DK144049B - Kredsloeb for en elektrisk varmeakkumulators opladeanordning - Google Patents

Description

U4049

Opfindelsen vedrører et kredsløb for en opladeanordning for en elektrisk varmeakkumulator til opvarmning af et rum i en afladningsperiode, hvis afladning i afladningsperioden kan styres over en termostat, der fx ind- og udkobler en venti-5 lator således, at ventilatoren indkobles, når rumtemperaturen ligger under en på forhånd valgt værdi, hvilket kredsløb omfatter en integrator, der, når rumtemperaturen ligger under den nævnte værdi, integrerer et signal af det ene fortegn og, når rumtemperaturen ligger over den nævnte værdi, 10 integrerer et signal af det modsatte fortegn, og hvis integrationsværdi ved slutningen af afladningsperioden bliver benyttet som mål for den i den efterfølgende opladningsperiode nødvendige opladning af akkumulatoren.

Der er allerede blevet foreslået en opladeanordning for et 15 varmeanlæg, der arbejder med elektrisk varme-akkumulering, hvis afladning sker ved hjælp af en ind- og udkobbelbar ventilator og lignende, hvorved ventilatorens løbetider bliver summeret ved hjælp af en integrator, og summen bliver brugt som mål for opladningen. Hertil anvendes en rumtermostat med 20 tre stillinger, og disse tre stillinger udnyttes som undertempera turs tilling, hvor ventilatoren er tilsluttet, normaltemperaturstilling, hvor ventilatoren er afbrudt, og over-temperaturstilling, hvis indkoblingsvarighed i integratoren bliver fratrukket summen af ventilatorens løbetider. På den-25 ne måde bliver der for den næste opladning af akkumulatoren ikke blot taget hensyn til det varmebehov, der skal dækkes i 1A4049 2 den forudgående periode, men også til den fremmedvarme, der fører til overtemperaturer, og som fx er fremkaldt af solbestråling eller overfyldning af rummet.

Opfindelsen har til formål at angive et kredsløb af den i 5 begyndelsen beskrevne art, ved hvilket opladningstiden, som skal fastlægges af integratoren, kan tilpasses de faktiske krav mere nøjagtigt.

Denne opgave bliver ifølge opfindelsen løst ved, at i det mindste det til temperaturen over den nævnte værdi svarende 10 signal er tilnærmelsesvis proportionalt med differencen mellem den øjeblikkelige temperatur og den nævnte på forhånd valgte værdi.

Selv om integreringen af det til undertemperaturen svarende signal og det til overtemperaturen svarende signal i den 15 kendte opladeanordning foretages fuldstændig ensartet, fremkommer der ganske vist en meget nøjagtig afbildning af varmebehovet som følge af undertemperaturen, men kun et tilnærmet billede af det fra overtemperaturen konstaterede varme-overskud. Dette skyldes, at varmeakkumulatoren ved afladning 20 kan modvirke en undertemperatur, således at denne kun optræder periodisk, og at fx løbetiden af en ved undertemperatur tilsluttet ventilator udviser et korrekt billede af varmebehovet. Overtemperaturen kan på denne måde imidlertid ikke modvirkes. Derfor er dens varighed ikke et nøjagtigt mål for 25 varmeoverskuddet. Ifølge opfindelsen integreres derfor et signal, der svarer til overtemperaturens størrelse. Jo længere overtemperaturen varer, og jo større den er, jo mindre kan varmeakkumulatorens næstfølgende opladning være. Mens undertemperaturer derfor straks kan fjernes ved afladning af 30 varmeakkumulatoren, er der på denne måde sørget for, at overtemperaturer ved den næstfølgende afladningsperiode i stor udstrækning er udlignet.

3 144049

Ved et foretrukket udførelseseksempel er der sørget for, at en differensforstærker er forankoblet integratorindgangen, hvilken forstærkers første indgang er tilsluttet udtaget af en rumtemperatur-spændingsdeler, som består af en for rum-5 temperaturen udsat, temperaturafhængig modstand og en indstillelig modstand og ligger mellem to ledninger af forskellige potentialer, og hvilken forstærkers anden indgang er forsynet med et mellem disse potentialer liggende mellempotentiale.

10 Ved dette kredsløb sørger en meget enkel opbygning for, at signaler, der skal integreres positivt eller negativt er til stede ved forstærkerudgangen. Er spændingen ved udtaget af spændingsdeleren større end mellempotentialet, optræder udgangssignaler af det andet fortegn. Desuden er de differens-15 forstærkeren tilførte signaler proportionale med afvigelsen fra bør-værdien. Derfor bliver der ved integreringen ikke blot taget hensyn til overtemperaturens størrelse, men også til undertemperaturens størrelse.

Yderligere kan en kernetemperatur-spændingsdeler, som består 20 af en for kernetemperatur udsat, temperaturafhængig modstand og en sammenligningsmodstand, være parallelt forbundet med rumtemperatur-spændingsdeleren og begge spændingsdeleres udtag over summationsmodstande være tilsluttet den første indgang af differensforstærkeren. På denne måde bliver der 25 taget hensyn til ikke reguleret varmeafgivelse, som varme-akkumulatoren afgiver til omgivelserne ved konvektion eller stråling.

På lignende vis kan en ude-temperatur-spændingsdeler, som består af en for udendørstemperaturen udsat, temperaturaf-30 hængig modstand og en sammenligningsmodstand, være parallelt forbundet med rumtemperatur-spændingsdeleren og begge spændingsdeleres udtag over summationsmodstandene være tilsluttet den første indgang af differensforstærkeren, således at 4 UU 049 en lavere udendørstemperatur derved automatisk fører til en højere opladning.

I hvert tilfælde er kredsløbsopbygningen meget simpel. Differensforstærkeren behøver ikke at blive ændret. Alle udtag 5 af de forskellige spændingsdelere kan over summationsmodstandene tilsluttes ved den første forstærkerindgang.

Det beskrevne kredsløb kan videreudvikles i den retning, at differensforstærkeren til opnåelse af en kipvirkning med dødzone indeholder en tilbagekobling, og at en kontaktanord-10 ning for varmeakkumulatorens afladeanordning, fx en ventilator, styres af forstærkerens udgangssignal. Kontaktanordningen aktiveres derfor som en almindelig flertrins-termostat, især tre-stillings-termostat.

Kontaktanordningen kan være et relæ, som er tilsluttet for-15 stærkerudgangen over en diode. Dioden sørger for, at relægrenen ikke virker som forstyrrende tilbagekobling.

Tilbagekoblingen kan bestå af en negativ tilbagekoblingsgren . og en positiv mindst et ikke-lineært led indeholdende gren.

Alt efter det ikke-lineære leds art opstår noget forskellige 20 funktionsforhold.

i

Hvis det ikke-lineære led er dannet af to anti-parallelt forbundne eller af to modsat polede serieforbundne dioder, bliver ved tiltagende undertemperatur voksende signaler af den ene polaritet tilført integratorindgangen og ved tilta-25 gende overtemperatur voksende signaler af den anden polati-tet, hvorved kun den døde zones område er udelukket, i hvilken de forhåndenværende signaler ikke er udprægede.

Hvis det ikke-lineære led er dannet af en zenerdiode, opnår man en to-stillings-termostats funktion, som - ved tilsva-30 rende poling af zenerdioden - ved overtemperatur såvel i den 5 144049 del af undertemperaturområdet, som ligger inden for termostatens kontaktforskel, afgiver analoge signaler, ved overskridelse af zenerspændingen i undertemperaturområdet derimod konstante signaler.

5 Opfindelsen bliver nedenstående ved hjælp af de på tegningen viste udførelseseksempler nærmere belyst. De viser:

Fig. 1 et skematisk kredsløb for en elektrisk varmeakku-mulators opladeanordning, fig. 2 en variant til hensyntagen af flere indflydelses-10 størrelser og fig. 3 en variant til samtidig styring af afladeanordningen.

Et varmeanlæg, der arbejder med elektrisk varme-akkumulering 1 har en akkumuleringskerne 2, som tilføres varme ved hjælp 15 af en varmemodstand 3, og fra hvilken der ureguleret ved stråling og konvektion og reguleret ved hjælp af en blæser føres verme. Varmemodstanden bliver forsynet fra et enfasfet forsyningsnet, hvis faseledning er tilsluttet en klemme 5 og dennes nulleder ved en klemme 6. I den til varmemodstanden 3 20 førende nettilledning er der en lavtarifkontakt 8, der bliver lukket under lavtarifperioden af et tidsur 9, en opladekontakt 10 og en i kernen 2 anbragt overtemperaturkontakt 11, der åbner ved overtemperatur. Blæseren bliver tilsluttet ved hjælp af en termostat-kontakt 12, hvis føler er udsat 25 for rumtemperaturen.

Til styring af opladningstiden findes en integrator 14 med en første indgang 15, til hvilken en differensforstærkers udgang 16 er sluttet, og med en udgang 17, til hvilken en aftastningskreds 18 er sluttet. En styringsledning 19 sørger 30 for, at ved åben lavtarifkontakt 8 er differensforstærkeren 144049 6 16 virksom og ved lukket kontakt aftastningskredsen 18. De indgangen 15 tilførte signaler bliver integrerede i integra-toren 14 og danner en integrationsværdi, der udgør et mål for den ønskede opladning. Denne integrationsværdi kan 5 opløses ved hjælp af en konstant eller variabel aftastnings-størrelse, hvorved opladekontakten 10 aktiveres, når informationsindholdet er fuldstændigt opløst. Integratoren 14 kan være en kondensator eller et akkumulator-element, men fortrinsvis et elektrolytisk element, ved hvilket en faststof-10 elektrolyt med høj ion-ledeevne, fx en sølvhalogenidforbin-delse er anbragt mellem en elektrode af aktivt materiale, fx sølv, og en elektrode af et over for dette inaktivt materiale, fx guld. Mellem en første ledning 20, som er tilsluttet spændingen +U og en anden ledning 21, som er til-15 sluttet spændingen -u, er der en spændingsdeler 22, der består af en temperaturafhængig modstand RI, som er udsat for rumtemperaturen, og en indstillelig modstand R2. Udtaget 23 er forbundet med differensforstærkerens 16 første indgang 24. Dennes anden indgang 25 er forbundet til stel 26, som 20 har potentialet nul. Når den temperaturafhængige modstand RI er en NTC-modstand, og rumtemperaturen stiger fra undertemperatur til overtemperatur, synker potentialet ved indgangen 24. Hvis stelpotentialet herved bliver underskredet, skifter det analoge signal ved forstærkerudgangen fortegn.

25 I fig. 2 er vist, at differensforstærkeren 16 endnu kan tage hensyn til yderligere påvirkninger. Ved siden af rumtempera-tur-spændingsdeleren 22 er der en kernetemperatur-spændings-deler 27, som består af en for kernetemperaturen udsat, temperaturafhængig modstand R3 og en sammenligningsmodstand R4 30 med et udtag 28 samt en ude-temperatur-spændingsdeler 29, som består af en for udendørstemperaturen udsat, temperaturafhængig modstand R5 og en sammenligningsmodstand R6 med et udtag 30. De tre udtag 23, 28 og 30 er over summationsmodstande R7, R8 og R9 tilkoblet indgangen 24.

U4049 7 På fig. 3 er differensforstærkeren 16 forsynet med en negativ tilbagekobling, som består af modstandene R9 og RIO samt af en positiv tilbagekobling, der består af modstandene Ril, R12 og et ikke-lineært led 31. Ved udførelsesformen a består 5 dette ikke-lineære led af to anti-parallelt forbundne dioder Dl og D2, i udførelseseksemplet b af to modsat polede serieforbundne dioder D3 og D4 og i udførelseseksemplet c af en zenerdiode Z. Desuden er forstærkerudgangen forbundet med den spændingen +U førende ledning over en diode D5 og et re-10 læ 32 til aktivering af kontakten 12.

Ved varianten i fig. 3a fås en tre-stillings-termostats funktionsmåde, fordi forstærkeren 16 som følge af de to tilbageføringer har et kipforhold med dødzone. Ved undertemperatur bliver der tilført integratorindgangen 15 analogsigna-15 ler af det ene fortegn og ved overtemperatur analogsignaler af det andet fortegn. Inden for dødzonen afhænger signalerne af den sidste kipnings art; men er mindre udprægede. Kontakten 12 lukker, når dødzonen bliver overskredet i retning af undertemperatur, og åbner, når dødzonen bliver overskredet i 20 retning af overtemperatur. Lignende forhold fås ved varianten på fig. 3b.

Ved udførelsesformen ifølge fig. 3c skal der tages hensyn til, at zenerdioden Z ikke forholder sig symmetrisk. Her kan det opnås, at analogsignaler ganske vist eksisterer i over-25 temperaturområdet, hvorimod et konstant signal føres til Integra toren i undertemperaturområdet.

I det foreliggende udførelseseksempel starter opladningen ved begyndelsen af lavtarifperioden og slutter, når i'ntegra-toren 14 har nået sin hvilestilling. Det er imidlertid også 30 muligt at vælge forstærkerens 16 indgangssignaler, således at integratoren 14 først skal aftastes, før opladekontakten 10 bliver lukket, hvorpå opladningen følger til slutningen af lavtarifperioden.

U4049 δ

Mellempotentialet behøver ikke at ligge nøjagtigt i midten mellem ledningernes 20 og 21 potentialer, men kan også afvige fra denne mellemværdi; i givet fald skal der også vælges andre værdier for modstandene RI - R6.

Claims (9)

1. Kredsløb for en opladeanordning for en elektrisk varme-akkumulator til opvarmning af et rum i en afladningsperiode, hvis afladning i afladningsperioden kan styres over en termostat, der fx ind- og udkobler en ventila- 5 tor således, at ventilatoren indkobles, når rumtempera turen ligger under en på forhånd valgt værdi, hvilket kredsløb omfatter en integrator, der, når rumtemperaturen ligger under den nævnte værdi, integrerer et signal af det ene fortegn og, når rumtemperaturen ligger over 10 den nævnte værdi, integrerer et signal af det modsatte forregn, og hvis Integrationsværdi ved slutningen af afladningsperioden bliver benyttet som mål for den i den efterfølgende opladningsperiode nødvendige opladning af akkumulatoren, kendetegnet ved, at 15 i det mindste det til temperaturen over den nævnte vær di svarende signal er tilnærmelsesvis proportionalt med differencen mellem den øjeblikkelige temperatur og den nævnte på forhånd valgte værdi.

2. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, 20 at en differensforstærker (16) er forankoblet infegra- torindgangen (15), hvilken forstærkers første indgang (24) er tilsluttet udtaget (23) af en rumtemperatur-spændingsdeler (22), som består af en for rumtemperaturen udsat, temperaturafhængig modstand (RI) og en 25 indstillelig modstand (R2) og ligger mellem to lednin ger (20, 21) af forskellige potentialer, og hvilken forstærkers anden indgang (25) er forsynet med et mellem disse potentialer liggende mellempotentiale.

3. Kredsløb ifølge krav 2, kendetegnet ved, 30 at en kernetemperatur-spændingsdeler (27), som består af en for kernetemperaturen udsat, temperaturafhængig 144049 ίο modstand (R3) og en sammenligningsmodstand (R4), er parallelt forbundet med rumtemperatur-spændingsdeleren (22), og at begge spændingsdeleres udtag (23, 28) over summationsmodstande (R8, R9) er tilsluttet den første 5 indgang (24) af differensforstærkeren (16).

4. Kredsløb ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at en ude-temperatur-spændingsdeler (29), som består af en for udendørstemperaturen udsat, temperaturafhængig modstand (R5) og en sammenligningsmodstand 10 (R6), er parallelt forbundet med rumtemperatur-spæn dingsdeleren (22), og at begge spændingsdeleres udtag (23, 30) over summationsmodstandene (R7, R9) er tilsluttet første indgang (24) af differensforstærkeren.

5. Kredsløb ifølge et af kravene 2-4, kendeteg-15 n e t v e d, at differensforstærkeren (16) til opnå else af en kipvirkning med dødzone indeholder en tilbagekobling, og at en kontaktanordning (32) for varme-akkumulatorens afladeanordning, fx en ventilator (4), styres af forstærkerens udgangssignal.

6. Kredsløb ifølge krav 5, kendetegnet ved, at kontaktanordningen (32) er et relæ, som er tilsluttet forstærkerudgangen over en diode (D5).

7. Kredsløb ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at tilbagekoblingen består af en negativ tilba- 25 gekoblingsgren (R9, R10) og en positiv mindst et ikke- lineært led (31) indeholdende gren (Ril, Ri2, 31).

8. Kredsløb ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det ikke-lineære led (31) er dannet af to anti-pa-rallelt forbundne dioder (Dl, D2).

9. Kredsløb ifølge krav 7,kendetegnet ved,