stromsperrzeit in den Vorlauf gelangen, da ja in diesem Fall die Umlaufgeschwindigkeit nur gering ist. Wird dagegen während der Stromentnahmezeit mit einer mittleren Wassertemperatur von 60 ° . geheizt, so werden mittels der Heizkörper g^a, 9* die beiden oberen. Drittel des Speichers auf 60 ° erwärmt und während der folgenden Stromsperrzeit in den Vorlauf gelangen. Nur bei dem größten Wärmebedarf des Hauses, für weichen die Bereitstellung von Wasser der höchsten Temperatur von beispielsweise erforderlich sein möge, werden während der Aufladezeit alle drei Heizkörper g^a, g^b, g^c eingeschaltet, um den gesamten Speicherinhalt aufzuheizen, welcher so bemessen ist, daß er bei der Wassertemperatur von 90 ° innerhalb der gegebenen Stromsperrzeit einmal in den Vorlauf gelangt.

Im Hauptpatent ist weiterhin gezeigt, wie man mittels einer "Differentialschaltung von Widerstandsthermometern, deren eines sich im Durchlauferhitzer und deren anderes sich im Speicher befindet, die Wassertemperatur des Speichers auf jene des Durchlauferhitzers beschränkt. In Anwendung auf den vorliegenden Fall wird für jeden elektrischen Heizkörper ein besonderes Widerstandsthermometer im Speicher vorgesehen, wie es die Zeichnung bei io^a, io^ft, io^c erkennen läßt. Je nachdem, ob nur der Heizkörper g^a, die Heizkörper g^a und g^b oder g^a, g^b und g^c in Betrieb sind, wird dann entweder das Thermometer io° oder io^& oder io^c in die Brücke 12, 13, 11, 17, 32, 14, 22, 26, 23 über den Leiter 27 angeschlossen, an welchen alle drei Thermometer mit einer ihrer Klemmen angeschlossen sind. Die Umschaltung von einem Thermometer oder Temperaturfühler auf den anderen kann durch je einen Ruhe- und Arbeitskontakt in den Schützen 25* und 25^C erfolgen, indem der Temperaturfühler io^a mittels der Leitung 28° an dem Ruhekontakt 52⁶ des Schützes 25* und der Temperaturfühler ι o⁶ mittels der Leitung 28* an dem Arbeitskontakt 51* des gleichen Scfiützes liegt. Der Arbeitskontakt Si⁶ liegt mit dem Ruhekontakt 52^C des dritten Schützes 25^ in Reihe, an dessen Arbeitskontakt Si^c der dritte Temperaturfühler io^c mittels der Leitung 28^C liegt. Die Abgangsklemmen der Ruhekontakte 52*, 52^C und die Abgangsklemme des Arbeitskontaktes 51⁶ liegen mittels der Leitungen 14* und I4^C an der gemeinsamen Leitung 14, welche zu dem im Durchlauferhitzer liegenden Temperaturfühler 11 führt. Wenn nur der obere elektrische Heizkörper g" durch Schließen des Schützes 25** eingeschaltet ist, liegt nur der obere Temperaturfühler io^a mittels der Leitung 28^a, 52*, 14*, 14 mit dem Temperaturfühler 11 in Reihe. Sobald jedoch das zweite Schütz 25* schließt, wird der Stromkreis des Temperaturfühlers io° durch den Ruhekontakt 52* unterbrochen, dafür aber der Temperaturfühler io⁶ über die Leitung 28* durch den Arbeitskontakt 51⁶, Ruhekontakt 52^C und Leitungen I4^C, 14 in die Brücke geschaltet. Sobald auch das dritte Schütz 25^C für den Heizkörper g^c anspricht, wird der Stromkreis des Temperaturfühlers ιo* durch den Ruhekontakt 52° unterbrochen und der Temperaturfühler io^c über 28^C und den Arbeitskontakt 5i^c an die Leitungen i4^c, 14 angeschlossen.

Die Haltespulen 24°, 24^s und 24^C der drei Schütze liegen einerseits über die Schalter 50°, 50*, 5o^c und anderseits über den Kontakt 230 des Differentialrelais 23 am Netz 6, indem die Leitungen 39°, 39Λ 39« zu der zum Kontakt 230 führenden Leitung 39 zusammengefaßt sind. Bei Stromlosigkeit oder Stromfluß in der einen Richtung im Relais 23 ist der Kontakt 230 geöffnet. Dieser Fall entspricht dem Zustand der erreichten Endtemperatur im Speicher 7. Tritt jedoch ein Stromfluß im Relais 23 in der anderen Richtung auf, so wird der Kontakt 230 geschlossen, und es werden ebenso viele Schützen 25«, 25⁶, 25^C ansprechen, als Schalter 50«, 50⁶, 5o^c geschlossen sind.

Ferner ist es zweckmäßig, die Schalter 50°, 50*, 5o^c in Abhängigkeit von der Stellung der Schützen des Durchlauferhitzers zu steuern.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß diese Schalter als Arbeitskontakte in den Schützen 29°, 29^s, 29^C der gleichfalls in drei Einheiten unterteilten Heizkörper des Durchlauferhitzers ausgebildet sind, wie es der rechte Teil der Zeichnung darstellt. Wenn der Wärmebedarf des Hauses so gering ist, daß er mit einer Vorlauftemperatur von beispielsweise 30° gedeckt werden kann, so wird auch einer der drei Heizkörper des Durchlauferhitzers allein .in der Lage sein, den Wärmebedarf zu decken, und man wird in diesem Fall auch nur einen der drei Heizkörper in Betrieb nehmen, um die Stromstöße, die bei intermittierendem Ansprechen eines selbsttätigen Lufttemperaturreglers auftreten, sowohl ihrer Zahl als auch ihrer Größe nach möglichst zu beschränken und auch die Temperatur des vorlaufenden Wassers und damit die Raumtemperatur möglichst wenig schwanken zu lassen. In diesem Fall wird dann auch nur der Kontakt 50^a im Stromkreis der Haltespule 24" für das Schütz 25« des Speicherheizkörpers g" eingeschaltet und damit der aufgeheizte Speicherinhalt auf ein Drittel beschränkt. Sind dagegen zur Deckung des häuslichen Wärmebedarfes während der Stromentnahmezeit zwei Heizkörper des Durchlauferhitzers in Betrieb, so wird auch der Schalter 50⁶ selbsttätig geschlossen und der aufzuheizende Speicherinhalt auf zwei Drittel erhöht.

Um schließlich die Zahl der jeweils eingeschalteten Schützen 29^s, 29*, 29« und 25^s, 25*, 25^C vollkommen selbsttätig dem jeweiligen Wärmebedarf anzupassen, findet vorteilhaft die im rechten Teil der Zeichnung dargestellte Schaltung Verwendung. In dieser wird die Haltespule 34° des Durchlauferhitzerschützes 29°, welches den Schalter 50« für das Schütz des oberen Speicherheizkörpers 9° steuern möge, über ein Kontaktthermometer o. dgl. 18 erfegt, welches in einem der zu beheizenden ■ Räume untergebracht und derart' eingestellt ist, daß bei Erreichen der gewünschten Raumtemperatur von beispielsweise 20° sein Kontakt schließt und damit die Schützen 29° und 25^s einfallen läßt. Die Haltespulen 34* und 34^C der Durchlauferhitzerschützen 29^ und 29^ sind hingegen über Kontaktthermometer i8o⁶ bzw. i8o^c geführt, welche sich außerhalb des Gebäudes im Freien befinden und deren eines, i8o^&, seinen Kontakt bei beispielsweise o° schließen möge, während das andere, i8o^c, beispielsweise erst bei —io° anspricht. Bis zu einer Außentemperatur von o° wird daher durch den Raumregler 18 immer nur einer der Heizkörper 29° und 25⁰ eingeschaltet sein, deren Anschlußwerte so bemessen sind, daß sie den Wärmebedarf des Hauses bei dauernder Einschaltung gerade zu decken vermögen, wenn die Außentemperatur o° beträgt. Liegt die Außentemperatur höher, so werden die Schützen 29" und 25" während der Stromentnahmezeit unter Wirkung des Raumreglers 18 periodisch ein- und ausschalten. Sinkt dagegen die Außentemperatur auf o°, so spricht das Kontaktthermometer 180* an und legt damit die Schützen 29* und 25* dauernd an das Netz 6. Die Gleichhaltung der Raumtemperatur erfolgt dann ebenfalls nur durch periodisches Ein- und Ausschalten des Schützes 29° unter Wirkung des Raumreglers 18, so daß die Schaltstöße unter Wirkung des "Reglers 18 trotz der erhöhten Gesamtstromaufnahme nicht größer sind als zuvor. In gleicher Weise wird auch das dritte Schütz 29^C unter Wirkung des Kontaktthermometers i8o^c zur Deckung der gleichbleibenden Grundbelastung einfallen, sobald die Außentemperatur auf —io° gesunken ist.

Es sei hier noch bemerkt, daß der Wärmebedarf eines Hauses nicht allein abhängig ist von der Außentemperatur, sondern z. B. auch von den Windverhältnissen, wie z. B. Windstärke und Windrichtung. Diesen zusatzliehen Faktoren wird aber durch die Wirkung des Raumreglers 18 Rechnung getragen, der bei stärkerem Wind weniger oft ausschalten wird als bei Windstille. Der Anschlußwert der von dem Kontaktthermometer 18 über die Schütze 29", 25^s gesteuerten Heizkörper muß nur so bemessen sein, daß er diesen veränderlichen Faktoren des Wärmebedarfes gerecht wird. Es kann zweckmäßig sein, die in Abhängigkeit von dem Kontaktthermometer 18 gesteuerten Heizkörper zu diesem Zweck in verschiedene einzeln zu- und abschaltbare Einheiten zu unterteilen.

Wenn man verhindern will, daß das im Speicher 7 erwärmte Wasser nach Erreichen der Betriebstemperatur des Durchlauferhitzers und nach dessen vorübergehender Ausschal-

tung während der Stromentnahmezeit in den Vorlauf gelangt, wird man in den Kreislauf des Speichers 7 ein Ventil, einen Schieber, eine Klappe o. dgl. 8 einbauen, welche, wie im Hauptpatent angegeben, elektromagnetisch oder auch elektromotorisch gesteuert sein können und den Speicherkreislauf während der Stromentnahmezeit absperren, um den Vorlauf aus dem Speicher erst freizugeben, wenn das Netz 6 nach Ansprechen der Sperruhr 30 stromlos geworden ist.

Man kann mit einem einzigen Kontaktthermometer 18 innerhalb der zu beheizenden Räume auskommen, um in allen Räumen die gleiche Temperatur oder ein gleichbleibendes Temperaturverhältnis aufrechtzuerhalten, sofern die Heizkörperventile einmal eingestellt sind und in ihrer Einstellung so lange nicht verändert werden, als man die Temperatur

ao in dem betreffenden Raum nicht zu ändern wünscht.

Claims (4)

1. Patentansprüche:·

   i. Elektrisch aufgeheizte Zentralheizungsanlage mit Durchlaufkessel und Speicher für intermittierende Stromaufnahme zum Ausgleich der Belastungskurve von Elektrizitätswerken nach Patent 632 339, bei welcher der Speicher mit eigenem elektrischen Heizkörper ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Heizkörper des Speichers in mehrere, beispielsweise in drei in verschiedenen Höhenlagen des Speichers liegende Einheiten (g^a, g^b, g^c) unterteilt ist, welche in Abhängigkeit von der verlangten Vorlauftemperatur nacheinander von oben beginnend eingeschaltet werden können.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem elektrischen Heizkörper (g^a, g^b, g^c) in gleicher Höhenlage ein Widerstandsthermometer (ΐο^α, ίο⁶, io^c) zugeordnet ist und daß jeweils nur das Thermometer mit dem entsprechenden Widerstandsthermometer (11) des Durchlauferhitzers zu einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet ist, welches zu dem tiefsten jeweilig eingeschalteten Heizkörper des Speichers gehört, indem beispielsweise bei Anordnung von drei Heizkörpern und drei Thermometern der Stromkreis des oberen Thermometers (io^a) über den Ruhekontakt (52⁶) des mittleren Speicherheizstromschützes zu dem Thermometer (11) geführt ist, dagegen das mittlere Thermometer (io^&) über den Arbeitskontakt (51*) des mittleren Schützes und Ruhekontakt (52^C) des unteren Schützes und das untere Thermometer (io^c) über den Arbeitskontakt (5i^c) des unteren Schützes.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Unterbrechungskontakte (50^s, so^&, 5o^c) im Kreis der Haltespulen (24^a, 24^s, 24«) der Schützen (25°, ² 5 ⁶> 25^c) für die Heizkörper (9°, g^b, g^c) des Speichers (7), welche derart in Abhängigkeit von der Stellung der den Heizkörpern des Durchlauferhitzers zugeordneten Schützen (29^s, 29*, 29*) stehen, daß im Durchlauferhitzer und im Speicher jeweils die gleiche Anzahl von Heizkörpern ein- bzw. ausgeschaltet ist.
4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltespule (34°) des Durchlauferhitzerschützes (29"), dessen Arbeitskontakt (50°) die Erregung des dem oberen Speicherheizkörper (g^a) zugeordneten Schützes (25°) steuert, mit einem Kontaktthermometer ο. dgl. (18) in Reihe liegt, welches in einem der zu beheizenden Räume untergebracht ist, während im Stromkreis der Haltespulen (34*, 34Ό der übrigen Durchlauferhitzerschütze (29*, 29^C) Kontaktthermometer ο. dgl. (ΐ8ο^δ, i8o^c) liegen, die der Außentemperatur ausgesetzt sind und zweckmäßigerweise auf verschiedene Temperaturen ansprechen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen