DK159358B - Elektrisk apparat til akkumulering af varme - Google Patents

Description

i

DK 159358 B

Den foreliggende opfindelse angår elektriske apparater til akkumulering af varme.

Disse apparater, fx vandvarmere eller akkumulerende varmeapparater til boligopvarmning, indkobles normalt på det elektriske forsynings-5 net på et bestemt tidspunkt af døgnet, fx klokken 22, så at de virker i de "stille timer", hvilket gør det muligt at optimere elektricitetsproduktionen, idet det undgås, at disse apparater (der som alle varmeapparater normalt har en høj effekt) overbelaster nettet i de travle timer (om dagen), når den krævede effekt er betydelig, og idet 10 apparaterne derimod får mulighed for at virke om natten, når nettet har overskudskapacitet til produktion af energi. Til gengæld nyder brugeren godt af en reduceret takst i de "stille timer".

Aktiveringen af disse apparater sikres normalt ved hjælp af et relæ, der fjernstyres af impulser, som udsendes over nettet på det givne 15 tidspunkt. Aktiveringen kan ligeledes sikres ved hjælp af en tidsindretning, såsom et kontaktur der er indstillet til at aktivere et relæ på dette samme tidspunkt.

Denne indkoblingsmåde tilvejebringer en samtidig eller næsten samtidig aktivering af alle apparaterne i det samme område, hvorved der 20 opstår et pludseligt effektkrav, hvilket er uheldigt både fra et forsynings- og et produktionssynspunkt.

Anlæg bestemt til at reducere effektkravet betydeligt for at tage hensyn til det elektriske forsyningsnets ledningskapacitet er beskrevet i fransk patentskrift nr. 2.301.146. I denne type anlæg 25 reducerer eller blokerer et kredsløb til varmestyring den strøm, som tilføres et varmeelement i et varmeakkumuleringsapparat i løbet af intervaller mellem de "stille timer", i hvilke intervaller den største elektriske strøm på nettet forudses.

Tilsvarende beskriver fransk patentskrift nr. 2.220,117 et styrings -30 anlæg til forvarmning af apparater til akkumulering af varme i løbet af en periode med lav tarif, idet effekten styres som funktion af tiden under hensyntagen til varmereduktionen ved begyndelsen af perioden med lav tarif.

2

DK 159358 B

Denne type anlæg medfører følgelig ulemper ved frembringelse af en reduktion eller en forsinkelse af den ønskede effekt i løbet af de "stille timer".

Et af formålene ved den foreliggende opfindelse er at afhjælpe denne 5 ulempe ved tilvejebringelse af et apparat, i hvilket effektkravet stiger progressivt i løbet af de stille timer samtidig med, at det yder den samme energi som et traditionelt apparat.

Til opnåelse af dette har apparatet organer til variation af den effekt, der leveres af varmeelementerne, mellem en minimumværdi og en 10 maksimumværdi under hele deres driftsperiode.

I en første udførelsesform har disse organer, i serie med varmeelementerne, et styret halvlederkredsløb, der styres i fase ved hjælp af en stigningsgenerator, der aktiveres på det forudbestemte indkoblingstidspunkt på en sådan måde, at den leverede effekt bringes til 15 at stige kontinuerligt i løbet af driftsperioden.

I en anden udførelsesform har apparatet to adskilte grupper af varmeelementer, hvoraf den første gruppe aktiveres på det forudbestemte indkoblingstidspunkt, og den anden gruppe indkobles senere ved brug af en forudbestemt forsinkelse.

20 Andre kendetegn og fordele ved opfindelsen vil fremgå af den detaljerede beskrivelse under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en kurve, der for en første udførelsesform viser den leverede effekts variation som funktion af tiden, fig. 2 skematisk et apparat svarende til den første udførelsesform 25 for opfindelsen, fig. 3 og 4, svarende til fig. 1 og 2, en anden udførelsesform for opfindelsen. 1 en første udføreisesform følger effekten P en i fig. 1 vist variationslov: fra tidspunktet Tq svarende til det forudbestemte indkob-30 lingstidspunkt (fx klokken 22) og til tidspunktet svarende til slutningen af perioden med "de stille timer" (fx klokken 6 om morge- 3

DK 159358 B

nen) stiger effekten lineært fra en nulværdi til en maksimumsværdi.

Det er let at vise, at den såkaldte maksimumseffekt, for at den frembragte energi skal producere den samme akkumulerede varme som med et varmeelement, der fungerer på konventionel måde med konstant effekt, 5 skal være dobbelt så stor som effekten Pq af dette konventionelle varmeelement, idet den frembragte energi er den samme, hvis de to arealer og S2 er identiske.

Den i fig. 1 viste kurve svarer naturligvis til frembringelsen af al den nødvendige energi, svarende til fx en vandvarmer, der fra starten 10 er fyldt med koldt vand. I tilfælde af, at kun en del af varmtvands-mængden er blevet aftappet i løbet af dagen, afbrydes driften tidligere (stiplet linje i fig. 1). Ikke des mindre vil energifrembringelsen i dette tilfælde være strakt over flere timer, medens den ved den konventionelle løsning ville være sikret ved drift med fuld ef-15 fekt i et forholdsvis kort tidsrum fra tidspunktet Tg.

Fig. 2 viser et eksempel svarende til denne første udførelsesform, i hvilket et varmeelement 10 er forbundet i serie med en styret halvleder 20 såsom en tyristor eller en triac, som styres i fase af et kredsløb 32 som svar på signaler, der afgives fra en stigningsge-20 nerator 31, som styres af en kreds 30, der modtager fjernstyringsimpulser transmitteret via forsyningsnettet.

I en anden udførelsesform, der er vist i fig. 3 og 4, opnås den gradvise variation af effekten ved successiv indkobling af to grupper af varmeelementer, idet en varmeelementgruppe med lille effekt aktiveres 25 først. Af fig. 3 fremgår det, at der, hvis der tilvejebringes en forsinkelse t, som i alt væsentligt er lig halvdelen af perioden T^-Tq, på indkoblingen af varmeelementgruppen med den største effekt, skal tilvejebringes en første varmeelementgruppe med en effekt på 0,5 Pq og en anden varmeelementgruppe med en effekt på Pq (idet Pq defineres 30 på samme måde som for den første udførelsesforra), for at områderne S'^ og S'2 bliver lige store.

Under disse forudsætninger vil apparatet til tidspunktet Tq kun kræve halvdelen, derefter eventuelt (fra tidspunktet T2 svarende til aktiveringen af den anden varmeelementgruppe) halvanden gange den nomi

DK 159358 B

4 nelle effekt af et konventionelt apparat (idet den anden varmeelementgruppe kun aktiveres, hvis mere end en tredj edel af vandvarmerens kapacitet er tappet i løbet af dagen).

I fig. 4 er vist et eksempel på en udførelsesform for et kredsløb, 5 der sikrer denne funktion. Varmeelementet 11 med effekten 0,5 Pø aktiveres af et relæ, fx et styret, statisk halvlederrelæ 21 (omend et traditionelt elektromekanisk relæ ligeledes kan anvendes), og det andet varmeelement 12 med effekten Pq styres af et styret, statisk halvlederrelæ 22.

10 Det statiske relæ 21 styres direkte af en kreds 30, som modtager fjernstyringsimpulser transmitteret via nettet. Det statiske relæ 22 styres ved brug af en forsinkelse r for et tidskredsløb 33.

Der kan med fordel anvendes et tidskredsløb med lille præcision (fx med en tidsindstilling på fire timer ± én time), som foruden at være 15 billigt gør det muligt at sikre spredning af apparaternes karakteristikker og dermed tidsmæssigt forskyde aktiveringen af det andet varmeelement i alle apparaterne inden for det samme forsyningsområde.

Selv om der er beskrevet en voksende variation af effekten, kan der opnås enhver anden form for effektkurven således, at effektkravet kan 20 tilpasses produktionsmulighederne.

Der kan især tilvejebringes organer til variation af effekten, hvilke organer styres af en funktionsgenerator, der frembringer en række diskrete værdier, idet hver værdi fastholdes i et tidsrum, som udgør en underinddeling af den samlede funktionsperiode.

25 I alle disse tilfælde vælges værdierne således, at det samlede areal for effektkurven er identisk med arealet for et apparat med samme varmekapacitet, der drives med konstant effekt.

Claims (4)

1. Elektrisk apparat til akkumulering af varme og af den type, der har mindst én gruppe varmeelementer, der forsynes fra det elektriske forsyningsnet og indkobles på dette på et bestemt tidspunkt (Tg) af 5 døgnet, kendetegnet ved, at det har organer til variation af den effekt (P), som leveres af varmeelementerne, fra en minimumværdi til maksimumværdi, gradvist og uafhængigt af størrelsen af den lagrede restvarme, som en funktion af en tidsparameter under organernes 10 drifts- eller funktionsperiode, at minimumværdien for den leverede effekt (P) er i alt væsentligt 0, at organerne til variation af effekten har et i serie med varmeelementerne (10) forbundet, styret, halvlederkredsløb (20), der fasestyres af et kredsløb (32) som svar på signaler afgivet af en stigningsgenerator (31), der aktiveres på 15 et forudbestemt indkoblingstidspunkt på en sådan måde, at den leverede effekt bringes til at stige kontinuerligt fra minimumværdien under drifts- eller funktionsperioden, og at apparatet yderligere har et styret halvlederkredsløb (20, 21, 22), der aktiverer hver af varmeelementerne, samt et kredsløb (30) der modtager fjernstyringsimpulser, 20 der transmitteres via forsyningsnettet, og som frembringer funktions -skiftet på det forudbestemte tidspunkt af døgnet.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stigningen frembragt af stigningsgeneratoren (31) er lineær, og at maksimumværdien (P) for den leverede 25 effekt er i alt væsentligt dobbelt så stor som effekten (Pq) for et varmeelement, der virker ved konstant effekt og producerer den samme totale termiske energi.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det har to adskilte grupper af varme-30 elementer, hvoraf den første gruppe (11) aktiveres på det forudbestemte indkoblingstidspunkt Tg, og den anden gruppe (12) indkobles senere ved brug af en forudbestemt forsinkelse (r). DK 159358 B

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den effekt, der leveres af den første gruppe (11), er i alt væsentligt lig halvdelen af effekten (Po) f°r et enkelt element, der virker ved konstant effekt og producerer den 5 samme akkumulerede varme, at den effekt, der leveres af den anden gruppe (12) er i alt væsentligt dobbelt så stor som den første gruppes effekt, og at forsinkelsen (33, r) er af størrelsesordenen halvdelen af den maksimale driftsperiode for apparatet svarende til den totale akkumulerede varme.