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System zur Steuerung der Temperatur einer Anzahl abgeschlossener Räume
Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizungssystem, bei dem erhitzte Luft in eine
Anzahl abgeschlossener Räume gedrückt wird, und insbesondere auf ein automatssches
System, bei dem eine Mehrzahl von Thermostaten Verwendung findet, von denen je einer
in einem der Räume angebracht ist und die so angeordnet sind, daß einer oder mehrere
dieser Räume nach Wunsch eine tiefere Temperatur haben kann und automatisch auf
einer solchen niedrigeren Temperatur gehalten werden kann, unabhängig von der Temperatur
in einem wärmeren von der gleichen Wärmequelle gespeisten Raum.
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Für das Heizen von Eisenbahnwagen und anderen Gruppen von abgeschlossenen
Räumen besteht oft der Wunsch, in einem Raum odler Abteil eine niedrigere Temperatur
zu haben, als es die Insassen eines anderen Abteils wünschen. Der Einfachheit halber
wird hier der Ausdruck Raum für einet einzelnen Raum oder auch für eine Mehrzahl
miteinan, der kommunizierender Räume, die aber in ihrer Gesamtheit für sich wieder
einen abgeschlossenen Raum bilden, gebraucht. In jedem dieser Räume befindet sich
ein Thermostat, wobei die Gesamtheit dieser Thermostaten nach der Erfindung so geschaltet
ist, dal3 das Heizmedium nicht eher wieder in die Heizvorrichtung gelangt, als die
Temperatur in allen diesen Räumen unter einen vorbestimmten, Wert gefallen ist.
Mit anderen Worten, das- Heizmedium
gelangt so lange nicht in die
gemeinsame Heizvorrichtung für alle Räume, als die Temperatur in irgendeinem der
Räume auf oder oberhalb dieser vorbestimmten Temperatur ist. Das gibt den Insassen
der verschiedenem Räume die Möglichkeit, nach Wunsch, beispielsweise durch Öffnen
eines Fensters oder durch einen Ventilator, eine niedrigere Temperatur in ihren
Räumen zu halten-Zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören: ein neues verbessertes
Heizungssystem mit einer Anzahl von Thermostaten, die so angeordnet sind, daß der
Stromfluß in einem oder mehreren von ihnen, nicht aber in allen gleichzeitig unterbrochen
sein kann, ohne das Heizmedium anzuschalten. Die Thermostaten, von denen in jedem
Raum einer angeordnet ist, sind erfindungsgemäß so geschaltet, daß der Zustrom des
Heizmediums nicht abgestellt wird, wenn in irgendeinem ,der Räume die durch den
Thermostaten vorbestimmte Temperatur herrscht. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung soll ferner ein selbsttätiges Heizungssystem geschaffen werden reit
je einem Thermostaten in jedem der verschiedenen Räume, bei welchem einer der genannten
Räume (der wärmste der Gruppe) als Steuerraum verwendet werden kann, wobei dessen
Thermostat selbsttätig das An- und- Abstellen des Heizmediums für ein Heizaggregat,
das alle Räume mit Wärme versorgt, selbst dann vornimmt, wenn der Stromzufluß durch
alle übrigen Thermostaten unterbrochen bleibt. Ferner wird ein die Heizmittelzufuhr
beeinflussendes Relaisventil geschaffen, zu dem eine Mehrzahl parallel zueinander
geschalteter Thermostaten im Nebenschluß liegen, so daß alle Thermostaten offen;
sein müssen, bevor das Relaisventil. betätigt wird. Die Erfindung ist nachstehend
im einzelnen erläutert und in einer Ausführungsform in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. i ist ein senkrechter Längsteilschnitt durch einen Eisenbahnwagen
oder durch eine andere Gruppe von `Räumen mit einem Heizungssystem nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schaltbild der elektrischen Stromkreise mit einer schematischen Darstellung
der Teile. Bei dem dargestellten Beispiel, das nur zur Erläuterung dient, wird die
Erfindung angewandt für eine Anzahl von Räumen i, 2, 3, 4 und 5 (selbstvers:tändlich
kann jede kleinere oder größere Anzahl von Räumen Bach Wunsch Verwendung finden.)
in einem Eisenbahnwagen 6 mit dem Boden 7, den beiden Endwänden 8 und dem Dach g.
jeder dieser Räume oder Gruppe von Räumen oder Abteilen besitzt einen Thermostaten.
Doch sind einfachheitshalber nur drei solcher Thermostaten beschrieben und auf dem
Schaltbild gezeigt. Diese Thermostaten 1o, i i und 12 sind an irgendeiner geeigneten
Stelle im Raum angebracht. Ihre prinzipielle Schaltung geht aus dem Schaltbild hervor.
Die Räume selbst sind voneinander durch Wände 13 getrennt. Zwischen den Decken der
Räume und dem Dach des Wagens ist längs des Wagens ein Heißluftkanal 14 angeordnet.
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Nahe einem Ende in dem oberen Teil des Wagens befinden sich eine Anzahl
Öffnungen 15, die einstellbar sind und den Eintritt von Luft aus dem Innern des
Wagens in den Raum 16 gestatten. Von da geht die Luft durch das Luftfilter 17 zu
dem Ventilator 18. Wenn der Ventilator in Tätigkeit ist, wird die Luft über den
Wärmeaustauscher i9 und den Luftkanal 14 entlang gedrückt und tritt von hier durch
die Roste, Luftklappen oder Öffnungen 20 im Boden des Luftkanals an den Decken in
die Räume ein. Ein Dampfventil 21 dient dazu, den Eintritt von Dampf ,in die Windungen
des Wärmeaustauschers i9 zu steuern. Dieses Ventil wird durch eine Feder offen gehalten,
jedoch geschlossen, sobald das Relais des Ventils von Strom durchflossen wird, wie
weiter unten näher auseinandergesetzt wird. An einer geeigneten Stelle außerhalb
des Wagens ist ein Außenthermostat 22 angebracht;, der in der vorliegenden Anordnung
so eingestellt ist, daß er bei 8° C den Kontakt schließt. jede andere geeignete
Temperatureinstellung kann für diesen Thermostaten gewählt werden.
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In dem Schaltbild in Fig. 2 sind die positive Zuleitung 23 und die
negative Zuleitung 24 mit irgendeiner geeigneten Batterie zur Stromlieferung für
den Wagen verbunden.. Wie man aus dem oberen Teil der Fig. 2 siehst, .ist der Ventilator
18 zwischen den Zuleitungen 23 und 24 mit Hilfe der Leitungen 25, 26 und 27 eingeschaltet.
Der Draht 26 ist mit dein einen Ende mit den festen Kontakten eines Ventilatorschalters
28 verbunden, und der Draht 27 stellt eine Verbindung her zwischen der Zuleitung
24 und dem anderen Kontakt des Ventilatorschalters. Der Kontakt 28 wird durch eine
Feder 29 geschlossen und geöffnet, wenn die Solenoi.dspule 30 von Strom durchflossen
wird. Das Öffnen und Schließen des Schalters 28 steuert das Anhalten und Anlaufen
des Ventilators.
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Die Soleno.idspule 3o des Ventilatorschalters ist mit ihrem einen
Ende über die Leitung 31 mit der Zuleitung 23 und mit ihrem anderen Ende über die
Leitung 32 mit dem anderen Kontakt dies Außenthermostaten 22 verbunden. Der obere
Kontakt des Thermostaten 22 ist mit der Zuleitung 24 über die Leitung 33, Schalter
34 und Leitung 35 über einen geeigneten Widerstand 36 verbunden. Der Außenthermostat
ist bei dem vorliegenden Beispiel so eingestellt, daß der Kontakt schließt, wenn
die Außentemperatur 8° C erreicht. Der Kontakt öffnet sich, wenn die Temperatur
unter diesen Wert fällt. Man erkennt hieraus, daß dann, wenn die Außentemperatur
unter 8° C liegt (angenommen der Schalter 34 ist geschlossen), die Solenoidspule
3o nicht von Strom durchflossen wird, so daß der Schalter 28 durch die Feder 29
geschlossen wird. Hierdurch gerät der Ventilator in Tätigkeit und treibt Luft durch
die Heizvorrichtung hindurch in alle Räume. Beträgt die Außentemperatur 8° C oder
mehr, so erhält die Solenoidspule Strom, der Schalter 28 öffnet sich und. der Ventilator
bleibt stehen, d. h. ganz allgemein, daß der Ventilator immer dann in Tätigkeit
ist, wenn die Außentemperatur unter 8° C sinkt.
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Im folgenden wird die Schaltung und Wirkungsweise der Raumthermostaten
und des Dampfventils auseinandergesetzt. Ein. Ventilrelais 37 dient dazu, das Dampfventil
21 zu öffnen und zu schließen unter
dien Einfluß der Raumthermostaten
io, ii und 12. Dieses \"entilrelais ist beispielsweise als Solenoidrelais ausgebildet.
Es besitzt eine Spule 38, ein Zwischenstück 39, welches ein paar überbrückungsglie(ler
4o und 41 trägt. Das Zwischenstück 39 wird normalerweise durch eine Feder 42 aufwärts
gezogen und nach unten bewegt, wenn die Spule 38 von Strom durchflossen wird. Wenn
die Spule keinen Strom erhält, bewegt sich das Zwisclieastück 39 nach oben, so daß
(las Cberbriickungsglied 41 die Kontakte 43 und 44 überbrückt und den Kreis schließt
von der Zuleitung 23, Leitung 45, Kontakt 43, Überbrückungsglied 4r. Kontakt .11,
Leitung 46, Solenoidspule 47. Leitung 48 und Zuleitung 24. Hierdurch wird das Dampfventil
21 geschlossen und die Dampfzuführung zur Heizvorrichtung i9 gesperrt. Das Dampfventil
besitzt eine Feder 49, die es öffnet, wenn die Spule 47 nicht von Strom durchflossea
wird. 'Man sieht, daß das Dampfventil 21 durch Federkraft geöffnet und bei Stromfluß
geschlossen wird.
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Die Ventilrela.isspule 38 liegt in dem Stromkreis von der Zuführung
23 über die Leitung 5o, Widerstand 51, Leitung 52, Spule 38, Leitung 53, Widerstand
54 und Strornzufiihrung 24. Jeder der Raumthermostaten i o, i i und 12 Besitzt einen
oberen Kontakt und einen unteren Kontakt mit einem Zuführungsdralit und einem inneren
Stromweg in dem Thermometer, so daß dann, wenn die Temperatur hoch genug ist, (laß
die Quecksilbersäule beide Kontakte berührt, ein Strom fließen, kann, während dann,
wenn (las Quecksilber tiefer steht als der obere Kontakt, der Kreis unterbrochen
ist und, kein Strom fließt. Es ist wichtig zu bemerken, daß, wie Fig. 2 zeigt, die
Raumthermostaten miteinander parallel geschaltet sind und im Nebenschluß liegen
zu dem \'elitilrelais, so daß alle Thermostaten geöffnet sein müssen, wenn (las
Ventilrelais Strom bekommen soll, so daß der Stromweg über die Solenoidspule 47
geöffnet wirrt, damit die Feder 49 das Dampfventil öffnen kann, während. das I)atnl)fventil
geschlossen wird, wenn tiur einer d-er Thermostaten geschlossen ist. Dieser Nebens.chlußkreis
führt von der Leitung 52 auf der einen S:it,# der Ventilrelais,spule 38 über die
Leitungen 55 und 56, von denen die letztere mit den olleren Kontakten der Thermostaten
verbunden ist, während die unteren Korntakte zu den Leitungen 57 und 58 zurück zur
Leitung 53 auf der and"°ren Seite der lZelaissliule 38 fuhren. Die Leitung 53 ist
mit vier Zuleitung 24 verbunden, um den Nebenzu zu vervollständigen. Man sieht hieraus,
daß, wenn irgendeiner der Raumthermostaten geschlossen ist. Strom über den Nebenschlußkreis
fließt und die \"entilrelaiss1iule 38 stromlos wird, so daß die Feder 42 den Schalter
41 schließen kann, so daß die Dampfventilspule 47 Strom bekommt und das Dampfventil
geschlossen hält. Hierdurch wird verhindert, claß (las Heizmedium in den Wärmeaustauscher
ic gelangt.
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:\us den obenstchenden :\usführungen sieht man aber auch, (iaß, wenn
alle Raumthermostaten offen sind, cl. li. wenn die Quecksilbersäule unterhalb der
olleren Kontakte steht, kein Strom durch den Nebenschlußkreis fließen kann und die
Ventil,relaisspule 38 Strom bekommt und den Teil 39 nach unten zieht, so daß der
Schalter 41 geöffnet wird, so daß die Velitilsolenoid'sPule 47 stromlos wird, so
daß sich das Dampfventil unter der Wirkung der Feder 49 öffnet und Dampf in die
Heizvorrichtung eintreten kann, um die Räume zu heizen. Es ist zu verstehen, daß,
wenn die Außentemperatur über 8° C liegt, es nicht notwendig ist, daß der Ventilator
läuft, da dann warme Außenluft durch den Kanal 14 und die Öffnungen 20 in die einzelnen
Räume ohne die Hilfe des Ventilators gelangen kann.
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Um eine empfindlichere Steuerung des Heizungssystems zu bekommen und
nur in kurzen Zeitabständen Dampf in den Wärmeaustauscher i9 zu schicken, sind Mittel
vorgesehen, jeden Thermostaten zu erregen, der gerade für die Steuerung des Systems
in Betracht kommt, falls in einem einzelnen Raum oder Abteil gleichmäßigere Wärme
gewünscht wird, als der Thermostat steuert. Zu diesem Zwecke wird allen Thermostaten
eine gleiche Menge Hilfswärme zugeführt, beispielsweise haben die Raumthermostaten
io, ii und 12 elektrische Heizeinrichtungen 59, 6o und 61. Diese Hilfsheizeinrichtungnen
sind in Serie geschaltet und durch die Leitungen 62, 63 und 64 verbunden. Diese
letzte Leitung führt zu der Zuführungsleitung 24. Die Hilfsheizeinrichtung 59 ist
mit den beiden Leitungen 65 und 66 verbunden. Die Leitung 65 bildet den Teil eines
Stromkreises, der außer der Leitung 67, die mit der Zuführungsleitung 23 verbunden
wird, einen veränderlichen Widerstand 68 von maximal 4 Ohm und einen festen Widerstand
69 umfaßt, der wiederum mit dein Draht 65 verbunden ist. Die Leitung 66 bildet den
Teil eines Kreises aus der Leitung 7o, die mit der Zuführung 23 verbunden ist, einem
Ventilrelaisschalter 4o, der Leitung 71 und einem 2-Ohm-\\'id@erstand 72, mit dem
der Draht 66 verbunden ist.
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Man sieht, daß die drei oder jede andere Anzahl Raumthermostaten io,
11 und 12 parallel geschaltet sein müssen. Ihre Anordnung ist so getroffen., daß,
wenn nur einer von ihnen geschlossen ist, der Hauptteil des Stromes von der Ven.tilrelais=sPul,:
38 abgeleitet wird, die also während dieser Zeit stromlos ist. so daß die Feder
42 den Schalter 41 schließt und den Schalter 4o des Relais öffnet. Hierdurch bekommt
die Dampfventilsolenoi-dsPule 47 Strom und hält das Dampfventil 21 geschlossen.
Nenn der Schaltet- 4o geöffnet ist, verschwindet die Hilfswärme. die durch den elektrischen
Strom erzeugt wurde, welcher durch den, Widerstand 72 fließt, und dadurch können
die Hilfsheizvorrichtungen 59, 6o und 61 genügend abkühlen, so daß die Thermostateneinstellung
die tatsächliche Raumtemperatur angibt. Falls es gewünscht wird, kann ein Thermostat
in einem besonderen Raum angeordnet s,°iri, der als Steuerraum ausgewählt ist, um
die Zufuhr des He.izmecl.iums zu steuern zu der Heizvorrichtung i9 für den ganzen
\\"agen, Räumlichkeit oder was auch immer für ein Gebilde vorhanden ist. Einer oder
mehrere von den Räumen können dann so kühl gehalten werden, wie die Insassen es
wünschen, durch Öffnen eines Fensters od. dgl., ohne daß dadurch die
Temperatur
in einem der anderen Räume beeinflußt wird.
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Immer dann, wenn der letzte Thermostat sich öffnet, weil die Temperatur
fällt, da das Dampfvendil geschlossen ist, wird der Strom nicht länger durch dien
Nebenschiuß geleitet und -damit zur Umgehung der Ventilrelaisspule veranlaßt, sondern
fließt in voller Stärke durch sie hindurch, wodurch sich der Schalter 41 öffnet,
die Dampfventilspule 47 stromlos wird und der Feder 49 dadurch gestattet, das Dampf-Ventil
21 zu öffnen, so daß Dampf in den Wärmeaustauscher i9 eintreten kann. Zu derselben
Zeit schließt sich der Zeitrelaisschalter 40, so daß elektrischer Strom durch dien
Widerstand 72 fließen kann und etwa 4° C zusätzlich zu jedem der Hilfsheizvorrichtungen
59, 6o und 61 erzeugt werden. Diese Hilfsheizvorrichtungen erhalten 4° C Wärme von
dem veränderlichen Widerstand 68, sofern dieser nicht auf einen niedrigeren Betrag
eingestellt ist. Durch die obengenannten Mittel werden die Raumthermostaten zur
Steuerung des Systems, wie gewünscht, ansprechen und veranlassen, daß das Ventil
21 sich in häufigen Intervallen öffnet, um kleine Dampfstöße od. dgl. einzulassen,
die nötig sind für eine gleichmäßigere Heizung.
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Die Raumthermostaten sind so gebaut bzw. eingestellt, daß sie bei
einer vorher bestimmten Temperatur schließen, beispielsweise 22° C oder einem anderen
Temperaturwert, der die zusätzlichen Temperaturen einschließt, welche die Quecksilbermengen
von den Hilfsheizvorrichtungen 59, 6o und 61 erholten, ohne daß dadurch die Raumtemperatur
unzulässig erhöht wird. Es muß darauf hingewiesen werden. daß diese Schaltwirkung
nicht eher auftritt, bevor nicht der Hetzte Raumnthermostat geöffnet hat, da ja
vor diesem Zeitpunkt der Relaisschalter 40 offen ist, weil die Ven@tilrelaisispule
38 stromlos ist.
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Das Prinzip des vorliegenden automatisch gesteuerten Heizungssystems
ist anwendbar für jede Form von Radiatoren für die einzelnen Räume, vorausgesetzt
nur, daß alle diese Radiatoren durch ein einziges Ventil gesteuert werden.